双液灌浆在松散堆积体中防渗堵漏应用

杨明驰,欧汉森,刘建波

(湖南省水利水电勘测设计研究总院,湖南长沙 410007)

双液灌浆在松散堆积体中防渗堵漏应用

杨明驰,欧汉森,刘建波

(湖南省水利水电勘测设计研究总院,湖南长沙 410007)

由松散堆积体组成的江坪河水电站导流洞进口围堰严重渗漏,直接影响主体工程的如期开工,采用水泥—水玻璃双液灌浆进行防渗堵漏取得了很好的应用效果。通过对工程实例的水文地质条件、浆液配合比、工艺参数及施工技术的分析与总结,为同类工程施工提供经验参考。

双液灌浆;松散堆积体;浆液配合比;灌浆参数

1 工程概况

江坪河水电站导流洞进口围堰为人工堆积、粒径为25 cm左右的碎石层,局部夹较大块石,连通性非常好,堰体渗漏极其严重,导致导流洞无法开挖施工。导流洞进口处堰顶高程▽316.00,导流洞底板高程▽293.5,堰体厚度22.5 m左右,施工时外河水位▽315.00左右。导流洞出口围堰钻孔平面布置如图1所示。

图1 导流洞出口围堰钻孔平面布置图Fig.1 Map of drill hole about cofferdam in exit of diversion hole

由于导流洞施工工期紧迫,围堰渗水流速快、流量大,常规的防渗堵漏方法很难解决应急之需。为确保工程安全和总工期目标的实现,根据工程地质及水文条件特点,结合类似地层的施工经验,采用具有见效快、工期短、费用低等优势的水泥—水玻璃双液灌浆。

2 水泥—水玻璃混合浆液的工程特性

水泥—水玻璃双液材料具有四个主要的特性:抗水流冲蚀、宾汉体的流动特性和扩散特性、触变性、凝结时间可控[1]。

双液灌浆就是采用适宜的水灰比、水玻璃配合比,针对防渗堵漏工程所在地层内水体渗漏的快速性和材料消耗的大量性而采取的一种防渗工艺。水泥—水玻璃灌注浆液很大程度上是利用该浆液在工程渗漏体中快速可靠的凝固特性和适宜的经济性。水泥—水玻璃双液浆体混合后,胶凝时间与浆液水灰比、水玻璃配合比密切相关,通常情况下,需要根据工程实际情况通过现场试验确定最优配合比,控制浆液的有效扩散半径,达到既经济又有效的防渗堵漏效果。

3 双液灌浆施工工艺技术

3.1 灌浆试验

为确定适合工程实际的各种钻孔、灌浆工艺技术参数,并进一步获取导流洞进口围堰灌浆轴线的详细地质资料,实施工程灌浆前首先需要进行水泥—水玻璃配合比试验,然后根据类似工程经验采用初估的灌浆工艺技术参数进行先导孔钻孔、灌浆试验。

(1)水泥—水玻璃配合比试验如表1所示。由凝结时间曲线(如图2)可知,水泥—水玻璃双液混合凝结时间并不是简单的随水玻璃掺入量的增加而缩短,而是随水玻璃掺入量的增加先缩短后增加。由表1的水泥—水玻璃配合比试验数据可知,在水玻璃波美度相同的情况下,水泥—水玻璃双液混合凝结时间随水泥—水玻璃配比和水泥浆水灰比不同而在3′07″～8′27″之间变化,灌浆时应根据渗漏量、浆液灌入情况和返浆情况选择合适的参数。

表1 水泥—水玻璃浆液不同水灰比条件下的胶凝时间(M=3)Table 1 Differentwater cement ratio about cement-silicate

图2 胶凝时间曲线图Fig.2 Curve of flocultion time

(2)先导孔钻孔、灌浆试验,如图3。先导孔1钻孔完成后,下入灌浆管(42钻杆),回填砾石以保证浆液顺利注入地层空隙内,防止工作管出浆通道被堵,同时,在孔口回填止浆性能的黏土。埋管结束后,通过2TG2—60/210双液泵灌浆,根据灌浆吸浆量和灌浆压力的变化进行控制,逐段(50～80 cm/次)提升灌浆工作管进行灌注。

