大孔隙地層防滲堵漏灌漿新技術(shù)及工程應(yīng)用

黃立維，趙衛(wèi)全 ，張金接 ，符 平，邢占清

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.北京中水科工程總公司，北京 100048）

1 引言

滲漏是水電工程、地下礦山等工程中經(jīng)常碰到的問題，滲漏對(duì)已建水庫(kù)（大壩）不僅會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失，而且還可能會(huì)威脅到大壩的安全；而對(duì)于土（堆）石圍堰滲漏水會(huì)導(dǎo)致基坑不能閉氣，影響后續(xù)工作的施工；對(duì)于隧道（洞）工程，由于突涌水而迫使施工中斷，拖延工期，甚至必須改線的工程也有很多。對(duì)于多數(shù)工程而言，漏水問題多是由大孔隙形成的集中滲漏通道造成的，成功找到并封堵住這些集中滲漏通道基本上就解決了漏水問題。灌漿是解決工程滲漏問題的重要技術(shù)手段，隨著地下工程建設(shè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大和水利工程的不斷建設(shè)，灌漿技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

大孔隙的灌漿由于孔隙大以及地下水流動(dòng)會(huì)帶走漿液，通常材料耗量大、灌漿量控制難、工效低、施工成本高，并且工程質(zhì)量不易保證。大孔隙滲漏水處理已成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的技術(shù)難題，多年來國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)和研究人員對(duì)漏水處理問題給予了足夠的重視，但此問題仍未得到徹底的解決。若采用常規(guī)灌漿方法，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的材料，而且有時(shí)根本沒有成效。對(duì)于大孔隙的灌漿堵漏要求漿液凝結(jié)速度快、凝結(jié)時(shí)間可調(diào)，并具有較好的可控性，以防止?jié){液過量流失和浪費(fèi)。常用的灌漿防滲堵漏技術(shù)有雙液灌漿技術(shù)、水泥砂漿（水泥黏土砂漿）灌漿技術(shù)、普通膏漿灌漿技術(shù)、熱瀝青灌漿技術(shù)、級(jí)配料灌漿技術(shù)及模袋灌漿技術(shù)等。但是以上常規(guī)處理技術(shù)仍存在一定的不足，例如雙液速凝漿液一般造價(jià)昂貴，且常規(guī)水灰比條件下，摻入一定的速凝劑控制效果欠佳；而采用砂漿和低級(jí)配混凝土?xí)r由于漿液組分的分離，常常淤堵進(jìn)漿通道而拒漿，或漿液擴(kuò)散太遠(yuǎn)形成浪費(fèi)和出現(xiàn)充填不飽滿的問題。為此，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院研究開發(fā)了廉價(jià)水泥膏漿灌漿技術(shù)［1-2］，但普通水泥膏漿在有動(dòng)水的大孔隙防滲堵漏加固時(shí)，由于凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，在水流流速較大時(shí)，漿液也易被水流沖走，造成漿材一定程度的浪費(fèi)。

因此研究開發(fā)具有優(yōu)良性能的灌漿堵漏材料及其施工工藝，開展大孔隙動(dòng)水灌漿防滲加固處理相關(guān)技術(shù)研究，為已建和在建工程的滲漏水處理提供經(jīng)濟(jì)可行的處理方案，具有重要的技術(shù)和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)推動(dòng)灌漿堵漏技術(shù)的發(fā)展及提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都有著非常重要的意義。本文結(jié)合已有研究成果，根據(jù)大孔隙地層堵漏特點(diǎn)，研發(fā)了新型速凝膏漿和低熱瀝青堵漏灌漿技術(shù)，并在工程中得到了成功應(yīng)用，可為大孔隙地層防滲堵漏參考借鑒。

2 新型速凝膏漿灌漿技術(shù)

2.1 新型速凝膏漿灌漿材料本文在總結(jié)大孔隙地層灌漿材料的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了速凝膏漿堵漏材料。

