石 峰，毛建新

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 武清，301700)

改性水玻璃漿液在武都水庫(kù)壩基處理中的應(yīng)用

石 峰，毛建新

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 武清，301700)

武都水庫(kù)底層深層巖溶、KSI沙層處理、壩基微細(xì)裂隙地層(常規(guī)帷幕灌漿時(shí)出現(xiàn)吸水不吸漿)防滲處理，均改為造價(jià)低、無(wú)毒、可灌性好、施工工藝簡(jiǎn)單可靠的改性水玻璃漿液方案，取得滿意效果。本文主要介紹改性水玻璃的配置及其灌漿施工技術(shù)。

改性水玻璃 漿液配置 灌漿技術(shù) 基礎(chǔ)處理 武都水庫(kù)

1 概述

當(dāng)前國(guó)內(nèi)采用的地基處理化學(xué)灌漿漿液材料一般為有機(jī)環(huán)氧材料、丙烯酸鹽材料、改性水玻璃材料等。環(huán)氧樹脂材料和丙烯酸鹽材料價(jià)格均較昂貴，一般2萬(wàn)元/m3～5萬(wàn)元/m3，并且材料有一定毒性，容易對(duì)地下水造成污染，不經(jīng)濟(jì)、不環(huán)保。改性水玻璃漿材價(jià)格較為便宜，原材料價(jià)格在3千元/m3左右，只有環(huán)氧樹脂、丙烯酸鹽類材料價(jià)格的5%左右，且材料無(wú)毒，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。幾種化灌材料的對(duì)比見表1。

化灌主材采用改性水玻璃(也稱酸性水玻璃)，固化劑選用無(wú)機(jī)物，均無(wú)毒，施工中無(wú)需建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)材料庫(kù)和配漿房。一般的水玻璃呈堿性，經(jīng)酸化后，具有弱酸性，可以增大結(jié)石的耐久性。結(jié)石強(qiáng)度受固化劑種類的影響，一般可根據(jù)需要選用不同的配比設(shè)計(jì)，強(qiáng)度為0.1MPa～2MPa。

表1 幾種化灌技術(shù)的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)適用性及環(huán)保比較

武都水庫(kù)壩基巖溶發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜，采用常規(guī)帷幕灌漿，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)防滲要求，最后采用改性水玻璃進(jìn)行處理，取得較好的防滲效果。

2 改性水玻璃漿液配置

改性水玻璃灌漿施工工藝與常規(guī)帷幕灌漿工藝接近，但施灌采用小排量化學(xué)灌漿泵，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.1 灌漿材料

改性水玻璃漿液主材采用水玻璃、濃硫酸、調(diào)節(jié)劑等。水玻璃經(jīng)酸化后，在中性或弱酸性范圍內(nèi)凝膠。改性水玻璃漿材具有可灌性好、造價(jià)低、凝膠體耐久性好、原材料和凝膠體無(wú)毒，不會(huì)造成環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。具體配合比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況酌情確定。

2.2 化學(xué)漿液配制

甲液配制?？紤]到化學(xué)灌漿原材料中酸有較強(qiáng)腐蝕性，故漿材配制在材料庫(kù)房附近進(jìn)行。在原左岸料場(chǎng)炸藥庫(kù)房周邊搭設(shè)水玻璃酸化制漿平臺(tái)，配制甲液，主要成分為酸與水。

甲液配制按規(guī)定流程進(jìn)行，即先根據(jù)實(shí)際配比在攪拌桶內(nèi)加水，然后按配合比將酸加入水中并攪拌均勻，放入指定的儲(chǔ)漿桶內(nèi)，用專用車輛運(yùn)輸?shù)焦酀{作業(yè)面甲液儲(chǔ)漿桶。

乙液配制。乙液主要由成品水玻璃按相關(guān)規(guī)定稀釋制成，配制好后放入指定乙液儲(chǔ)漿桶，后通過一路φ50的輸漿管泵送至灌漿作業(yè)面的乙液儲(chǔ)漿桶內(nèi)。

武都水庫(kù)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室配置的改性水玻璃膠凝體，成品漿PH值：5.0，膠凝時(shí)間：2h(可調(diào)節(jié)范圍5s～20h)，抗壓強(qiáng)度：0.45MPa(加入固化劑可增加強(qiáng)度)。

3 灌漿施工技術(shù)

