岩溶地区基坑渗漏处理灌浆材料的应用

李政　昌毓虹

作者简介：李 政（1990—），工程师，主要从事工程勘察与咨询工作;

昌毓虹（1985—），工程师，主要从事公路与城市道路设计、公路安全性评价等咨询工作。

摘要：在岩溶发育区域进行基础施工时，往往会遇到基坑渗水的情形。在实际工程中，施工人员需根据工程地质情况和渗漏情况，探明渗漏通道，并选用合适的堵漏材料和施工工艺，才能达到理想的堵漏效果。文章以广西某工程为例，介绍了采用投红试验判断基坑渗漏通道以及灌浆材料的选用方法。

关键词：渗水;堵漏;双液灌浆;高黏度膏浆

中国分类号：U655.54+3A541993

0 引言

在广西丘陵地区，喀斯特地貌发育，岩溶裂隙四通八达。在进行水利、水运工程建设时，经常遇到江水向基坑渗漏的情况，严重影响工程进度。基坑渗漏可以采用“排、堵、截”的方法进行处理[1]。排水即在基坑内设集水井，使用抽水设备将基坑水抽出，适用于基坑渗水较小的情形。堵水即在出水点灌注充填材料，反压渗漏通道，达到止水的目的，适用于水压力较小的情形。当渗水量、水压力较大时，首选截水，即在基坑外修建止水帷幕，截断渗漏通道。在实际工程中，采取单一的处理方法往往难以达到理想的效果，需综合采用两种或多种方式进行处理，如先采用修建止水帷幕的方式减小水压力和渗水量，再采用排水或堵水的方式处理剩余渗漏。采用截水方式进行渗漏处理时，渗漏通道的判断和灌浆材料的选取是处理成功的关键。本文以广西某工程为例论述采用投红试验判断基坑渗漏通道以及灌浆材料的选用方法。

1 工程概况

广西某船闸工程，场区位于岩溶孤峰残丘平原区，由大型开阔的坡立谷平原及溶蚀洼地与孤峰和残丘组成，裂隙和溶洞较发育，上覆第四系黏土，基岩岩性主要为石炭统大浦强-中风化白云岩及灰岩，岩体局部较破碎，岩石裂隙以陡倾角裂隙发育为主。在建设过程中，随着基坑开挖，闸室下段和下闸首的位置先后出现五个漏水点，其中1#漏水点位置较高，随雨季结束外江水位降低停止渗漏;2#漏水点位于下闸首上段; 3#漏水点位于船闸中线;4#、5#漏水点位于闸室下段。总漏水量达到2 000 m3/h以上，其中2#、4#、5#漏水点漏水量较大，3#漏水点漏水量较小。基坑内水位上涨较快，普通抽水处理已经不能满足施工要求，严重影响工程进度，经会议讨论决定对2#、4#、5#漏水点进行堵漏处理。

2 投红试验

在岩溶裂隙强烈发育的地区，确定岩溶裂隙的准确位置，是堵漏成功的首要任务。判断岩溶裂隙的方法有很多，如常规电法、高密度电阻率法、跨孔地震声波透视法（简称声波CT）、探地雷达法、温度场反分析法等[2-3]。通过以上物探方法，基本可以判断岩溶裂隙的发育程度和大致走向，但是由于地质情况的复杂性和不可见性，通常仍不能判定漏水通道的准确路径，在这种情况下可以采用投红试验进行辅助判断。

投红试验即在灌浆孔内投入高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液为红色液体，经过渗漏通道后，会在出水口流出。由此可以判断灌浆孔是否与渗漏通道直接连通。并且可以通过出水口高锰酸钾溶液的流速、流出的时间间隔来判断渗漏通道的大小和路径长度。以此为依据，对于渗漏通道分散的区域可以进行加密钻孔，对于渗漏通道密集、渗水量较大的可以采用高浓度浆液或膏浆进行处理。本工程通过投红试验发现，4#、5#漏水点有多条渗漏通道与外江连通，且分布较分散;2#漏水点有三条主要通道与外江连通，渗漏通道分布较为集中。详见图1。

3 灌浆材料的选择

目前常用的灌浆材料有水泥浆、水泥黏土浆、水泥砂浆、水玻璃-水泥浆、高黏度膏浆和其他在水泥浆内添加聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素等外加劑的膏状浆液[4]。不同的堵漏材料适用于不同的渗漏环境。

（1）水泥浆、水泥黏土浆和水泥砂浆在渗漏水压力和渗水量较小时，可以充分填充渗漏通道，堵漏效果较好。

（2）水玻璃-水泥双液灌浆适用范围较广，可以通过调节水玻璃的含量应用于不同的渗漏环境。但是其混合比例和拌和时间不宜掌控，当水压力过大，渗水流速过快时，仅通过调节水玻璃含量，其早期强度较低，不足以抵挡水流冲击，难以达到凝浆效果。