2.1.1 速凝膏漿灌漿材料［3-6］

（1）多組份速凝膏漿。在普通膏漿基礎(chǔ)上加入鋁酸鹽水泥的外加劑形成了速凝水泥膏漿，可提高漿液抗水流沖釋性能，配制漿液時(shí)添加黏土、膨潤(rùn)土等材料形成一種多組份的速凝膏漿灌漿材料。但在實(shí)際運(yùn)用中，多組分速凝膏漿仍然存在以下幾點(diǎn)不足：（a）速凝膏漿較大的剪切屈服強(qiáng)度依靠摻入較多的黏土、膨潤(rùn)土、粉煤灰等摻合料來實(shí)現(xiàn)，因此膏漿的膨潤(rùn)土用量很大，膨潤(rùn)土存在潤(rùn)脹和高速攪拌的過程，在實(shí)際施工中膨潤(rùn)土漿的制漿過程存在較大壓力，同時(shí)增加了施工工序和施工的復(fù)雜度。（b）鋁酸鹽水泥與普硅水泥混合，凝結(jié)時(shí)間對(duì)溫度、攪拌均勻度、摻入量等因素都比較敏感，反應(yīng)時(shí)間難以精確控制，不利于大漏量動(dòng)水地層的堵漏。

（2）新型速凝膏漿。由于多組份速凝膏漿的不足，通過研發(fā)一種專門的速凝膏漿外加劑，使?jié){液達(dá)到良好的速凝效果，并降低漿液配制的難度。

外加劑一方面需要考慮摻加到水泥漿液中后能促進(jìn)漿液凝結(jié)，另一方面需要能夠增加漿液的黏度，提高其屈服剪切強(qiáng)度，從而提高漿液的抗水流沖釋性能。研發(fā)的新型速凝膏漿復(fù)合外加劑由水泥促凝劑、早強(qiáng)劑和增黏劑混合而成?？紤]到運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，促凝劑、早強(qiáng)劑和增黏劑全部采用粉狀，通過多組室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，復(fù)合外加劑的組成及含量如表1。

表1 復(fù)合外加劑的組成

2.1.2 新型速凝膏漿性能試驗(yàn) 通過室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)以下3種不同配比的新型速凝膏漿（編號(hào)分別為1、2、3）的物理、力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)定。不同配比新型速凝膏漿的物理及力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見表2和表3。

表2 新型速凝膏漿物理性能試驗(yàn)結(jié)果

表3 新型速凝膏漿力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，摻入外加劑后新型速凝膏漿的黏度增加很大，其剪切屈服強(qiáng)度大于其本身重力，在自身重力作用下膏漿不能流動(dòng)，在水流中沒有松散現(xiàn)象，漿液在水中的凝結(jié)時(shí)間和在空氣中的凝結(jié)時(shí)間變化不大，表明水流未能進(jìn)入新型速凝膏漿內(nèi)部，新型速凝膏漿具有良好的水下不分散性。研究表明外加劑的摻量控制在5%～10%時(shí)漿液的黏度和可施工性較為合適，漿液凝結(jié)時(shí)間可在15～50 min之間調(diào)節(jié)，且固結(jié)體的1 h抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.5 MPa，能抵御一定流速的水流沖擊，適合動(dòng)水條件下灌漿堵漏使用。

2.1.3 室內(nèi)抗沖模擬試驗(yàn) 為了檢驗(yàn)摻入外加劑后的新型速凝膏漿的抗水流沖擊性能，在室內(nèi)進(jìn)行了不同流速下新型速凝膏漿的抗沖模擬試驗(yàn)。灌漿注入率為5 L/min（采用較低的注入率主要是為了消除尺寸效應(yīng)的影響），本實(shí)驗(yàn)采用速凝時(shí)間最快的3#漿液，膏漿抗沖模擬試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 新型速凝膏漿抗沖模擬試驗(yàn)結(jié)果

