浅谈土石围堰防渗漏灌浆的技术分析

浅谈土石围堰防渗漏灌浆的技术分析

彭华军

腾达建设集团股份有限公司310009

摘要：围堰防渗在水利工程建设中占据着一定的地位，围堰防渗灌浆技术则关系到整个施工工程的质量。土石围堰因其工程造价低、施工构造简单，被广泛的应用在水利工程中。但土石围堰建设基础为地质沉积层，其在连接的砂砾间存在孔隙，一旦出现严重的孔隙架空现象，围堰就会发生较为明显的渗流，从而影响到整个工程的有序进展。控制性灌浆是防止围堰渗漏处理的有效手段之一，对水利工程施工有着重要的意义。文章结合前人研究成果，进一步分析了围堰控制性灌浆防渗处理技术。

关键词：围堰；控制性灌浆；防渗；处理技术

水利工程建设是一项工程量大、工序复杂、工期长的系统工程，围堰是水利建设的重要结构，是用来为永久性水利工程服务而建设的临时性工程。围堰工程需构建严密，以保障其不被水土渗漏、冲刷。在水利工程建设中，常常采用控制性灌浆技术，来有效的控制围堰渗漏现象，保障工程的顺利开展。

3技术特点及创新点

3.1两大创新点

高效快速成孔技术：采用风动潜孔钻高强度钢套管护壁钻进工艺，设计孔深一次性钻到，100%的成孔率，成孔速度10～15m/h，钻孔直径范围φ130mm～φ160mm，钻孔工作效率高，对地质回转钻机在覆盖层及围堰堆石体防渗灌浆造孔中钻进速度慢、易坍孔、成孔率极低、频繁重复钻孔等一系列问题进行了很好的解决。

高效快速灌浆技术：针对不同地层和动水条件下灌浆的技术特点，采用专有设备和机具，选择全孔灌浆法或套管灌浆法，选用不同性质的灌注浆液，快速形成防渗体，这样不仅保证了防渗效果，而且还对工期进行了缩短。一个月两套设备可以完成3500m的灌浆。采用单排或双排孔布置就可以达到防渗效果，跟常规水泥灌浆相比，灌浆设计的工程量较少，可以节约工期，赢得更过的时间进行主体工程的建设。

3.2与同类施工技术相比较

和防渗墙施工技术相比：防渗墙施工技术的工艺成熟可靠，但是对于地下水流速度较快的架空地层，需要大量的粘土回填防渗墙造孔，而且难度较大，要采取预爆的方法对造孔中遇到的大孤石进行处理。还有就是该技术的施工设备体积庞大，大多是重型设备，有较长的施工工期，一般的短期围堰采用这种方法不是很合理、经济。和常规水泥灌浆相比：一般帷幕灌浆采用地质钻机从上而下进行分段钻孔，灌浆也是分段进行，但是该方法钻孔的孔径相对较小，会导致施工效率低下，而且需要较多的操作人员操作配备的较多的设备。在地层条件相同的情况下，单排灌浆孔布置防渗效果较差，达不到防渗的要求；双排或多排灌浆孔布置的工程量过大、工期太长、成本过高。

2控制性灌浆机理

一般围堰沙砾层很少使用灌浆防渗方法，因为其填充范围控制不准确，还要设置多个灌浆孔，工程难度比较大。为适应工程需要，现今多采用控制性灌浆工艺，它的使用主剂是水泥浆，然后根据不同地质掺杂其他合料，比如沙粒、粘土和纤维等。这种工艺依照材料化学或者物理性质解决浆液扩散等问题，其防渗效果显著。控制性灌浆工艺的机理主要是利用灌浆材料阻止水泥浆液流动或者加快其凝固速度。在流速较高、地基沙粒孔隙较大区域使用时，掺加粘土、纤维等合料，能有效控制水泥浆液的扩散。

3控制性灌浆设计

该灌浆技术一般采用双排孔设计，孔间距为1m。灌浆时，孔距正常情况下设定为2m，孔深深入基岩0.5m，孔数则根据具体工程设定，并采用分段循环式灌浆法施工，灌浆材料采用硅酸盐和水玻璃，灌浆压力0～10m设定为0.3MPa,10～20m设定为0.6MPa。

4控制性围堰灌浆施工

4.1钻孔

围堰灌浆钻孔正常的情况下，采取静压套管法，可避免松散岩层坍塌问题。在操作时，钻孔误差要控制在一定范围内，并做好现场标识，还要在固定时间段内对其进行复核，保证孔的应用效果。在钻孔时，要缓慢钻进，钻孔结束，要进行审核验收，保证其达到施工设计要求标准，然后才能进行下一道工序。

4.2灌浆材料

灌浆水泥选用硅酸盐水泥，其细度要能通过80μm的方孔筛。化学灌浆使用的材料要选择水玻璃，其由碱金属氧化物与二氧化硅两者结合，具备粘度低、灌性好、成本低等特点，使用较为安全，与水泥混合使用，可以促使泥浆材料兼具两者特性。

4.3浆液配备

为了保障浆液不过分流失，水泥浆的副液选择水玻璃。制浆设备在正常情况下，使用400L的高速搅拌机，将浆液完全搅拌后，导入过滤网，开始灌浆。灌浆泵选择正常施工型号，输浆管使用在38mm范围内的高压胶管，其最大承受力要保证在10MPa以上，灌浆泵处的浆管应该安装压力表，压力表和管路间应安置胶皮隔离装置，并且要对压力表定期检测，以保证施工质量。