3.1 裂隙沖洗和壓水試驗(yàn)

在灌漿前進(jìn)行裂隙沖洗，壓水試驗(yàn)及沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1MPa。壓水試驗(yàn)結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行，壓水時(shí)間為20min，每5min測(cè)讀一次壓入流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果應(yīng)以透水率q(Lu)表示。

3.2 化學(xué)灌漿

化學(xué)灌漿采用自上而下分段卡氣壓膨脹塞、純壓式灌漿法施工。

化學(xué)灌漿施工工序?yàn)椋簺_孔→管路安裝與壓水試驗(yàn)→配漿→灌漿直至結(jié)束拔起孔塞→待凝→沖洗管路→鉆灌下一段→終孔(全孔一次性封孔)。

基巖段化學(xué)灌漿可按Ⅲ序進(jìn)行施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，后施工Ⅲ序孔。前次序孔與其相鄰后次序孔之間，鉆孔灌漿的高差不宜小于15m。灌漿開始前，宜先排除孔內(nèi)積水，然后進(jìn)行灌漿。

3.3 灌漿參數(shù)

(1)灌漿壓力。不超過3MPa；

(2)灌漿段長(zhǎng)：2m～5m；

(3)漿液膠凝時(shí)間。根據(jù)壓水試驗(yàn)資料和灌漿泵的壓送能力，使在設(shè)計(jì)灌漿壓力下，漿液有充分的時(shí)間充填要求擴(kuò)散半徑范圍內(nèi)的裂隙及孔隙，形成符合要求的防滲體，同時(shí)又不使?jié){液擴(kuò)散太遠(yuǎn)，造成浪費(fèi)。

上述參數(shù)遇有特殊情況，段長(zhǎng)和灌漿壓力及漿液膠凝時(shí)間等參數(shù)可做適當(dāng)調(diào)整；

(4)注入率控制。為確保漿液均勻擴(kuò)散，注入率不宜大于7L/min。

3.4 化學(xué)灌漿結(jié)束條件

當(dāng)灌漿滿足下列條件之一時(shí)，即可結(jié)束灌漿：

(1) 在設(shè)計(jì)最大灌漿壓力下，注入率小于或等于0.02L/min.m后持續(xù)灌漿30min；

(2)每米注入量1000L。

在施工過程中，根據(jù)施工中出現(xiàn)的具體情況，報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，可對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 3.5 待凝

待凝遵循的原則為：總的灌漿+待凝不小于7h，且待凝時(shí)間不少于2h。灌漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后停止灌注，取出灌漿塞，進(jìn)行設(shè)備管路沖洗和沖孔，然后待凝，待凝時(shí)間達(dá)到要求后再進(jìn)行下一段鉆灌。

3.6 封孔

灌漿孔最后一段鉆灌完成后，用0.5∶1濃水泥漿進(jìn)行灌漿封孔，封孔方式及參數(shù)與該部位主帷幕灌漿封孔一致。

3.7 化學(xué)灌漿特殊情況處理

3.7.1 灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，應(yīng)一泵一孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。否則，應(yīng)塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)或灌漿。

3.7.2 灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況采用低壓、限流、限量、間歇等方法進(jìn)行處理。

3.7.3 灌漿過程中，隨時(shí)注意孔段的吸漿情況，當(dāng)吸漿量很小時(shí)，每次甲液、乙液的混合量不宜過多；若漿液出現(xiàn)膠凝跡象時(shí)，應(yīng)立即更換新漿繼續(xù)灌注。

3.7.4 灌漿必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿。恢復(fù)灌漿后，注入率明顯減小，需掃孔復(fù)灌。

4 結(jié)語(yǔ)

武都水庫(kù)壩基巖溶發(fā)育，地質(zhì)多樣復(fù)雜，KS1沙層段、壩基微細(xì)裂隙段、深層粘土層段在常規(guī)帷幕灌漿處理后，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)。后采用改性水玻璃漿液進(jìn)行了防滲處理，處理后各項(xiàng)滲控指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。水庫(kù)高水位運(yùn)行2年多，滲控監(jiān)測(cè)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)控制范圍內(nèi)，防滲效果較好，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

石 峰 (1974-),男，湖南吉首人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程施工技術(shù)管理工作；

毛建新 (1969-)，男，貴州興仁人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程施工技術(shù)管理工作。

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