水泥-水玻璃灌漿在汪甸防護堤防滲處理中的應用

吳 毅

（湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司 長沙市 410007）

1 工程概況

百色水利樞紐水庫淹沒區汪甸防護工程位于右江樂里河支流上，地處樂里河左岸汪甸鄉政府后汪垌片一帶，防護區保護耕地面積54 hm2（810畝）。2006年8月底～9月初庫水位達到222 m高程時，發現東區防護堤基土滲水濕潤嚴重，部分堤段（樁號1+715～2+155 m）排滲井出現涌水涌砂現象，在原水文站東面地形較低的地方（地面高程221 m以下）浸水嚴重，地面逐步產生沼澤化。當庫水位進一步增加至正常庫水位時，局部可能會出現管涌，嚴重危及到堤防安全穩定。針對防護堤出現的工程問題，經過多次勘察設計論證，防護堤基防滲處理時，上部填土層采用粘土回填，下部漂卵石層采用純壓式雙液(水泥、水玻璃)帷幕灌漿，取得了較好的防滲效果。

2 防護堤基地質情況

防護堤基漂卵石層地質條件比較復雜，主要體現在：

（1）部分堤段漂卵石層漂卵石粒徑較大，漂石、卵礫石、砂及泥混雜，分選性極差，結構松散滲透性強烈，導致鉆進時無回水，造孔困難，灌漿時吸漿量大；

（2）部分堤身填土層結構松散，灌漿時常出現堤后漿砌石段漏漿等現象。

堤基防滲處理區主要地層自上而下為：

●堤防填土（QS）：紅褐色、黃褐色粉質粘土及含碎石粉質粘土等，來源于階地上的沖積層和附近的山坡上殘坡積層。

● 粉質粘土（Qpal-2）：厚度（2～5）m，較密實。 可硬塑狀態。 滲透系數 K=（5.84×10-6～6.45×10-5）cm/s。

● 含泥漂卵石層（Qpal-1）：厚（3.5～12.2）m。 結構松散，但無架空現象，局部泥質膠結，底部漂卵石含泥量較少，漂石分布不均一。 滲透系數 K=（1.68×10-3～1.12）cm/s。

●基巖為中厚層灰色砂巖夾淺灰色泥巖或與砂巖互層，隔水性能良好。

3 雙液(水泥、水玻璃)帷幕灌漿施工工藝

雙液（水泥、水玻璃）灌漿方法即利用水玻璃與水泥混合后的速凝特性，利用水玻璃摻量大小調整漿液凝固時間，使灌入的漿液具有可控性，能在預定的時間內達到初凝，防止漿液在漂卵石層滲流過遠，以有限的灌漿材料形成有效的防滲帷幕，達到止水防滲的目的。

3.1 灌漿材料的配合比

本工程屬于動水條件下漂卵石層帷幕灌漿，為控制漿液不致流失太遠，必須使漿液在合適的時間內凝固。根據前期試驗成果選擇1∶1和0.8∶1兩組水灰比分別摻加3%、5%、7%、10%的水玻璃四種不同摻量進行了漿液初、終凝時間、流動性、析水率的測定。可使用的配合比見附表。

附表 可使用的雙液漿的配比和性能表

施工時，根據本工程的實際情況，采用4%的水玻璃摻量為基數，適時根據鉆孔灌漿情況進行調整。

3.2 灌漿方法

雙液帷幕灌漿采用依次加密法分二序施工，均采用自下而上分段灌漿法，段長0.5 m。灌段灌漿壓力最大值不得超過0.6 MPa。

鉆孔達到要求深度后，下入灌漿管至孔底（若垮孔，采用打桿法至孔底），然后用碎礫石回填孔內至含泥漂卵石層頂部，上部采用粘土填滿灌漿管與孔壁之空隙，試壓漿，當止漿效果較差時，再適度送入雙液漿至孔口返漿為止，待凝（30～60）min，開始灌注。如果在上提灌漿管后，出現從灌漿管和土層間隙處出現冒漿，采取孔口返漿后待凝10 min左右的方法，使漏漿得到有效止漿。