由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著流速增加，漿液的留存率在減少，當(dāng)水流速度達(dá)到1.5 m/s時(shí)，漿液的留存率達(dá)到了60%以上；對(duì)于架空結(jié)構(gòu)地層，水流速度達(dá)到1.5 m/s時(shí)，漿液留存率達(dá)到了70%。表明摻入外加劑后的新型速凝膏漿適合用在流速小于1.5 m/s動(dòng)水條件下堵漏。留存漿液的初凝時(shí)間、固結(jié)體的l h抗壓強(qiáng)度與原狀漿液相比變化不大，說明所用新型速凝膏漿具有良好的水下不分散性和抗水流稀釋性。

2.2 新型速凝膏漿灌漿設(shè)備和方法新型速凝膏漿的施工工藝參數(shù)一般可以參照常規(guī)水泥灌漿進(jìn)行，可以采用孔口封閉、自上而下或自下而上分段純壓式灌注；可以選擇新型速凝膏漿與其它材料聯(lián)合灌注，如新型速凝膏漿與級(jí)配料、新型速凝膏漿與砂漿及新型速凝膏漿與混凝土的聯(lián)合灌注等；新型速凝膏漿的配比由稀向濃漿液變換；灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)按孔口返漿或孔內(nèi)有壓確定，也可采用定壓和定量相結(jié)合的方式。為提高防滲效果，可在兩排新型速凝膏漿灌漿孔中間設(shè)置一排水泥灌漿孔，或在同一排灌漿孔中采用Ⅰ序孔灌新型速凝膏漿，Ⅱ序孔灌水泥漿等方式。

（1）鉆孔。新型速凝膏漿可以利用常規(guī)水泥灌漿的孔位進(jìn)行灌漿施工，鉆孔不需要特別的設(shè)備，新型速凝膏漿灌注時(shí)盡量采用較大直徑的鉆孔（Φ76 mm以上，跟管鉆進(jìn)時(shí)常采用Φ108 mm以上）。鉆孔時(shí)可選用風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)成孔，風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)成孔速度快，工效高，由于大孔隙地層易塌孔，因此可采用跟管鉆進(jìn)方案成孔。

新型速凝膏漿灌漿的孔排距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層情況確定，由于新型速凝膏漿的塑性屈服強(qiáng)度較大，因此其擴(kuò)散范圍受到一定約束，孔排距布置應(yīng)比水泥灌漿的孔排距小。

圖1 M1000大容量高效制漿攪拌機(jī)

（2）攪拌設(shè)備。由于新型速凝膏漿具有很大的塑性屈服強(qiáng)度和塑性黏度，制漿可采用大動(dòng)力強(qiáng)制型攪拌制漿方式，為適應(yīng)新型速凝膏漿的特點(diǎn)而研制的M1000大容量高效制漿攪拌機(jī)比較適合漿液攪拌，并在工程中推廣應(yīng)用［14-15］，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

M1000攪拌機(jī)采用內(nèi)桶和外桶組合裝置，橫梁架起攪拌葉片，使傳動(dòng)部件不接觸漿液，無密封件設(shè)置，提高了設(shè)備的使用壽命；利用內(nèi)外桶上的擋板作為定子，攪拌葉片作為轉(zhuǎn)子，攪拌充分、均勻、工效高；增加了多檔可調(diào)轉(zhuǎn)速（60～1000 r/min），攪拌漿液黏度可達(dá)2.5 Pa·s。

（3）灌注設(shè)備。新型速凝膏漿漿液黏度大，水灰（料）比低，一般的灌漿泵（柱塞泵）不能滿足灌注要求。螺桿泵由于可泵送高黏度液體及包含有纖維和固體物質(zhì)的液體，較適合于新型速凝膏漿灌注。螺桿泵的主要工作部件是偏心螺桿（轉(zhuǎn)子）和固定的襯套（定子），當(dāng)螺桿裝入襯套后，螺桿表面與襯套內(nèi)螺紋表面之間形成一個(gè)個(gè)封閉的腔室，同時(shí)任意截面也被分成上下兩個(gè)月牙形工作室。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿一方面繞本身的軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面它又沿襯套內(nèi)表面滾動(dòng)，螺桿每轉(zhuǎn)一周，密封腔中的液體向前推進(jìn)一個(gè)螺距。隨著螺桿的連續(xù)傳動(dòng)，液體以螺旋方式從一個(gè)密封腔向另一個(gè)密封腔，最后擠出泵體。新型速凝膏漿灌漿時(shí)可選用B型或G型螺桿泵，壓力選用1.2～2.4 MPa，流量100～400 L/min。