（3）高黏度膏浆添加了不溶于水的高黏度外加剂，不会被水稀释。目前常用的外加剂选用环氧树脂材料（最大黏度为30 Pa·s），具有优异的粘结性[5]。配以其他速凝剂和早强剂，调节高黏度膏浆的黏度、稠度和凝结时间，可以达到早期抵抗水流，填充渗漏通道的作用。在渗水量较大，渗漏通道较集中的位置可以达到较好的堵漏效果。

本工程根据现场实际情况，在下闸首渗流量较大、渗漏通道集中的2#漏水点使用高黏度膏浆;在闸室下段渗漏通道分散的4#、5#漏水点采用水玻璃-水泥浆双液灌浆进行处理。

4 效果分析

4.1 高黏度膏浆

在下闸首段，针对2#漏水点，在漏水点后方以探明的渗漏通道为中心，向上下游延伸，共布置20个钻孔，孔深40 m左右，钻孔深入不透水层，灌浆压力为0.5 MPa。灌浆施工最大单位耗浆量为1.1 t/m，最小单位耗浆量为113 kg/m，平均单位耗浆量为312 kg/m。灌浆完成后布置了2个检查孔，测得最大渗水率为4.5 lu，最小渗水率为1.6 lu，达到了较好的堵漏效果。虽然后期基坑继续施工，在向下开挖的过程中，在原漏水点下方出现新的漏水点，但渗漏量有明显降低。

分析其原因，高黏度膏浆封堵渗漏量大的通道具有明显效果，但因其黏度较大，不易扩散，不能填充微小的岩溶裂隙，难以形成完整的防渗帷幕。尤其是本项目岩体陡倾角裂隙发育，膏浆封堵上部裂隙以后，水流在巨大压力下会冲击下部岩石破碎带，形成新的渗漏通道，漏水点会随基坑开挖下移，重复出现渗漏情况。

4.2 双液灌浆

针对闸室下段漏水点，在漏水点与外江之间的永久围堰处布置一排止水帷幕，采用水玻璃-水泥双液灌浆，灌浆孔孔距为1.5 m，浆液浓度随吸浆量进行调整，灌浆压力为0.2～0.5 MPa。采用自上而下逐段钻进，分段设置注浆塞，逐段注浆的施工方法。这种施工方法适用于岩石较破碎，竖向节理裂隙发育较强烈的地段[6]。施工初期部分钻孔耗浆量较大，通过采取调节水玻璃含量、降低灌浆压力、边灌边停和灌注水泥砂浆等方式，多数钻孔得以凝浆终孔。但仍有部分钻孔由于水压力过大，未能达到凝浆效果，堵漏效果不佳。后随雨季到来，渗水量加大，基坑内水位与外江齐平，减小了水头差，再进行灌浆，基本实现堵漏效果。灌浆施工完成后，随着基坑抽水，发现基坑底覆盖近1 m厚的水泥浆体。

分析原因，前期由于基坑内外水头差达到10～15 m，水压力过大，水玻璃-水泥浆液初期强度较低，无法抵抗水压力的冲击，不能凝浆。后期由于基坑充水平衡了基坑内外水压力，水玻璃-水泥浆液得以充分填充渗漏通道，灌浆取得良好效果。

5 结语

（1）在白云岩、石灰岩等碳酸盐岩岩溶发育强烈的区域，渗漏通道路径难以确认，可以采用在注浆孔内注入高锰酸钾溶液的投红试验方法辅助确定渗漏通道的准确路径。

（2）高黏度膏浆在渗水量较大、渗漏通道集中的位置可以达到较好的堵漏效果。但因其黏度较大，不溶于水，凝浆速度快的特点，无法填充细小的渗漏通道，不能形成完整的防渗帷幕。因此其适用于岩层裂隙倾角较小的地层，而对于陡倾角裂隙发育的地层要防范基坑向下开挖出现的重复渗漏。

（3）使用水玻璃-水泥双液灌浆，当由于基坑内外水压力过大，不能凝浆时，可以向基坑内注水以平衡内外水压力，然后再进行灌浆，这样可以使浆液充分填充渗漏通道，达到较好的堵漏效果，但也会对工期产生影响。

参考文献：

[1]周振球.岩溶地区船坞基坑堵漏和基础处理[J].中国港湾建设，2000（5）：23-26.

[2]韩 凯，陈玉玲，陈贻祥，等.岩溶病害水库的渗漏通道探测方法——以广西全州县洛潭水库为例[J].水力发电学报，2015，34（11）：116-125.

[3]苌 坡，陈建生，王 霜，等.温度场反分析法确定大坝渗漏通道位置[J].人民黄河，2014（11）：131-134.

[4]孙洪涛.浅谈各类浆材在水库坝体堵漏施工中的应用[J].四川水利，2018（3）：20-23.

[5]陈 平，刘胜平，王德忠.环氧树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

[6]叶闻文.论岩溶帷幕注浆堵水技术[J].四川建材，2008（1）：163-165.

2502501186318