巖溶地區(qū)基坑滲漏處理灌漿材料的應(yīng)用

李政　昌毓虹

作者簡(jiǎn)介：李 政（1990—），工程師，主要從事工程勘察與咨詢工作;

昌毓虹（1985—），工程師，主要從事公路與城市道路設(shè)計(jì)、公路安全性評(píng)價(jià)等咨詢工作。

摘要：在巖溶發(fā)育區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，往往會(huì)遇到基坑滲水的情形。在實(shí)際工程中，施工人員需根據(jù)工程地質(zhì)情況和滲漏情況，探明滲漏通道，并選用合適的堵漏材料和施工工藝，才能達(dá)到理想的堵漏效果。文章以廣西某工程為例，介紹了采用投紅試驗(yàn)判斷基坑滲漏通道以及灌漿材料的選用方法。

關(guān)鍵詞：滲水;堵漏;雙液灌漿;高黏度膏漿

中國(guó)分類號(hào)：U655.54+3A541993

0 引言

在廣西丘陵地區(qū)，喀斯特地貌發(fā)育，巖溶裂隙四通八達(dá)。在進(jìn)行水利、水運(yùn)工程建設(shè)時(shí)，經(jīng)常遇到江水向基坑滲漏的情況，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度?；訚B漏可以采用“排、堵、截”的方法進(jìn)行處理[1]。排水即在基坑內(nèi)設(shè)集水井，使用抽水設(shè)備將基坑水抽出，適用于基坑滲水較小的情形。堵水即在出水點(diǎn)灌注充填材料，反壓滲漏通道，達(dá)到止水的目的，適用于水壓力較小的情形。當(dāng)滲水量、水壓力較大時(shí)，首選截水，即在基坑外修建止水帷幕，截?cái)酀B漏通道。在實(shí)際工程中，采取單一的處理方法往往難以達(dá)到理想的效果，需綜合采用兩種或多種方式進(jìn)行處理，如先采用修建止水帷幕的方式減小水壓力和滲水量，再采用排水或堵水的方式處理剩余滲漏。采用截水方式進(jìn)行滲漏處理時(shí)，滲漏通道的判斷和灌漿材料的選取是處理成功的關(guān)鍵。本文以廣西某工程為例論述采用投紅試驗(yàn)判斷基坑滲漏通道以及灌漿材料的選用方法。

1 工程概況

廣西某船閘工程，場(chǎng)區(qū)位于巖溶孤峰殘丘平原區(qū)，由大型開(kāi)闊的坡立谷平原及溶蝕洼地與孤峰和殘丘組成，裂隙和溶洞較發(fā)育，上覆第四系黏土，基巖巖性主要為石炭統(tǒng)大浦強(qiáng)-中風(fēng)化白云巖及灰?guī)r，巖體局部較破碎，巖石裂隙以陡傾角裂隙發(fā)育為主。在建設(shè)過(guò)程中，隨著基坑開(kāi)挖，閘室下段和下閘首的位置先后出現(xiàn)五個(gè)漏水點(diǎn)，其中1#漏水點(diǎn)位置較高，隨雨季結(jié)束外江水位降低停止?jié)B漏;2#漏水點(diǎn)位于下閘首上段; 3#漏水點(diǎn)位于船閘中線;4#、5#漏水點(diǎn)位于閘室下段?？偮┧窟_(dá)到2 000 m3/h以上，其中2#、4#、5#漏水點(diǎn)漏水量較大，3#漏水點(diǎn)漏水量較小?；觾?nèi)水位上漲較快，普通抽水處理已經(jīng)不能滿足施工要求，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，經(jīng)會(huì)議討論決定對(duì)2#、4#、5#漏水點(diǎn)進(jìn)行堵漏處理。

2 投紅試驗(yàn)

在巖溶裂隙強(qiáng)烈發(fā)育的地區(qū)，確定巖溶裂隙的準(zhǔn)確位置，是堵漏成功的首要任務(wù)。判斷巖溶裂隙的方法有很多，如常規(guī)電法、高密度電阻率法、跨孔地震聲波透視法（簡(jiǎn)稱聲波CT）、探地雷達(dá)法、溫度場(chǎng)反分析法等[2-3]。通過(guò)以上物探方法，基本可以判斷巖溶裂隙的發(fā)育程度和大致走向，但是由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性和不可見(jiàn)性，通常仍不能判定漏水通道的準(zhǔn)確路徑，在這種情況下可以采用投紅試驗(yàn)進(jìn)行輔助判斷。

