浅谈膨润土水泥浆在微细裂隙地层帷幕灌浆工程中的应用

方克礼

【摘 要】在某水利工程中，出现了微细裂隙，由于该裂隙处于较为发育的地层，这就意味着我们在填充微细裂隙的过程中并不能采用普通的水泥，若是采用磨细水泥进行填充，虽然这种水泥施工效果良好，但是其成本极高，并不能有效控制其投资。据此，我们采用了一种价格相对较低的膨润土水泥浆进行施工，通过帷幕灌浆的方式来填充工程中的微细裂隙，根据检查分析，该效果良好，达到了设计的要求。本文就膨润土水泥浆在微细裂隙地层帷幕灌浆工程中的应用进行分析，以供相关技术人员参考。

【关键词】膨润土水泥浆；微细裂隙；帷幕灌浆；应用

x 随着社会的发展以及科学技术的不断进步，施工技术也有了明显的发展。在土木工程中“纳米”技术以成本低、适用性强、应用范围广等特点而被广泛应用在各个工程建设中，尤其是在水利工程中。某中型水利工程的坝型属于粘土心墙石渣坝型，其坝高为61.0m，最大容量为1525万m3，该工程的建立主要是以农业灌溉为主，其设计的灌溉面积为1820hm2，以防洪保护为辅，主要是对下游居民以及农田起到防洪保护作用，保护面积为4.0km2。

然而在此水库的坝基中，出现了微细裂隙，由于该位置的地层较为发育，所以如果采用普通水泥并不能对其完全的填充，根本不能够达到设计的要求。若是采用磨细水泥进行填充，虽然这种水泥的填充效果很好，但是它的施工成本以及材料成本非常高，给控制施工投资加大了难度。据此我们通过“纳米”技术，采用了价格相对较低的膨润土水泥浆进行灌浆施工，这种材料及时将膨润土直接掺入到普通水泥中，通过充分的搅拌，其强度及刚度都达到了设计的要求。通过分析表明，该施工效果良好，满足了设计的要求。

1.工程地质条件

本工程地处较为复杂的地形中，构造断裂纵横交错，主要由近北西向的压性或压扭性断裂组成。在该工程中，地震活动相对较为频繁，其基本浓度达到了8度以上，地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45s。

坝基岩体左岸（下盘）为白云质灰岩，右岸（上盘）为氏白云岩、灰质白云岩，F6为张扭性断层，对两盘岩体的破碎作用不强烈，构造破碎带后期充填胶结较好，坝基的承载能力满足建坝要求。基岩上覆第四系松散层，厚度不均匀，物理力学指标较差。

2.膨润土水泥浆方案的选用

在该工程中，我们采用了帷幕灌浆的方式来对坝基以及左岸进行施工，为了使帷幕灌浆方法达到该工程的施工要求，使其具有可行性，施工人员决定对工程进行分阶段实施，其施工措施如下：

（1）第一阶段：施工人员在工程中布置了3个试验区，总的工期为103天。在本实验区中，其孔距为2.5m，属于单排孔。所以我们初步决定采用分段卡塞灌浆法进行施工。但是在实际工作中，由于该地层相对比较松软，采用高压卡塞极容易卡住，这种方法也就不适合该工程，所以我们采用了孔口封闭法进行帷幕墙的灌浆施工。并且我们采用的水泥浆液为6级的浆液。通过试验，我们得到了以下结论：如果我们在灌浆过程中采用的是普通的水泥浆液，虽然能够将三个试验区的岩体的裂隙堵住，也降低了岩体的透水性，但是涉及的防渗要求是不能超过5Lu，这一试验并不能够实现，而且工程中的微细裂隙都不能完好的填充，因此分段卡塞灌浆法满足不了工程的施工要求。如果我们采用孔口封闭法进行施工，那么极有可能使水泥浆液的回浆失水变浓，这就在一定程度上加大了施工难度，所以我们必须要采用新的试验，适当的调整施工工艺的参数，保证灌浆材料的质量，从而保证其填充质量。