3.3 雙液帷幕灌漿實施過程中的特殊情況處理

灌漿過程中出現的特殊問題，在施工過程中不斷總結，認真分析，針對不同的灌段采取不同的灌注措施，其評價如下：

（1）大量吸漿段。灌漿過程中大量吸漿段，灌入的漿量達到或超過設計確定的750 kg/m后，未出現減少跡象者，采取間歇待凝、加大水玻璃摻合比例、預埋灌漿管灌注等措施，直至灌段達到設計結束標準。其中平均單耗最大的孔1-I-341共灌入水泥15.6 t，達1 734.4 kg/m；1-I-339共灌入水泥14.98 t，平均單耗1 506.99 kg/m。灌注過程中，對防護堤迎、背水面均進行了觀察，未發現漏漿現象。

（2）提高灌漿壓力，加強對含泥量大的部位的灌注。在漂卵石層中含泥量大，漂石直徑較大部位，為了確保帷幕灌漿效果，Ⅰ序孔施工采用0.6 MPa灌漿壓力，在Ⅱ序孔及第2排孔灌漿時，將灌漿壓力提高到（0.8～1.0）MPa。

（3）串漿孔。灌漿過程中若發現相鄰鉆孔串漿，當被串孔具備灌漿條件，則將被串孔段同時堵塞，一泵一孔進行灌注；若被串孔不具備條件，則將被串孔先行封堵，待灌漿孔結束后，再對串漿孔掃孔、沖洗，而后繼續鉆進和灌漿。此類現象出現較頻繁，特別是在Ⅱ序孔施工時K236、K238；K242、K244；K252、K254 等都出現了串漿 。出現串漿后，立即采取措施：先將灌漿壓力降低，然后用粘土球將被串孔填堵，孔口2 m用水泥加水玻璃封堵，待孔口封堵材料達到一定的強度后，再恢復串前壓力繼續灌注。施工證明此措施效果明顯，大大減少了掃孔工程量，對灌漿效果基本無影響（后續檢查孔成果顯示，該部位滲透系數在（1.27×10－5～6.81×10－6）cm/s 之間，完全達到設計要求）。

4 灌漿效果評價

帷幕質量檢查以檢查孔注水試驗成果為主，結合灌漿成果分析，進行綜合評定。檢查孔注水試驗自上而下逐段進行，以（3～5）m的孔段長控制，合格標準為堤基漂卵石層灌漿后滲透系數應不大于1×10-4cm/s。檢查孔施工在該部位灌漿完成14天后進行。檢查孔數量按5%布置，布置部位為漏漿量大等具有代表性部位，本標段檢查孔共布置了27個，注水試驗59段。注水試驗結果顯示，帷幕線檢查孔滲透系數最大值為1.04×10-5cm/s，最小值為9.97×10-6cm/s，完全滿足防滲處理的技術要求。

5 結 語

采用水泥-水玻璃雙液漿，價格低、料源豐富、無污染，液漿膠凝時間可在幾秒至幾十分鐘之間隨意調節，結石率 100%，結石體抗壓強度可達（10～20）MPa以上，滲透系數大于1×10-7cm/s,在保證管路暢通、不堵塞孔的情況下，能使漿液在預期的時間內凝固,并形成規則的有效帷幕。

本工程含泥漂卵石層內滲透系數已達到 （6.95×10-2～1.12）cm/s，屬于強透水層，針對本工程復雜的地質條件，灌漿過程中有針對性地采取了濃泥漿護壁造孔，灌漿時根據地層情況及時調整漿液濃度、水玻璃摻和量和一次性預埋射漿管等多種不同對象不同施工工藝，從根本上保證了帷幕灌漿的效果。

本次防滲處理效果顯著，對在漂石、卵石等地層實施高噴灌漿防滲治理存在難度的工程，提供了經驗。