4.4灌浆段长及压力

灌浆段长可以在1.5～2.5m的范围之间调整，并将全孔分成3～10段。灌浆时，压力设置为2级，在10m之内设置压力为0.3MPa,在10～20m的范围内设置压力为0.6MPa。灌浆流程中，压力的设置要逐级增加。灌浆流程是在上面的管口灌入石灰浆，然后对下面孔口使用栓塞止浆封闭。在这一流程中，要注意保持孔底浆液的循环。另外，在上提实验器材时，要保持孔内灌注，从而减少水对水泥浆液的冲释，并防止提拉试管时孔壁出现塌落的状况。

4.5灌浆结束标准和质量检查

在一定的设计压力范围内，当水泥浆注入率比为1L/min时，连续灌注15min后应停止灌注。如果因为工程施工、停电等外部因素造成灌浆中断，当中断后应该立刻用水冲洗灌浆管，等到工程恢复正常后，开始重新实施灌注。质量检查时，采用注水试验的方法，对灌浆检测结果做综合评价，检查结果要在灌浆工作结束的14d时进行。检查孔在布置时，要选择地质条件较为差、灌浆工序困难的部位做重点布置，具体方案由监理工程师结合各种因素制定。

4.6特殊情况处理

灌浆工程实施可能会出现串浆现象，如果其具备灌浆应用条件，就可以同时做灌浆处理工作。在灌浆程序中如果出现冒浆现象，要立即采取封堵措施，如果此措施应用效果不佳，可以连续灌入浓浆，等到水泥浆凝固后再开始复灌。如果孔段出现坍塌现象，要钻入终孔深处，用大量的水对其冲洗，帮助孔内出水返清。在灌浆压力过大或者注入率低的情况下，要及时查明原因，对其进行对应处理。

5技术解决方案

水利工程围堰建筑，地质的沙砾层一般容易出现软硬不分、不均匀的现象，在不能应用泥浆护壁的方法时，其钻孔技术是关键施工问题。现今工程施工设备多使用潜孔钻，其扭矩较小，使用效率偏低，很难适应一些强度较高的施工需求。还有一些施工采用跟管冲击钻具，其配备较为先进的活塞式空压机，但是其风量应用往往不足，实际钻孔效果依然不理想。所以，围堰施工钻孔只能采用大生产率的管钻机，同时还需配备螺杆式空压机，才能解决机械钻孔的冲击、转速和风量问题。一般沙粒层的透水性较好，其水埋深度和流速会对围堰造成一定渗漏影响，水泥量也会跟随潜流流失，造成工程材料的单耗，使得防渗处理呈现不达标现象。针对这一现象，首先要做好浆液配备调整，可以根据实际情况加大水玻璃的实际掺入量，其掺入量程度在泥浆的5%左右即可。与此同时，还要做好对异常段做堵漏，比如惰性材料。然后，在不同时间段反复灌浆，以保障围堰防渗处理技术的施工效果。

5技术应用及推广实例

土石围堰控制性灌浆防渗处理技术在厂房围堰防渗、市政房建工程和工厂房桩基工程的地基渗漏处理中得到了很好的应用、推广，比如贵州光照水电站厂房围堰、毕节桂花商住楼基坑防渗、马场坪天福化工厂房桩基工程和六盘水老鹰山煤化工厂房桩基工程地下岩溶和地下水处理等。将老鹰山煤化工厂房桩基工程作为实例，进行分析。因为地下水、复杂地层、岩溶发育等多重因素，前期施工难以进行，桩孔成孔困难，严重漏失护壁泥浆，不时发生塌孔，一再延迟。所以，对施工方案进行了及时的调整，采用了土石围堰控制性灌浆防渗处理技术，对该复杂地层进行了预固结回填砂浆处理，水泥砂浆的回填量达到4166t，取得了显著的效果，地层条件得到了整体改善，解决了先前施工困难的问题，也可以加快施工进度，取得了良好的效益。

6结语

围堰防渗在水利工程建设中占据着一定的地位，围堰防渗灌浆技术则关系到整个施工工程的质量。土石围堰因其工程造价低、施工构造简单，被广泛的应用在水利工程中。但土石围堰建设基础为地质沉积层，其在连接的砂砾间存在孔隙，一旦出现严重的孔隙架空现象，围堰就会发生较为明显的渗流，从而影响到整个工程的有序进展。控制性灌浆是防止围堰渗漏处理的有效手段之一，对水利工程施工有着重要的意义。文章结合前人研究成果，进一步分析了围堰控制性灌浆防渗处理技术。水利工程围堰建设环境多为沙粒地基，需要做围堰基础防渗处理，常规方法多采用控制性灌浆技术，其实践效果非常理想，是值得广泛推广的防渗技术。

参考文献：

[1]李连喜,石建成.控制性灌浆在某土石围堰防渗中的应用[J].长江科学院院报,2011,(4).

[2]石建成,李连喜.控制性灌浆在某工程土石围堰防渗中的应用实践[J].西部探矿工程,2011,(4).

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