小型水库除险加固中的特种黏土固化剂灌浆技术应用

小型水库除险加固中的特种黏土固化剂灌浆技术应用

张国志

淮北市大唐水利建设有限公司   安徽省淮北市  235000

摘要：近年来，随着我国水利事业的不断发展，许多新型材料被应用于水利工程建设当中，具体到水库工程建设当中，特种黏土固化剂得到了广泛的应用，并获得了良好的应用效果。基于此，本文主要针对小型水库除险加固中的特种黏土固化剂灌浆技术的应用进行分析与研究，结合具体工程实例，阐述了特种黏土固化剂灌浆施工的具体方案和技术要求，同时对应用效果进行了全面分析，希望研究成果能够具有一定的借鉴和参考价值。

关键词：小型水库；除险加固；特种黏土固化剂；灌浆技术；有效应用

引言：

在小型水库运行的过程中，为了确保其有效价值能够得到最大限度的发挥，同时保障其运行的安全性，除险加固工程必不可少。从实际情况来看，除险加固工程的主要目的就是为了强化小型水库的防渗透性，因此选择合理的防渗技术至关重要。而特种黏土固化剂灌浆技术不仅防渗效果良好，而且还能节约施工成本，因此有必要对其应用流程和要点进行分析与研究。

1.工程概况

为了强化研究成果的科学性与合理性，笔者针对本地区建成小型水库进行分析与研究，具体概况如下：小型水库数量为80座，其中包括16做小(1)型水库和64座小(2)型水库。经调查得知，小型水库于2001年竣工，在2009年到2020年期间先后进行了除险加固施工，旨在确保水库的安全运行。为了最大限度的减少渗漏问题，在对上述小型水库进行大坝防渗施工的过程中，有54座水库应用了黏土斜墙防渗技术，14座采用了混凝土防渗墙防渗技术，剩余12座水库采用了特种黏土固化剂防渗墙技术。

2.特种黏土固化剂防渗标准

2.1材料要求

特种黏土固化剂主要配制基料包括了特种结构剂、黏土、水泥、水。特种结构剂作为灰白粉末类固体，≥500m2/kg的表面积，0.08mm细度和8%的筛余，≤2%的含水量，能够满足无气味无毒的环保需求。水泥采用42.5等级以上的普通硅酸盐水泥，确保能够妥善保存。黏土配制严格清除树枝、草根、腐类杂物，可以采用商业黏土或现场自然黏土，保证黏土的含沙量小塑性指数在15以内。水采用无明显化学污染的饮用水或灌溉水即可[1]。

2.2控制标准

上述内容提到，特种黏土固化剂主要是由多种材料构成，要想增强其应用效果，首先就要确保各种材料的合理配置，这样才能为强化其防渗性能奠定良好的基础。一般来说，特种黏土固化剂的控制参数配比如下：80%黏土、20%水泥、15%特种结构剂水泥掺量、1∶1水料比。为了确保实际配比能够达到控制标准，在施工之前，相关人员必须要做好配料比的室内浆液试验，待结果达到要求后再进行浆液配比调浆试验，最终选择合理的配比方案。

3.特种黏土固化剂灌浆施工方案

3.1施工方案

自大坝坝顶顺坝轴线方向布设特种“黏土固化剂混合浆液灌浆防渗墙”，防渗墙截断砂砾石层，深入坝基相对不透水层1.0m，达到降低坝体浸润线、减少坝体渗漏问题目的，使大坝防渗满足规范要求。黏土防渗心墙要求k≤1×10-6cm/s，允许渗透坡降＞30，计算取30[2]。结合计算公式对防渗墙的厚度进行计算，本工程防渗墙厚度为0.6m。值得注意的是，在设计防渗墙的过程中，设计人员必须要对防渗墙顶的位置予以明确，一般来说，防渗墙顶不得低于校核洪水位。具体到本工程，设计墙顶高程为110.55m。

3.2施工工艺

在具体施工的过程中，为了全面掌握水库的坝体土质情况，相关人员需要在施工前完成先导孔布设。具体来说，应该沿着防渗体的轴线布置2—3个先导孔，同时布设1个排孔。浆液扩散半径取0.85，防渗墙有效厚度为0.8m，满足设计厚度0.6要求。分五孔三序施工。在灌浆施工前应选取部分灌浆孔作为先导孔，采取芯样，核对地层，确定坝基基岩高程，对灌浆设计底线进行复核。孔深较大时应分段灌浆，灌浆压力坝体初拟0.20MPa，根据孔深进行调整，基岩部位采用0.3MPa，灌浆压力宜现场进行灌浆试验确定，防渗墙成墙有效厚度≥0.45m。