3 低熱瀝青灌漿技術(shù)［7-13］

3.1 低熱瀝青灌漿材料利用先乳化后破乳原理開發(fā)出“油包水”狀態(tài)的低熱瀝青，在60～80℃時(shí)仍具有良好的流動(dòng)性和可泵性，同時(shí)遇水凝固、不沖釋，適合于大空隙漏水地層的堵漏灌漿。

3.1.1 低熱瀝青配比試驗(yàn) 進(jìn)行了不同摻量外加劑（快硬水泥、速凝劑、水玻璃、偏鋁酸鈉、無水氯化鈣等）的配比試驗(yàn)，瀝青∶外加劑∶水∶乳化劑∶破乳劑＝1∶（0.03～0.1）∶（0.75～1）∶0.03∶0.01（質(zhì)量比）。配比試驗(yàn)結(jié)果表明，添加外加劑后，破乳速度均有所提高，摻加偏鋁酸鈉和快硬水泥后的破乳效果較好，瀝青成團(tuán)析出，較不添加外加劑的硬度略高。典型配比試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 摻加外加劑和破乳劑的配比試驗(yàn)

實(shí)際應(yīng)用可根據(jù)不同灌漿過程對(duì)破乳速度、析出溫度、固結(jié)體強(qiáng)度的不同需求等調(diào)整具體配比值。

（1）一維灌漿試驗(yàn)。采用PVC管設(shè)計(jì)制作一維試驗(yàn)?zāi)Ｐ停Ｐ蛢?nèi)裝上不同配比、不同孔隙率的砂礫石層。沙石粒徑分別為10～20 mm、20～50 mm，分別在模型內(nèi)無水與飽和情況下進(jìn)行不同壓力條件下的低熱瀝青灌注試驗(yàn)，其布置如圖2所示。

圖2 一維試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D

低熱瀝青灌漿材料的配比采用瀝青∶水∶水泥∶外加劑＝1∶1∶0.7∶0.03（質(zhì)量比）。將其通過連接好的專用螺桿泵和管路灌入預(yù)制好的一維模型內(nèi)。

表6 一維試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸酀{統(tǒng)計(jì)

在低熱瀝青漿液凝結(jié)7 d后，將PVC管破開，獲得瀝青的擴(kuò)散距離（如表6所示）和結(jié)石體情況（如圖3所示）。低熱瀝青在不同條件下擴(kuò)散距離不同，在重力影響下會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。在擴(kuò)散范圍內(nèi)漿液的結(jié)石體比較飽滿、密實(shí)，具有明顯的邊界。

圖3 一維試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷蜔釣r青灌注后試樣

在已凝固的灌漿結(jié)石體中，通過切削打磨獲得4×4×16的試驗(yàn)試塊進(jìn)行了不同齡期的力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 一維試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑r青結(jié)石體力學(xué)性能

（2）二維灌漿試驗(yàn)。采用1.5 m×1.5 m×1.0 m的鋼制模型，灌漿管預(yù)先置入后，在其內(nèi)填設(shè)不同的實(shí)驗(yàn)材料，然后在頂部設(shè)置鋼蓋板（見圖4）。灌注完成后，拆除鋼蓋板對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖4 二維試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽?/p>