图3 灌浆试验钻孔布置示意图Fig.3 Map of drill hole arrangament in grouting test

先导孔1灌浆完成48 h后,进行2#先导孔钻孔。钻孔过程中,发现跟管钻进速度变慢,基本不出水,但吹出大量软塑状水泥。由此可见,先导孔1浆液扩散半径>1.0 m,2#先导孔采用0.5∶1水泥浆开灌后吸浆量迅速变小并随即起压,控制压力,改用1∶1浆液灌注。然后进行先导孔3钻孔、灌浆。

根据3个先导孔钻孔灌浆情况,基本肯定了初估的各种钻孔、灌浆参数,该工程适合进行水泥—水玻璃双液结合纯水泥浆灌注,浆液配比及灌浆方式可行,灌浆过程可控,均能起压正常结束灌浆。

3.2 施工方案工艺技术[2]

(1)布孔 钻孔分两排,孔距2.0 m,菱形布置,在施工中,根据实际情况进行调整。单排孔分三序施工,局部区域根据吸浆量的变化和实际工程地质条件增补钻孔。先施工下游排,再施工上游排。

(2)孔深 孔深进入堰体底部完整基岩内1.0 m,若岩石破碎则适当加深。

(4)灌浆材料 水泥—水玻璃混合浆液结合纯水泥浆液,进场材料定期抽样送检,尽量减少因水泥性能和水玻璃性能的不稳定对灌浆效果产生的影响。水泥:PO32.5普通硅酸盐水泥;水玻璃:模数为2.4～3.0,浓度30～45 Be。

(5)注浆 注浆工艺流程:放线定孔→开孔钻进→钻孔至设计孔深→注浆→提升注浆管→封孔→移孔→补孔注浆。

钻孔完成后下入灌浆管前务必检查每根灌浆管的畅通性,否则会直接导致废孔;底部灌浆管管口须封闭,防止孔底沉砂进入灌浆管,导致无法施灌。

浆液采用1∶1、0.5∶1两个比级,当1∶1浆液灌注一定时间或一定量时应立即改用0.5∶1水灰比灌注。

灌浆压力:下游排采用0.2 MPa,上游排采用0.4 MPa,保证浆液的扩散半径和相邻钻孔灌注浆液的有效搭接。

提杆标准:孔内增压达到设计压力,即克服水泥—水玻璃双液本身的凝滞阻力和地层孔隙灌浆阻力后增加的压力,保证浆液的扩散半径及有效填充人工堆积体孔隙为原则。

4 双液灌浆效果分析

围堰灌浆结束后,由于工期紧迫,没有采用地质钻机取芯和注水试验,而是直接进行围堰抽水检查防渗效果。导流洞进口围堰经过双液灌浆,渗水量由灌前的4 200 m3/h降低到<50 m3/h,完全满足施工要求,灌浆效果非常显著,确保了导流洞的如期开挖施工,工程进度得到了保障,获得了业主、设计、监理的高度好评。

5 结语

江坪河水电站导流洞进口松散堆积体围堰经过水泥—水玻璃双液混合注浆前后渗漏水量的对比分析,总结出以下结论:

(1)对具有粗大孔隙的如砂卵砾石、人工堆积碎石以及导致突发涌水的岩溶通道等此类地层,水泥—水玻璃混合双液灌浆是行之有效,且具有明显高效、经济优势的防渗堵漏技术方法。

(2)合理采用适宜的浆液配合比、正确的施工工艺技术参数是确保防渗堵漏灌浆达到效果的重要保障。在施工工期紧迫且无法开展现场生产试验的情况下,往往采用经验施工技术参数,且必须在施工前期予以验证,采取边施工边检验边调整。

(3)施工过程中,应详细记录钻进及灌浆情况,如钻孔孔内事故,灌浆管堵塞等,必要时在旁侧增补钻孔进行补充灌浆,确保防渗堵漏效果。

[1] 龚高武.松散渗透水地层内防渗堵漏双液灌浆技术研究[C]∥地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2009:240-242.

[2] DL/T 5148—2001.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

(责任编辑:潘 潇)

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

杨明驰(1982-),男,工程师,勘查技术与工程专业,从事基础防渗灌浆处理工作。E-mail:yangminchi2008@sina.com