雙液灌漿在松散堆積體中防滲堵漏應用

楊明馳,歐漢森,劉建波

(湖南省水利水電勘測設計研究總院,湖南長沙 410007)

雙液灌漿在松散堆積體中防滲堵漏應用

楊明馳,歐漢森,劉建波

(湖南省水利水電勘測設計研究總院,湖南長沙 410007)

由松散堆積體組成的江坪河水電站導流洞進口圍堰嚴重滲漏,直接影響主體工程的如期開工,采用水泥—水玻璃雙液灌漿進行防滲堵漏取得了很好的應用效果。通過對工程實例的水文地質條件、漿液配合比、工藝參數及施工技術的分析與總結,為同類工程施工提供經驗參考。

雙液灌漿;松散堆積體;漿液配合比;灌漿參數

1 工程概況

江坪河水電站導流洞進口圍堰為人工堆積、粒徑為25 cm左右的碎石層,局部夾較大塊石,連通性非常好,堰體滲漏極其嚴重,導致導流洞無法開挖施工。導流洞進口處堰頂高程▽316.00,導流洞底板高程▽293.5,堰體厚度22.5 m左右,施工時外河水位▽315.00左右。導流洞出口圍堰鉆孔平面布置如圖1所示。

圖1 導流洞出口圍堰鉆孔平面布置圖Fig.1 Map of drill hole about cofferdam in exit of diversion hole

由于導流洞施工工期緊迫,圍堰滲水流速快、流量大,常規的防滲堵漏方法很難解決應急之需。為確保工程安全和總工期目標的實現,根據工程地質及水文條件特點,結合類似地層的施工經驗,采用具有見效快、工期短、費用低等優勢的水泥—水玻璃雙液灌漿。

2 水泥—水玻璃混合漿液的工程特性

水泥—水玻璃雙液材料具有四個主要的特性:抗水流沖蝕、賓漢體的流動特性和擴散特性、觸變性、凝結時間可控[1]。

雙液灌漿就是采用適宜的水灰比、水玻璃配合比,針對防滲堵漏工程所在地層內水體滲漏的快速性和材料消耗的大量性而采取的一種防滲工藝。水泥—水玻璃灌注漿液很大程度上是利用該漿液在工程滲漏體中快速可靠的凝固特性和適宜的經濟性。水泥—水玻璃雙液漿體混合后,膠凝時間與漿液水灰比、水玻璃配合比密切相關,通常情況下,需要根據工程實際情況通過現場試驗確定最優配合比,控制漿液的有效擴散半徑,達到既經濟又有效的防滲堵漏效果。

3 雙液灌漿施工工藝技術

3.1 灌漿試驗

為確定適合工程實際的各種鉆孔、灌漿工藝技術參數,并進一步獲取導流洞進口圍堰灌漿軸線的詳細地質資料,實施工程灌漿前首先需要進行水泥—水玻璃配合比試驗,然后根據類似工程經驗采用初估的灌漿工藝技術參數進行先導孔鉆孔、灌漿試驗。

(1)水泥—水玻璃配合比試驗如表1所示。由凝結時間曲線(如圖2)可知,水泥—水玻璃雙液混合凝結時間并不是簡單的隨水玻璃摻入量的增加而縮短,而是隨水玻璃摻入量的增加先縮短后增加。由表1的水泥—水玻璃配合比試驗數據可知,在水玻璃波美度相同的情況下,水泥—水玻璃雙液混合凝結時間隨水泥—水玻璃配比和水泥漿水灰比不同而在3′07″～8′27″之間變化,灌漿時應根據滲漏量、漿液灌入情況和返漿情況選擇合適的參數。

表1 水泥—水玻璃漿液不同水灰比條件下的膠凝時間(M=3)Table 1 Differentwater cement ratio about cement-silicate

圖2 膠凝時間曲線圖Fig.2 Curve of flocultion time

(2)先導孔鉆孔、灌漿試驗,如圖3。先導孔1鉆孔完成后,下入灌漿管(42鉆桿),回填礫石以保證漿液順利注入地層空隙內,防止工作管出漿通道被堵,同時,在孔口回填止漿性能的黏土。埋管結束后,通過2TG2—60/210雙液泵灌漿,根據灌漿吸漿量和灌漿壓力的變化進行控制,逐段(50～80 cm/次)提升灌漿工作管進行灌注。

圖3 灌漿試驗鉆孔布置示意圖Fig.3 Map of drill hole arrangament in grouting test

先導孔1灌漿完成48 h后,進行2#先導孔鉆孔。鉆孔過程中,發現跟管鉆進速度變慢,基本不出水,但吹出大量軟塑狀水泥。由此可見,先導孔1漿液擴散半徑>1.0 m,2#先導孔采用0.5∶1水泥漿開灌后吸漿量迅速變小并隨即起壓,控制壓力,改用1∶1漿液灌注。然后進行先導孔3鉆孔、灌漿。