圖5 二維試驗(yàn)中不同地層低熱瀝青最小擴(kuò)散距離

通過在模型中裝填不同粒徑的砂礫石模擬實(shí)際地層，并使用千斤頂對(duì)模型鋼蓋板施加壓力模擬不同深度下的低熱瀝青灌漿。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。低熱瀝青漿液擴(kuò)散距離與灌漿壓力和地層上覆附加應(yīng)力有關(guān)。低熱瀝青的擴(kuò)散距離隨著灌漿壓力的增大增加，在粒徑較小的地層中可采用較高的灌漿壓力以獲得漿液良好的擴(kuò)散性能。不同深度地層條件下低熱瀝青的擴(kuò)散距離將受到明顯的影響，在30 m深度下（地層壓力為72 t），漿液的擴(kuò)散距離將至少減少20%以上，而且表現(xiàn)出粒徑越細(xì)受到的影響越大的趨勢(shì)。

3.1.2 抗沖試驗(yàn) 為檢驗(yàn)低熱瀝青漿液在塊石架空地層中不同邊界條件、不同流速條件下的防滲堵漏適應(yīng)性，在滿足相似要求的前提下制作了試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D6所示。塊石直徑主要選取200～500 mm的鵝卵石，隨機(jī)無序拋填在模型中，通過調(diào)整水泵流量得到不同的流速。

圖6 抗沖試驗(yàn)漿液留存

表8 試驗(yàn)材料抗沖試驗(yàn)結(jié)果

通過抗沖試驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)于架空結(jié)構(gòu)地層，水流速度達(dá)到1.5 m/s時(shí)，漿液留存率達(dá)到了90%以上。在流速2.5 m/s情況下的低熱瀝青灌漿抗沖試驗(yàn)中，低熱瀝青的留存率仍可達(dá)到50%以上，堵漏效果顯著。

3.2 低熱瀝青灌漿工藝低熱瀝青的施工同樣采用孔口封閉、自上而下或自下而上分段純壓式灌注，同時(shí)為保證灌漿效果，可與速凝膏漿或普通膏漿配合使用。但由于低熱瀝青自身材料特點(diǎn)，在工藝研究方面針對(duì)灌漿機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了開發(fā)。

低熱瀝青灌漿材料配制過程中要求將瀝青加熱到100℃以上，灌漿時(shí)漿液溫度達(dá)80℃左右，由此需要對(duì)管路、泵送設(shè)備等進(jìn)行保溫。

（1）瀝青加熱。低熱瀝青材料的制備需要先將瀝青加熱到一定溫度，瀝青加熱方式采用導(dǎo)熱油加熱。導(dǎo)熱油具有高溫傳熱特點(diǎn)，加熱時(shí)進(jìn)行閉路液相循環(huán)，熱能損失小、熱效率高、能耗低、加熱速度快、加熱周期短，導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的介質(zhì)工作壓力小于0.2 MPa，安全性能高，通過控制系統(tǒng)可精確控制溫度，防止瀝青老化。導(dǎo)熱油瀝青加熱系統(tǒng)主要由燃燒器、爐體、瀝青加熱罐、膨脹罐、導(dǎo)熱油循環(huán)管路、導(dǎo)熱油泵、溫度傳感器及操作控制系統(tǒng)等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。

圖7 瀝青加熱系統(tǒng)

（2）低熱瀝青攪拌。在配制低熱瀝青灌漿材料時(shí)，需要對(duì)高溫瀝青、水、水泥、外加劑、乳化劑等材料按配比進(jìn)行高溫?cái)嚢瑁纱藬嚢柙O(shè)備也需要加熱和保溫。通過對(duì)已有的膏漿攪拌機(jī)進(jìn)行了改造，在膏漿攪拌機(jī)的外壁增加了保溫層，保溫層厚15 cm，在底盤和側(cè)壁分別采用電阻絲對(duì)瀝青混合漿液進(jìn)行加熱和保溫。

