（湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司長(zhǎng)沙市410001）

雙液灌漿在松軟堆填封堵體防滲應(yīng)急搶險(xiǎn)中的應(yīng)用

趙鐵軍 陳冠軍 楊東升

（湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司長(zhǎng)沙市410001）

文章以百色水庫(kù)汪甸防護(hù)堤潰決修復(fù)工程為例，介紹水泥-水玻璃雙液漿在松軟堆填土防滲應(yīng)急搶險(xiǎn)工程中的應(yīng)用。主要闡述灌漿方法、施工工藝、加固結(jié)果，可供類似工程借鑒參考。

水泥-水玻璃漿液化學(xué)膠結(jié)作用控制標(biāo)準(zhǔn)

1 概述

在松散堆填土層中灌注水泥漿液，存在漿液擴(kuò)散距離難以控制、易串漿、難起壓等特點(diǎn)[1]。水泥－水玻璃漿液對(duì)于松散堆填土層不但有填充地層空隙的作用，同時(shí)水玻璃在黏土顆粒之間還存在化學(xué)膠結(jié)作用[2～3];對(duì)于松散堆填土層中防滲應(yīng)急搶險(xiǎn)工程,完全能夠滿足工程止水防滲的需要[4]。采用雙液（水泥－水玻璃）灌漿，可以保證漿液的擴(kuò)散距離在一定范圍內(nèi)加固松散部位，起到有效的防滲固結(jié)作用。

百色水庫(kù)汪甸防護(hù)堤全長(zhǎng)1 182.9 m，堤頂寬約3.5 m，地面高程（220～231）m，堤頂高程229.5 m。防護(hù)堤部分壩段因洪水決口進(jìn)行了重新填筑，主要采用風(fēng)化碎石土對(duì)決堤口處進(jìn)行應(yīng)急填堵，填堵缺口的深度最大達(dá)到14 m左右；在應(yīng)急填堵缺口處的過程中，未對(duì)風(fēng)化碎石土進(jìn)行分層碾壓密實(shí)，決口段堤基、堤身內(nèi)孔隙大，結(jié)構(gòu)松散，急須對(duì)防護(hù)堤決口段封堵體及其兩側(cè)安全距離范圍的防護(hù)堤進(jìn)行防滲和加固處理。工程設(shè)計(jì)針對(duì)上述特點(diǎn)沿軸線布置三排灌漿孔，排距1 m，孔距1.5 m，采用梅花樁分布法則，內(nèi)外側(cè)排均灌注黏土水泥膏漿，中間排鉆孔采用雙液漿灌注。文章主要討論雙液漿在松軟堆填土層中的防滲灌漿應(yīng)用。

2 堤基工程地質(zhì)條件

堤基主要地層自上而下為：

（1）堤防填土（QS）：紅褐色、黃褐色粉質(zhì)粘土及含碎石粉質(zhì)粘土等，來源于階地上的沖積層和附近的山坡上殘坡積層。

（2）粉質(zhì)粘土（Qpal－2）：厚度（2～5）m，較密實(shí)?？伤堋菜軤顟B(tài)。滲透系數(shù)K=（5.84×10－6～6.45×10－5）cm/s。

（3）含泥漂卵石層（Qpal－1）：厚（3.5～12.2）m。結(jié)構(gòu)松散，但無架空現(xiàn)象，局部泥質(zhì)膠結(jié)，底部漂卵石含泥量較少，分布不均一。滲透系數(shù)K=（1.68×10－3～1.12×10－3）cm/s。

（4）基巖為T2L中厚層灰色砂巖夾淺灰色泥巖或與砂巖互層，隔水性能良好。

3 灌注漿液的特殊性能

水泥－水玻璃雙液漿的配置：首先將水玻璃與水采用1∶1的比例稀釋，使水玻璃使用方便。水泥采用復(fù)合硅酸鹽水泥，是灌漿材料的主要部分；水玻璃的加入可以改變漿液的粘度，初凝時(shí)間等物理力學(xué)特性。在有地下水存在的情況下，水泥－水玻璃漿液可以根據(jù)需要改變凝結(jié)時(shí)間。

開灌時(shí)，水泥漿的水灰比一般按1∶1控制；水玻璃添加比例可按水泥用量的0%、3%、5%、7%、10%共5個(gè)重量比進(jìn)行摻加。宜根據(jù)鉆孔情況以及吃漿情況，選定開灌時(shí)水玻璃的添加用量。

為了能夠更好地了解漿液的性能，選擇適合的配比，對(duì)漿液的性能進(jìn)行了簡(jiǎn)單的測(cè)試，漿液具體配比及參數(shù)如表1。

表1 水泥-水玻璃雙液漿簡(jiǎn)易性能測(cè)試

4 雙液灌漿施工工藝

4.1 灌漿深度

灌漿深度范圍：幕頂高程228 m，底部深入基巖1.0 m。

4.2 灌漿方法

灌漿時(shí)先將注漿管下入至距離孔底0.5 m，用專門性能的封孔漿液填塞灌漿孔和孔壁間的間隙，然后按1 m/段，逐步上提灌漿管，提一段、灌一段，自下而上灌漿至頂部高程。主要工藝如下：

（1）灌漿孔填塞阻漿。鉆孔達(dá)到要求深度后，下入灌漿管至距離孔底0.5 m，然后用粗砂或粘土回填孔內(nèi)，填滿灌漿管與孔壁之空隙，并分層擊實(shí)。試壓漿，當(dāng)止?jié){效果較差時(shí)，再適度送入可控漿至孔口返漿為止，待凝（30～60）min，開始灌注。