4.特种黏土固化剂灌浆技术要求

4.1制浆要求

首先在储浆池内部运用适量的水对黏土充分浸泡24h，使用机械设备将浸泡后黏土进行粉碎、搅拌处理，初步制作所得黏土粗浆，之后再注浆现场泵送粗浆，完成密度、含水量参数测量，并依照制浆水料比要求酌情加水。采用高速搅拌设备完成土粗浆10min搅拌，1min为1次浆液黏度测量间隔，直至最终测量黏度稳定满足设计所需。在注浆桶内导入黏土原浆，依照设计的浆液材料配比，向黏土原浆内部一次性将水泥与特种结构剂添加其中，与需求结合逐次添加其他辅料，7－10min高速搅拌之后即所得特种黏土固化剂。特种黏土固化剂混合浆液配合比初拟为：水泥：黏土=1∶4，特种黏土固化剂用量有水泥用量的15%，水料比为1∶1。水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥，黏土黏粒含量≥20%。具体材料用量比及水料比应根据试验情况调整。采用稀浆开灌，灌浆管距孔底≤0.50m，浓度变换由稀至浓，分段多次灌浆后，浆液已升至孔口，且连续三次不再吸浆，可结束灌浆，以浓浆收灌

[3]。

4.2钻孔要求

对于钻孔的控制网点平面控制应当＞4级导线精度，高程控制则高于四等水准精度。钻孔孔位误差控制需要采用经纬仪校正2次以上定点，灌浆防渗的轴线误差需要在±10mm以内，严格控制实际注浆孔位和设计要求偏差在10cm以内。

4.3注浆要求

从理论上来讲，由于施工要求不同，因此在注浆方式的选择上也存在一定的差异性。本工程从实际情况出发，选择了分段式注浆技术，因此在具体施工时应满足以下要求：对于同一注浆地段的地层结构组成、渗流的通道联通、大小，以及地下水的流动速度、压力等均需要保证上下一致性，这样才能获得理想的施工效果。

5.应用效果分析

结合工程实例，笔者对特种黏土固化剂灌浆技术的应用效果进行了分析与研究，并得出以下结论：（1）从施工进度来看，在本工程建设过程当中，于2015年5月实施灌浆，于同年8月份进行竣工验收，施工时间较短，这在很大程度上节约了施工成本。（2）从防渗效果来看，实施特种黏土固化剂灌浆技术后，可以发现灌浆结合体之间胶凝效果牢固、密实，且特种黏土固化剂的混合胶凝结构对土体的填充度相对较高。根据实验结果来看，水库的防渗透系数高达1.0×10－5cm/s，甚至高于标准要求。由此可见，在小型水库除险加固中应用特种黏土固化剂灌浆技术具有重要的现实意义，不仅有助于节约成本，而且还能增强水库的防渗效果，因此该技术值得大力推广。

6.结语

综上所述，结合具体工程的建设效果来看，特种黏土固化浆液防渗灌浆技术具有显著的应用优势。一方面，由于材质的特殊性，使得特种黏土固化剂的防渗性能大大增强，将其应用于小型水库除险加固施工当中，能够更好地解决渗漏问题，从而提高除险加固工程的整体质量。另一方面，从该技术的工艺要求来看，其基本与水泥黏土灌浆工艺无异，并不需要施工人员进行“特别”学习，不仅便于施工人员上手，而且还能达到节约成本的目的。由此可见，不论是从工程效益的获取需求来看，还是从经济效益的最大化要求来看，相关部门及企业有都必要对特种黏土固化剂灌浆技术进行广泛推广。

参考文献

[1]王俊.特种黏土固化浆液防渗灌浆技术在水库除险加固中的应用[J].广西水利水电，2018,19(05):110-111.

[2]万谋丹，汤明燕，肖可洋，吴培军.特种黏土固化浆液防渗心墙在小型水库除险加固中的应用[J].水利科技与经济，2017,14(12):78-79.

[3]宋成华.小(2)型水库除险加固中的特种黏土固化剂灌浆技术应用[J].黑龙江水利科技，2020,9(07):167-169.