（3）低熱瀝青泵送。低熱瀝青材料黏度大、并且溫度處于60～80℃之間，且該材料遇水流動(dòng)性會(huì)存在一定的降低，由此采用普通螺桿泵難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)有效的泵送。由此需要對(duì)螺桿泵進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，主要在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。第一，要增加灌漿泵的泵送壓力，克服低熱瀝青材料黏度大的影響，同時(shí)只有足夠大的灌漿壓力才能保證灌漿過程中漿液遇水流動(dòng)性降低時(shí)仍能保持連續(xù)的泵送；第二，要進(jìn)行泵體材料耐高溫改進(jìn)，灌漿材料自身溫度為60～80℃，轉(zhuǎn)子與定子摩擦過程中將會(huì)產(chǎn)生更高的溫度，這對(duì)泵體自身的壽命也有影響；第三，為保證低熱瀝青材料連續(xù)的泵送，需要在泵體上設(shè)置保溫結(jié)構(gòu)，與灌漿管路連接，以此避免灌漿過程中的灌漿造成堵泵的事故。

根據(jù)材料特性，研制了低熱瀝青灌漿泵，如圖8所示。

圖8 低熱瀝青灌漿泵研制

該低熱瀝青灌漿泵主要特點(diǎn)為：將泵出口管路外設(shè)保溫系統(tǒng)，保溫系統(tǒng)采用熱水循環(huán)實(shí)現(xiàn)，灌漿前做好準(zhǔn)備工作；將低熱瀝青灌漿材料注滿漿液儲(chǔ)存斗內(nèi)，初次啟動(dòng)時(shí)，通過軟啟動(dòng)裝置，按低轉(zhuǎn)速按鈕正轉(zhuǎn)進(jìn)行啟動(dòng)測(cè)試，若工作正常，點(diǎn)擊高轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)按鈕進(jìn)行工作；漿液自漿液入口進(jìn)入泵體，經(jīng)定子與轉(zhuǎn)子間的旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，增加灌漿壓力，達(dá)到灌漿所需壓力；漿液變換或管路清洗過程中，需避免泵體內(nèi)溫度驟降，需采用熱水或熱水泥漿液進(jìn)行泵體清洗，使泵體溫度平緩下降；灌漿過程中如出現(xiàn)灌漿壓力無法長(zhǎng)時(shí)間保持，則可通過緊固定子外螺栓，改變定子與轉(zhuǎn)子之間的接觸，實(shí)現(xiàn)泵送過程中的灌漿壓力保持穩(wěn)定；泵送裝置使用后若長(zhǎng)期不用，可通過拆卸轉(zhuǎn)子進(jìn)行詳細(xì)清洗，保證下一次使用。

4 防滲堵漏灌漿新技術(shù)應(yīng)用

大孔隙地層防滲加固在水電工程圍堰、橋梁橋墩基礎(chǔ)圍堰、基坑工程及礦山巷道工程中常有遇到，速凝膏漿、低熱瀝青灌漿材料及其灌漿工藝的應(yīng)用，有效的解決了大孔隙地層滲漏問題。

（1）水電工程圍堰中應(yīng)用。橋鞏水電站二期位于紅水河干流，上游圍堰為土石圍堰，存在大塊石架空結(jié)構(gòu)和一定的水頭差，上游圍堰采用普通水泥漿液靜壓灌漿完成后，基坑內(nèi)的滲水量仍很大，需要對(duì)上游圍堰的漏水進(jìn)行處理，以形成完整、封閉的防滲帷幕。圍堰防滲處理采用了摻外加劑的新型速凝膏漿技術(shù)進(jìn)行上下游圍堰的防滲堵漏處理，對(duì)于耗漿量大的孔段采用新型速凝膏漿結(jié)合級(jí)配料的堵漏方案。

圖9 灌漿全部完成后基坑開挖情況

灌漿施工完成后，基坑內(nèi)漏水量由12 000 m3/h，降低為100 m3/h左右，基本達(dá)到了干作業(yè)施工要求（圖9），保證了主體帷幕的施工和基坑內(nèi)后續(xù)工作的開展，達(dá)到了預(yù)期目的。

