水泥-水玻璃双液灌浆施工技术(共6页).doc

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水泥-水玻璃双液灌浆施工技术潘洪武警水电第二总队第七支队江西鹰潭主题词:江坪河水电站导流洞进口围堰因填筑时河床水位高，水下部分无法碾压；同时新填筑围堰轴线是前期施工围堰的堰脚部位，大块石架空现象突出，由此导致了围堰水下部分结构比较松散，按设计的高压旋喷施工无法形成防渗墙,经综合考虑采用了水泥-水玻璃双液灌浆施工技术成墙。关键词：江坪河导流洞进口围堰双液灌浆防渗墙一、工程概述江坪河水电站导流洞前期因地质灾害原因导致被洪水淹没，未能全部建设完成即停建。导流洞的完建并投入使用是江坪河水电站能否在2008年实现大江截流的关键；而要恢复导流洞剩余工程的施工，首先必须完成导流洞进、出口围堰填筑以及围堰防渗体的施工。导流洞进、出口围堰防渗体设计方案是高压旋喷防渗墙，因填筑围堰时河床水位高，水下部分无法碾压；同时新填筑围堰轴线是前期施工围堰的堰脚部位，大块石架空现象突出，由此导致了进、出口围堰水下部分结构比较松散，高压旋喷施工无法形成防渗墙。我项目部在认真研究了塑性混凝土防渗墙、防渗土工膜技术、双液灌浆等国内常用的防渗墙施工技术后，经从工期要求、经济指标、施工边界条件等方面综合考虑，决定导流洞进口围堰防渗墙采用双液灌浆施工技术。二、双液灌浆技术1、水泥-水玻璃双液灌浆的作用原理水泥-水玻璃双液灌浆可视为渗透、劈裂扩散、填充和挤密四部分组成，浆液在压力作用下向钻孔周围砂砾石体中发生渗透、劈裂打散。水泥中硅酸三钙发生水解和水化反应，产生氢氧化钙。氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成细分散状的凝胶体——水化硅酸钙。凝固后形成强度较高、水稳定性好的水泥结石体，从而使地基挤密，固结强度增高，形成一道固结的帷幕止水带。水泥—水玻璃双液浆材具有两种浆材的优点：浆液粘度较低，可灌性较好，在水中可以迅速凝固，凝胶时间可在几秒到几十分钟内准确控制，结石率可高达98%以上，结石强度较高，且浆液本身无毒，对下游居民用水无污染。2、灌浆材料1）砾石：必须选择质地坚硬，砾径1～2cm，0.5～2cm两级配的砾石，保证无泥质物混杂；2）砂：必须选择质地坚硬清净无泥粗径2.5mm的天然砂或人工砂，含泥量＜3%，SO3含量＜1%，有机物含量＜3%。3）水泥：PO32.5普通硅酸盐水泥，质量满足《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999中的规定。4）水玻璃：模数为2.4~3.0，浓度30~45Be；3、凝胶时间为防止浆液在水中流失，并满足双液在孔口混合后能渗透至砾石层的时间要求，浆液凝胶时间控制为60s。根据现场试验数据统计结果显示，在保证浆液可灌性和有效扩散距离前提下，应根据渗漏水情况、砂砾石充填情况合理选用浆液配比，并同时在实际施工中根据吸浆量和注浆压力适时加以调整。水泥-水玻璃浆液不同条件下的胶凝时间（M=3.0）水玻璃浓度Be′=30Be′=35Be′=40W:C(重量比)水泥浆:水玻璃1:0.527″29″34″0.6:11:1.050″56″1′07″1:0.531″37″42″0.8:11:1.056″1′12″1′32″1:0.540″27″27″1:1.01:1.01′12″1′26″1′52″4、灌浆压力及吸浆量灌浆压力与地质构造、钻孔深度、浆液粘度、灌浆速度和灌浆量等因素有关，灌浆过程中压力是变化的。灌浆压力宜通过现场试验确定，即通过试验性灌浆，绘制出灌浆量与灌浆压力的关系曲线，灌浆量突然增加时的压力即为容许灌浆压力。经现场灌浆试验确定，本工程灌浆的压力控制为0.6～0.9MPa之间。