改性水玻璃漿液在武都水庫壩基處理中的應用

石 峰，毛建新

(中國水電基礎局有限公司，天津 武清，301700)

改性水玻璃漿液在武都水庫壩基處理中的應用

石 峰，毛建新

(中國水電基礎局有限公司，天津 武清，301700)

武都水庫底層深層巖溶、KSI沙層處理、壩基微細裂隙地層(常規(guī)帷幕灌漿時出現(xiàn)吸水不吸漿)防滲處理，均改為造價低、無毒、可灌性好、施工工藝簡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) 基礎處理 武都水庫

1 概述

當前國內(nèi)采用的地基處理化學灌漿漿液材料一般為有機環(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格均較昂貴，一般2萬元/m3～5萬元/m3，并且材料有一定毒性，容易對地下水造成污染，不經(jīng)濟、不環(huán)保。改性水玻璃漿材價格較為便宜，原材料價格在3千元/m3左右，只有環(huán)氧樹脂、丙烯酸鹽類材料價格的5%左右，且材料無毒，經(jīng)濟環(huán)保。幾種化灌材料的對比見表1。

化灌主材采用改性水玻璃(也稱酸性水玻璃)，固化劑選用無機物，均無毒，施工中無需建設高標準材料庫和配漿房。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計，強度為0.1MPa～2MPa。

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

武都水庫壩基巖溶發(fā)育，地質(zhì)條件復雜，采用常規(guī)帷幕灌漿，無法滿足設計防滲要求，最后采用改性水玻璃進行處理，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灌漿泵，操作相對簡單。

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、造價低、凝膠體耐久性好、原材料和凝膠體無毒，不會造成環(huán)境污染等優(yōu)點。具體配合比根據(jù)現(xiàn)場情況酌情確定。

2.2 化學漿液配制

甲液配制?？紤]到化學灌漿原材料中酸有較強腐蝕性，故漿材配制在材料庫房附近進行。在原左岸料場炸藥庫房周邊搭設水玻璃酸化制漿平臺，配制甲液，主要成分為酸與水。

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

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

武都水庫項目實驗室配置的改性水玻璃膠凝體，成品漿PH值：5.0，膠凝時間：2h(可調(diào)節(jié)范圍5s～20h)，抗壓強度：0.45MPa(加入固化劑可增加強度)。

3 灌漿施工技術(shù)

3.1 裂隙沖洗和壓水試驗

在灌漿前進行裂隙沖洗，壓水試驗及沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1MPa。壓水試驗結(jié)合裂隙沖洗進行，壓水時間為20min，每5min測讀一次壓入流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果應以透水率q(Lu)表示。

3.2 化學灌漿

化學灌漿采用自上而下分段卡氣壓膨脹塞、純壓式灌漿法施工。

化學灌漿施工工序為：沖孔→管路安裝與壓水試驗→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)。

基巖段化學灌漿可按Ⅲ序進行施工，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，然后進行灌漿。

3.3 灌漿參數(shù)

(1)灌漿壓力。不超過3MPa；

(2)灌漿段長：2m～5m；

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

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

(4)注入率控制。為確保漿液均勻擴散，注入率不宜大于7L/min。

3.4 化學灌漿結(jié)束條件

當灌漿滿足下列條件之一時，即可結(jié)束灌漿：

(1) 在設計最大灌漿壓力下，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，報經(jīng)監(jiān)理工程師批準后，可對該標準進行適當調(diào)整。 3.5 待凝

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

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 化學灌漿特殊情況處理

3.7.1 灌漿過程中發(fā)生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，應一泵一孔同時進行灌漿。否則，應塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進或灌漿。

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

3.7.3 灌漿過程中，隨時注意孔段的吸漿情況，當吸漿量很小時，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，應立即更換新漿繼續(xù)灌注。

3.7.4 灌漿必須連續(xù)進行，若因故中斷，應盡快恢復灌漿?；謴凸酀{后，注入率明顯減小，需掃孔復灌。

4 結(jié)語

武都水庫壩基巖溶發(fā)育，地質(zhì)多樣復雜，KS1沙層段、壩基微細裂隙段、深層粘土層段在常規(guī)帷幕灌漿處理后，無法達到設計防滲標準。后采用改性水玻璃漿液進行了防滲處理，處理后各項滲控指標均滿足設計要求。水庫高水位運行2年多，滲控監(jiān)測指標均在設計控制范圍內(nèi)，防滲效果較好，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。

石 峰 (1974-),男，湖南吉首人，高級工程師，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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