（2）橋梁基礎(chǔ)圍堰中應(yīng)用。湖南懷沅江特大橋是邵衡鐵路建設(shè)中一座大型橋梁，其中7#—12#橋墩位于江中，橋墩基礎(chǔ)施工采用筑島方案，通過在江中回填江中采砂拋棄的鵝卵石等材料。

樁承臺(tái)施工正值沅江汛期，施工周期短，由于江水流速快，筑島范圍小、滲徑短，筑島材料滲水條件良好，造成成臺(tái)施工的難度大、工期緊張。為確保在大橋的總施工進(jìn)度，項(xiàng)目部8#、10#墩采用新型速凝型水泥膏漿結(jié)合低熱瀝青灌漿堵漏防滲方案，帷幕共設(shè)計(jì)兩排孔，孔距2 m、排距1 m，在25 d內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了8#、10#橋墩承臺(tái)的基坑防滲處理。

在本項(xiàng)目中，低熱瀝青可以有效的完成大孔隙高流速孔隙的封堵，再通過速凝膏漿快速實(shí)現(xiàn)對(duì)較大滲流通道的封堵，達(dá)到堵漏的目的。

圖10 灌漿施工及效果

（3）隧洞工程中應(yīng)用。云南某水電站引水洞在開挖過程中遇斷層破碎帶，突發(fā)涌水，導(dǎo)致附近村莊泉眼干涸，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)匕傩盏纳a(chǎn)生活［16］。前期采用了“先引排，后襯砌，再反灌”的處理方案，但因涌水壓力高、流量大，關(guān)閉引排閥門灌漿時(shí)，鋼筋混凝土襯砌發(fā)生變形破壞，襯砌與基巖面形成了新的滲漏通道，涌水量較處理前還有所增加。本項(xiàng)目針對(duì)襯砌隧洞涌水滲徑短、流速快、滲漏通道確定困難，研究提出了“分割滲漏通道、分區(qū)治理”的堵水思路及應(yīng)用“低熱瀝青、新型速凝膏漿、模袋灌漿及化學(xué)灌漿相結(jié)合”的綜合灌漿處理技術(shù)進(jìn)行處理。本堵漏工程共布置鉆孔約200個(gè)孔，共耗用低熱瀝青500 L，普通水泥300 t，快硬水泥40 t，外加劑1 t，聚氨酯2.5 t，灌漿模袋100 m2。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)涌水情況和處理完成效果

經(jīng)過1個(gè)多月的施工，取得了良好效果，整個(gè)涌水段滲漏量減少顯著，涌水段滲漏水封堵率超過了95%，經(jīng)鉆孔檢查邊墻和頂拱沒有股狀水流出。經(jīng)堵漏處理后，因漏水而干枯的泉水重新出露，及時(shí)解決了當(dāng)?shù)匕傩盏挠盟枨蟆?/p>

5 結(jié)論

本文緊緊圍繞實(shí)際工程需要，根據(jù)大孔隙地層滲漏特點(diǎn)，通過室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等分析手段，對(duì)速凝膏漿、低熱瀝青兩種新型灌漿材料的配比選擇、灌漿性能、施工工藝等開展了較為系統(tǒng)的研究。

（1）研究成果表明新型速凝膏漿具有水下不分散、整體抗水流沖擊，良好的可灌性以及凝結(jié)時(shí)間的可調(diào)、可控性，適合用于流速1.5 m/s以下的大孔（裂）隙灌漿堵漏；低熱瀝青漿液具有不被水稀釋而流失的特點(diǎn)，動(dòng)水流速度達(dá)1.5～2.5 m/s仍可適合堵漏灌漿，適合于大流量、高流速的大孔（裂）隙灌漿堵漏，是新型速凝膏漿灌漿材料的重要補(bǔ)充。

（2）本文所述的圍堰和隧洞工程堵漏處理表明，新型速凝膏漿和低熱瀝青灌漿材料的聯(lián)合應(yīng)用效果更佳。二種材料及工藝的配合使用，可應(yīng)用的工況更多、處理效果更好、具有廣泛的應(yīng)用前景。