投紅試驗(yàn)即在灌漿孔內(nèi)投入高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液為紅色液體，經(jīng)過(guò)滲漏通道后，會(huì)在出水口流出。由此可以判斷灌漿孔是否與滲漏通道直接連通。并且可以通過(guò)出水口高錳酸鉀溶液的流速、流出的時(shí)間間隔來(lái)判斷滲漏通道的大小和路徑長(zhǎng)度。以此為依據(jù)，對(duì)于滲漏通道分散的區(qū)域可以進(jìn)行加密鉆孔，對(duì)于滲漏通道密集、滲水量較大的可以采用高濃度漿液或膏漿進(jìn)行處理。本工程通過(guò)投紅試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，4#、5#漏水點(diǎn)有多條滲漏通道與外江連通，且分布較分散;2#漏水點(diǎn)有三條主要通道與外江連通，滲漏通道分布較為集中。詳見(jiàn)圖1。

3 灌漿材料的選擇

目前常用的灌漿材料有水泥漿、水泥黏土漿、水泥砂漿、水玻璃-水泥漿、高黏度膏漿和其他在水泥漿內(nèi)添加聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素等外加劑的膏狀漿液[4]。不同的堵漏材料適用于不同的滲漏環(huán)境。

（1）水泥漿、水泥黏土漿和水泥砂漿在滲漏水壓力和滲水量較小時(shí)，可以充分填充滲漏通道，堵漏效果較好。

（2）水玻璃-水泥雙液灌漿適用范圍較廣，可以通過(guò)調(diào)節(jié)水玻璃的含量應(yīng)用于不同的滲漏環(huán)境。但是其混合比例和拌和時(shí)間不宜掌控，當(dāng)水壓力過(guò)大，滲水流速過(guò)快時(shí)，僅通過(guò)調(diào)節(jié)水玻璃含量，其早期強(qiáng)度較低，不足以抵擋水流沖擊，難以達(dá)到凝漿效果。

（3）高黏度膏漿添加了不溶于水的高黏度外加劑，不會(huì)被水稀釋。目前常用的外加劑選用環(huán)氧樹(shù)脂材料（最大黏度為30 Pa·s），具有優(yōu)異的粘結(jié)性[5]。配以其他速凝劑和早強(qiáng)劑，調(diào)節(jié)高黏度膏漿的黏度、稠度和凝結(jié)時(shí)間，可以達(dá)到早期抵抗水流，填充滲漏通道的作用。在滲水量較大，滲漏通道較集中的位置可以達(dá)到較好的堵漏效果。

本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在下閘首滲流量較大、滲漏通道集中的2#漏水點(diǎn)使用高黏度膏漿;在閘室下段滲漏通道分散的4#、5#漏水點(diǎn)采用水玻璃-水泥漿雙液灌漿進(jìn)行處理。

4 效果分析

4.1 高黏度膏漿

在下閘首段，針對(duì)2#漏水點(diǎn)，在漏水點(diǎn)后方以探明的滲漏通道為中心，向上下游延伸，共布置20個(gè)鉆孔，孔深40 m左右，鉆孔深入不透水層，灌漿壓力為0.5 MPa。灌漿施工最大單位耗漿量為1.1 t/m，最小單位耗漿量為113 kg/m，平均單位耗漿量為312 kg/m。灌漿完成后布置了2個(gè)檢查孔，測(cè)得最大滲水率為4.5 lu，最小滲水率為1.6 lu，達(dá)到了較好的堵漏效果。雖然后期基坑繼續(xù)施工，在向下開(kāi)挖的過(guò)程中，在原漏水點(diǎn)下方出現(xiàn)新的漏水點(diǎn)，但滲漏量有明顯降低。