根據3個先導孔鉆孔灌漿情況,基本肯定了初估的各種鉆孔、灌漿參數,該工程適合進行水泥—水玻璃雙液結合純水泥漿灌注,漿液配比及灌漿方式可行,灌漿過程可控,均能起壓正常結束灌漿。

3.2 施工方案工藝技術[2]

(1)布孔 鉆孔分兩排,孔距2.0 m,菱形布置,在施工中,根據實際情況進行調整。單排孔分三序施工,局部區域根據吸漿量的變化和實際工程地質條件增補鉆孔。先施工下游排,再施工上游排。

(2)孔深 孔深進入堰體底部完整基巖內1.0 m,若巖石破碎則適當加深。

(4)灌漿材料 水泥—水玻璃混合漿液結合純水泥漿液,進場材料定期抽樣送檢,盡量減少因水泥性能和水玻璃性能的不穩定對灌漿效果產生的影響。水泥:PO32.5普通硅酸鹽水泥;水玻璃:模數為2.4～3.0,濃度30～45 Be。

(5)注漿 注漿工藝流程:放線定孔→開孔鉆進→鉆孔至設計孔深→注漿→提升注漿管→封孔→移孔→補孔注漿。

鉆孔完成后下入灌漿管前務必檢查每根灌漿管的暢通性,否則會直接導致廢孔;底部灌漿管管口須封閉,防止孔底沉砂進入灌漿管,導致無法施灌。

漿液采用1∶1、0.5∶1兩個比級,當1∶1漿液灌注一定時間或一定量時應立即改用0.5∶1水灰比灌注。

灌漿壓力:下游排采用0.2 MPa,上游排采用0.4 MPa,保證漿液的擴散半徑和相鄰鉆孔灌注漿液的有效搭接。

提桿標準:孔內增壓達到設計壓力,即克服水泥—水玻璃雙液本身的凝滯阻力和地層孔隙灌漿阻力后增加的壓力,保證漿液的擴散半徑及有效填充人工堆積體孔隙為原則。

4 雙液灌漿效果分析

圍堰灌漿結束后,由于工期緊迫,沒有采用地質鉆機取芯和注水試驗,而是直接進行圍堰抽水檢查防滲效果。導流洞進口圍堰經過雙液灌漿,滲水量由灌前的4 200 m3/h降低到<50 m3/h,完全滿足施工要求,灌漿效果非常顯著,確保了導流洞的如期開挖施工,工程進度得到了保障,獲得了業主、設計、監理的高度好評。

5 結語

江坪河水電站導流洞進口松散堆積體圍堰經過水泥—水玻璃雙液混合注漿前后滲漏水量的對比分析,總結出以下結論:

(1)對具有粗大孔隙的如砂卵礫石、人工堆積碎石以及導致突發涌水的巖溶通道等此類地層,水泥—水玻璃混合雙液灌漿是行之有效,且具有明顯高效、經濟優勢的防滲堵漏技術方法。

(2)合理采用適宜的漿液配合比、正確的施工工藝技術參數是確保防滲堵漏灌漿達到效果的重要保障。在施工工期緊迫且無法開展現場生產試驗的情況下,往往采用經驗施工技術參數,且必須在施工前期予以驗證,采取邊施工邊檢驗邊調整。

(3)施工過程中,應詳細記錄鉆進及灌漿情況,如鉆孔孔內事故,灌漿管堵塞等,必要時在旁側增補鉆孔進行補充灌漿,確保防滲堵漏效果。

[1] 龔高武.松散滲透水地層內防滲堵漏雙液灌漿技術研究[C]∥地基基礎工程與錨固注漿技術研討會論文集.北京:中國水利水電出版社,2009:240-242.

[2] DL/T 5148—2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范[S].

(責任編輯:潘 瀟)

Application of Seepage Prevention aboutDouble Solution Grouting in Loose Deposit

YANGMingchi,OU Hansen,LIU Jianbo
(Hunan WaterResources and Hydropower Survey and Design Research Institute,Changsha,Hunan410007)

Formed by the loose deposits the cofferdam in entrance of Jiangping river hydropower diversion occurs serious leakage,which impact the start schedule of the main project directly.It gets good result for applying cement-silicate grouting to prevent seepage.Through analyzing and summaring the hydrogeological condition,fluid proportion ofmixture,technological parameter and construction technique about this project,the authors provide an reference for the similar projects.

double solution grouting;loose deposit;solution mixture;grouting ratio

TV543

A

1671-1211(2010)05-0605-03

2010-07-01;改回日期:2010-09-17

楊明馳(1982-),男,工程師,勘查技術與工程專業,從事基礎防滲灌漿處理工作。E-mail:yangminchi2008@sina.com