（2）在雙液漿灌注過程中，經(jīng)常出現(xiàn)漿液劈裂地層，導(dǎo)致漿液無效擴(kuò)散，沿著裂隙不停的冒漿，在此情況下，采用水玻璃含量較高、較濃級(jí)別的雙液漿進(jìn)行低壓灌注，直至裂隙內(nèi)有較濃級(jí)別的漿液冒出，待凝30 min后再次進(jìn)行灌注。

（3）針對(duì)松軟地層灌漿時(shí)，因?yàn)闃O易出現(xiàn)冒漿、串漿等現(xiàn)象，隨時(shí)注意灌漿壓力與灌漿量，盡量采用低壓、低速進(jìn)行灌注。

4.3 雙液灌漿控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）灌漿及漿液變換。帷幕雙液灌漿漿液變換控制原則：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)或當(dāng)注入率不變，壓力持續(xù)升高時(shí)，水玻璃添加量不變。當(dāng)某一級(jí)漿液的水泥注入量達(dá)200 L以上或灌注時(shí)間已達(dá)20 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時(shí)，通過改變水玻璃的加入量來控制水泥灌入量；在改變水玻璃的添加量時(shí)，根據(jù)需要越級(jí)變濃。

（2）灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。采用雙液控制灌漿自下而上灌漿法，深度大于20 m灌漿壓力不超0.6 MPa，（20～10）m灌漿壓力不超過0.4 MPa，（10～1.5）m灌漿壓力不超過0.2 MPa，或累計(jì)水泥注入量達(dá)到100 kg/m后，上提灌漿管或終孔結(jié)束。

（3）封孔。灌漿結(jié)束后，采用0.7∶1的水泥漿液封孔。

5 灌漿結(jié)果分析

在灌漿完成后，設(shè)置檢查孔進(jìn)行常水頭注水試驗(yàn)，對(duì)灌漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。本工程共設(shè)置6個(gè)檢查孔，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性，注水試驗(yàn)深度范圍不能超過帷幕邊界，檢查孔深度為周圍4個(gè)灌漿孔的深度最小值減去1 m。本工程檢查孔共做注水試驗(yàn)27段，其中J2、J4、J6號(hào)孔注水試驗(yàn)段段長(zhǎng)（5～6）m/段，未進(jìn)行地層分段。具體試驗(yàn)成果如表2。

成果顯示：滲透系數(shù)均小于5×10－5cm/s,符合設(shè)計(jì)要求，防滲效果良好。同時(shí)J1、J3、J5號(hào)檢查孔分段對(duì)不同土層進(jìn)行注水試驗(yàn)結(jié)果表明：在上部黏土層滲透系數(shù)3×10－5cm/s，相對(duì)透水率較?。簧奥咽瘜訚B透系數(shù)4.92×10－5cm/s，相對(duì)稍大一些；塊石層滲透系數(shù)為（3～4）×10－5cm/s，位于黏土層與砂卵石層之間，但總體均未超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，取得了良好的灌注效果。

6 總結(jié)

水泥－水玻璃雙液灌漿適合在松軟地層中補(bǔ)強(qiáng)堵漏，尤其是類似百色水庫(kù)汪甸防護(hù)堤潰堤后的封堵體決口段防滲灌漿工程，灌漿效果十分明顯。

（1）水泥－水玻璃雙液漿制漿簡(jiǎn)便，漿液凝結(jié)時(shí)間可調(diào)，擴(kuò)散距離可控，較適宜在松軟地層中廣泛應(yīng)用。

（2）水泥－水玻璃雙液灌漿施工簡(jiǎn)單，但極易發(fā)生串漿、冒漿等問題，在施工過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況改變漿液的配比；在松軟地層中應(yīng)該注意封孔的密實(shí)性，串漿后及時(shí)灌注較大濃度的漿液直至串漿點(diǎn)冒出后待凝，確定不會(huì)在原串漿點(diǎn)串漿后再繼續(xù)進(jìn)行下一步灌注。

表2 注水試驗(yàn)結(jié)果

（3）水玻璃的加入可以加速漿液的凝固，采用較濃級(jí)別的漿液進(jìn)行注漿以及處理冒漿、串漿時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行管路清洗，避免漿液長(zhǎng)時(shí)間靜止，堵塞管路。

施工體會(huì)：在松軟地層灌漿處理時(shí)，上部地層因較松散、蓋重較小，常常難以灌注，容易發(fā)生冒漿，灌注漿液量較少，處理較為困難，尤其是在側(cè)向壓力難以保證（比如堤防，上部沒有側(cè)向填土）的情況下，建議在此種地層中在灌漿層上部澆筑一層（10cm～20cm）的混凝土蓋板，可以減小施工難度、提高施工質(zhì)量。

[1]任臻，劉萬(wàn)興.灌漿的機(jī)理與分類[J].工程勘察，1992，（2）: 11－14.

[2]丁銳.水玻璃與粘土礦物之間表面反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),1999，（5）.

[3]王星華.粘土固化漿液固結(jié)過程的SEM研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1999，（1）.

[4]鄭秀華.水泥－水玻璃漿材在灌漿工程中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2000，（2）：59－61.

2016－10－09）

趙鐵軍（1967－），男，湖南衡陽(yáng)人，工程師，目前從事基礎(chǔ)處理施工。