分析其原因，高黏度膏漿封堵滲漏量大的通道具有明顯效果，但因其黏度較大，不易擴(kuò)散，不能填充微小的巖溶裂隙，難以形成完整的防滲帷幕。尤其是本項(xiàng)目巖體陡傾角裂隙發(fā)育，膏漿封堵上部裂隙以后，水流在巨大壓力下會(huì)沖擊下部巖石破碎帶，形成新的滲漏通道，漏水點(diǎn)會(huì)隨基坑開(kāi)挖下移，重復(fù)出現(xiàn)滲漏情況。

4.2 雙液灌漿

針對(duì)閘室下段漏水點(diǎn)，在漏水點(diǎn)與外江之間的永久圍堰處布置一排止水帷幕，采用水玻璃-水泥雙液灌漿，灌漿孔孔距為1.5 m，漿液濃度隨吸漿量進(jìn)行調(diào)整，灌漿壓力為0.2～0.5 MPa。采用自上而下逐段鉆進(jìn)，分段設(shè)置注漿塞，逐段注漿的施工方法。這種施工方法適用于巖石較破碎，豎向節(jié)理裂隙發(fā)育較強(qiáng)烈的地段[6]。施工初期部分鉆孔耗漿量較大，通過(guò)采取調(diào)節(jié)水玻璃含量、降低灌漿壓力、邊灌邊停和灌注水泥砂漿等方式，多數(shù)鉆孔得以凝漿終孔。但仍有部分鉆孔由于水壓力過(guò)大，未能達(dá)到凝漿效果，堵漏效果不佳。后隨雨季到來(lái)，滲水量加大，基坑內(nèi)水位與外江齊平，減小了水頭差，再進(jìn)行灌漿，基本實(shí)現(xiàn)堵漏效果。灌漿施工完成后，隨著基坑抽水，發(fā)現(xiàn)基坑底覆蓋近1 m厚的水泥漿體。

分析原因，前期由于基坑內(nèi)外水頭差達(dá)到10～15 m，水壓力過(guò)大，水玻璃-水泥漿液初期強(qiáng)度較低，無(wú)法抵抗水壓力的沖擊，不能凝漿。后期由于基坑充水平衡了基坑內(nèi)外水壓力，水玻璃-水泥漿液得以充分填充滲漏通道，灌漿取得良好效果。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）在白云巖、石灰?guī)r等碳酸鹽巖巖溶發(fā)育強(qiáng)烈的區(qū)域，滲漏通道路徑難以確認(rèn)，可以采用在注漿孔內(nèi)注入高錳酸鉀溶液的投紅試驗(yàn)方法輔助確定滲漏通道的準(zhǔn)確路徑。

（2）高黏度膏漿在滲水量較大、滲漏通道集中的位置可以達(dá)到較好的堵漏效果。但因其黏度較大，不溶于水，凝漿速度快的特點(diǎn)，無(wú)法填充細(xì)小的滲漏通道，不能形成完整的防滲帷幕。因此其適用于巖層裂隙傾角較小的地層，而對(duì)于陡傾角裂隙發(fā)育的地層要防范基坑向下開(kāi)挖出現(xiàn)的重復(fù)滲漏。

（3）使用水玻璃-水泥雙液灌漿，當(dāng)由于基坑內(nèi)外水壓力過(guò)大，不能凝漿時(shí)，可以向基坑內(nèi)注水以平衡內(nèi)外水壓力，然后再進(jìn)行灌漿，這樣可以使?jié){液充分填充滲漏通道，達(dá)到較好的堵漏效果，但也會(huì)對(duì)工期產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]周振球.巖溶地區(qū)船塢基坑堵漏和基礎(chǔ)處理[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2000（5）：23-26.

[2]韓 凱，陳玉玲，陳貽祥，等.巖溶病害水庫(kù)的滲漏通道探測(cè)方法——以廣西全州縣洛潭水庫(kù)為例[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2015，34（11）：116-125.

[3]萇 坡，陳建生，王 霜，等.溫度場(chǎng)反分析法確定大壩滲漏通道位置[J].人民黃河，2014（11）：131-134.

[4]孫洪濤.淺談各類漿材在水庫(kù)壩體堵漏施工中的應(yīng)用[J].四川水利，2018（3）：20-23.

[5]陳 平，劉勝平，王德忠.環(huán)氧樹(shù)脂及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[6]葉聞文.論巖溶帷幕注漿堵水技術(shù)[J].四川建材，2008（1）：163-165.

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