为防止浆液流失造成浪费，对砂砾石层其吸浆量应控制在20L/min左右。5、扩散半径浆液扩散半径可按经验公式进行估算，但由于地质条件的复杂多变，理论公式计算常常偏差很大，一般应通过现场灌浆试验确定，经现场试验确定R=1.0m。6、灌浆量砂砾石层的率n为25～45%之间，故浆液注入率为i=n×η=0.3×0.7=0.21(式中η为地层不完全充填的折减系数，对砾石土层η=0.7~1.0)。灌浆量Q=V×i×（1+β）（式中V为防渗区体积，β为浆液流到防渗区外的损耗系数，一般取β=～15%）。7、灌浆施工①造孔孔位确定无误后，将钻机移至核定的孔位上，按照要求进行机架、机座校正，配备良好钻具，保证钻孔铅直开孔。在钻进过程中，精心操作，合理掌握钻进参数，合理掌握钻进速度，以防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。原始记录：每孔钻进时均要详细填写钻探班报表，记录孔深、孔径、钻进时间；下入套管规格、长度，遇到的特殊情况。钻进至设计孔深后，待灌或灌浆结束时待钻，孔口均需进行加盖处理，防止异物进入。②制浆制浆材料采用称量法，称量误差小于5%，水泥等固相材料采用重量称量法。浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度，纯水泥浆液的搅拌时间，用普通搅拌机时，应大于3min，使用高速搅拌机时应大于30S。浆液在使用前应经二次过筛，从制浆到用完的时间不宜大于4h。高速搅拌机配制0.5:1的浆液，并根据各灌浆点的不同需要，经普通搅拌机拌制各灌段所需的浆液，配制好的水泥浆，浆液自制备到用完时间不超过4h。应将浆液的温度保持在5～40℃之间。有必要时，可以考虑使用热水制浆，但注意保持水温不得超过40℃。③灌浆灌浆设备系用2TG2—60/210型双液灌浆专用泵，先将下部带尖头的花管打入填充砂砾石至孔底设计标高，用水冲洗进入管中的。按规定的配比制备浆液，凝胶时间控制在60s左右，达不到要求时可适当对浆液配比进行调整。安装灌浆内管及混合器（注浆头），连接高压胶管，用两台灌浆泵分别将水和水玻璃浆同时压入灌浆管内进行灌浆。用人工葫芦自下而上分段拔管灌浆至规定灌浆高度。8、灌浆效果水泥-水玻璃双液注浆结束后，通过现场观测，基坑内渗水被有效封堵,无明显渗漏现象。堵漏结果表明，采用水泥-水玻璃双液灌浆防渗堵漏方案堵水率达到90%以上。9、特殊情况的处理灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应先查明原因，根据具体情况，采取表面封堵、低压浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理。灌浆过程中若因故中断，应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，再后恢复灌浆；若冲孔无法解决问题，则应进行扫孔清洗，再恢复灌浆；恢复灌浆时，使用开始灌注水灰比灌浆；当注入率与中断前基本一致时，再改用中断前水灰比灌注；若注入率与中断前减少较多，则浆液逐级变浓进行灌注。恢复灌浆后，若注入率在短时间内停止吸浆，则考虑扫孔冲洗或在旁侧补打钻孔进行补强灌浆。对灌入量大，难以结束的灌段采用以下方法：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；对于灌段吸浆量大，而又具有一定压力和回浆量者，在浆液中掺加适量的速凝剂，加速浆液凝固，减少浆量损失。10、结语水泥-水玻璃双液注浆技术因其价格低廉、可操作性强、良好的堵漏补强效果，正日益得到广泛应用。其在本工程上的成功应用充分证明了其良好的堵漏适用性，其良好堵漏效果可供其它工程借鉴参考。