（2）第二阶段：施工人员在工程中布置了1个试验区，总体工期为46天，在本实验区中，其孔距分为三种：1.5m、2.0m、2.5m，属于单排孔。所以我们将该区域分为了两个灌浆区域：膨润土水泥浆灌区以及复合浆液（膨润土水泥浆+化学浆材）灌区。我们对该区域中的各个孔洞进行编号，其范围是GK175～GK183之间，我们对GKl75、GKl79、GKl83号孔洞分为膨润土水泥浆灌区，采用膨润土水泥浆进行灌浆施工；GKl80～GKl82孔分为复合浆液灌区。另外，由于该区域水泥浆液很容易出现回浆失水变浓的现象，所以我们又在GK175～GK179这五个孔进行分段卡塞灌浆法以及模袋组塞灌浆法进行施工；对GK180～GK183这四个孔采用孔口封闭法进行灌浆施工，我们得到以下结论：如果当我们根据孔距布置灌浆区域时，如果孔距小于2.0m，那么我们可以采用膨润土水泥浆灌注法进行灌注，这样就能够保证岩体的透水性得到设计的要求。通过试验，采用这种方法效果良好，具有可操控性的优点。

由上可知，我们在本工程中决定采用膨润土水泥浆灌浆法和孔口封闭法进行灌浆处理。

3.原材料及配合比

（1）水泥：在本工程中，我们需要采用的是P·042.5的普通硅酸盐水泥。

（2）膨润土：采用的是二级钠基膨润土。

（3）配合比。

在本工程所采用的膨润土水泥浆也就是施工人员通过设计的比例，采用适量的膨润土与水泥进行合理的配置，从而增强水泥浆液的可灌性。所谓膨润土也就是一蒙脱石为主要成分的粘土，当这种土壤与水混合时，土壤的颗粒就会分散，并且会形成一种胶体，由于该土壤中的粘粒含量大于普通粘土，所以当我们在其中掺入水泥浆时，膨润土就能够有效的纸质水泥浆中颗粒的沉降，从而保证水泥浆液的稳定性。

4.施工工艺

4.1钻孔

首先需要对空位进行布置，呈单排布置，并且控制其孔距为2.0m。钻孔采用地质钻机、金刚石钻头或合金钻头、清水钻进工艺。灌浆孔及检查孔开q=L孔径均为91mm，终孔孔径均为75mm。

4.2镶铸孔口管

各孔均镶铸孔口管，非灌段钻孔结束后，下入cb89的钢管并导正，向管内注入0.5：l的纯水泥浆液，直至从管壁外侧返出后待凝48b。

4.3膨润土水泥浆灌注

采用自动集中制浆站制备浆液，水泥、膨润土等固相材料及加水量均采用称重法称量，称量误差小于5%。浆液在施工前过筛，自制备至用完时间小于4h。

灌注浆液由稀到浓逐渐变换，先灌注水固比5：1的膨润土水泥浆液，当浆液注入量达到600L以上，或灌浆时间已达lh，而灌浆压力和注浆率均无改变或改变不显著时，改浓至4：1的浆液灌注。

5.质量检查及成果分析

5.1质量检查

该次施工共布置了36个检查孔，检查孔均分段做三点法压水试验。共完成压水试验521段，合格515段，合格率98.8%，满足设计要求。

5.2成果分析

灌浆洞各次序孔的平均单位注灰量虽然有反常情况，但基本还是遵循逐序、逐排递减的规律，说明随着灌浆次序的增进，岩体逐渐被灌注密实。

6.结语

膨润土水泥浆液的可灌性较好，具有良好的流动性和可控性，有利于地层内微细裂隙的浆液灌注。某水库工程微细裂隙较为发育的灰岩地区采用膨润土水泥浆液灌注，经检查和验证，是可行的。取得了较好的效果，达到了预期目的。

【参考文献】

[1]卢振伟.浅析水利工程中的防渗处理灌浆施工技术[J].广东科技，2009（08）.

[2]张雷，诰绪锋，李伟良.帷幕灌浆在水库除险加固工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2007（04）.