偏鋁酸鈉膏漿在防滲工程中的應用

殷銀蕊+包志軍

摘 要：在圍堰防滲和基礎防滲工程中，一般采用水泥漿、水泥粘土漿或添加劑等作為灌漿材料，效果明顯。但對于滲漏通道開度較大的基礎灌漿和土石圍堰，一般的水泥灌漿很難滿足要求，而且成本高，工期長。本文重點通過介紹偏鋁酸鈉膏漿的特性以及在防滲工程中的實際應用，以達到能夠在土石圍堰填筑體和深厚覆蓋層防滲工程中的廣泛應用。

關鍵詞：膏漿；防滲；應用

中圖分類號：TV543 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0101-01

1 概述

在圍堰防滲和基礎防滲工程中，一般采用水泥漿、水泥粘土漿或添加劑等作為灌漿材料，效果明顯。但對于滲漏通道開度較大的基礎灌漿和土石圍堰，一般的水泥灌漿很難滿足要求，而且成本高，工期長。而加入偏鋁酸鈉的膏漿具有遇水不分散、抗水流沖釋、凝結時間可控以及節省投資等優點，已被應用于工程實際，并取得了明顯的經濟效益和社會效益。

2 偏鋁酸鈉膏漿特性

偏鋁酸鈉膏漿是指在水泥中摻入粘土、膨潤土而構成的低水灰比膏狀漿液，其基本特性是漿液的初始剪切屈服強度值可以克服其本身重力的影響，有塑性粘度，狀似牙膏，具有自堆積性能，流動性較小，其流動性符合賓漢流體特性，具體如下。

（1）抗水流沖釋性能。加入粘土、膨潤土的偏鋁酸鈉膏漿具有粘接作用和抗滲透作用，使其不易產生離析，能夠自成一個整體。由于偏鋁酸鈉膏漿的剪切屈服強度在50Pa以上，且隨著時間增加，剪切屈服強度逐步增大，提高了漿體的抗沖刷能力。（2）流動特性和擴散特性。偏鋁酸鈉膏漿具有典型的賓漢流體特性。偏鋁酸鈉膏漿灌漿時，會形成明顯擴散前沿，在其后面的裂隙就會被膏漿完全填滿，在水泥凝固以后，膏漿就形成堅硬而密實的水泥結石。（3）觸變性。偏鋁酸鈉膏漿具有觸變性質，若承受的推力大于其自身的屈服強度，偏鋁酸鈉膏漿將產生流動，膏漿將呈現典型的流體性質，一旦小于其自身的屈服強度，膏漿的粘度得到恢復，表現出一定的固體性質，從而提高了漿體的穩定性，利于灌漿過程的控制。（4）時間可控。偏鋁酸鈉膏漿根據摻量的不同，可以控制其初凝時間（為利于施工操作，一般控制在5-30min內），從而防止了漿體流失過遠，減少了漿材的浪費。

3 偏鋁酸鈉膏漿在工程中的實際應用

偏鋁酸鈉膏漿已作為封閉材料、灌漿材料成功的應用于開度較大的基礎灌漿和土石圍堰灌漿。

3.1 偏鋁酸鈉膏漿在托口水電站中的應用

托口水電站壩址位于湖南省洪江市境內，庫容12.49億m3，裝機容量830MW，該地塊地層具有以下特點結構具有軟硬不均、裂隙發育、解理密集、溶蝕疏松、巖溶發育、中等透水等多種組合不良地質特征。

（1）巖（土）體孔隙率較大，強風化巖體細小裂隙密集發育。溶蝕現象突出，巖（土）體松散，溶蝕洞隙、溝槽極為發育，孔深最深達140米，成孔極為困難。（2）石膏類封孔材料，只適用于無地下水情形。（3）A、B料初凝前止漿作用很差，終凝時間段，強度增長過快，極易造成鉆桿抱死，嚴重影響施工；（4）加入水泥量2%的偏鋁酸鈉封閉材料塑性較大，強度不高，既能替代灌漿塞封至灌漿段以上，又能在自下而上提升灌注（連續或間隔提升）過程中被劈裂，能夠滿足連續對灌漿段實施均勻有效的控制性灌漿。

通過選取偏鋁酸鈉膏漿作為漿體封閉材料，極大地提高了施工進度和施工質量，在6個月內完成了約63000m的帷幕灌漿，經壓水檢查灌漿質量全部合格，按期完成了工程，受到了業主的極力表揚。

3.2 偏鋁酸鈉膏漿在東北某水庫項目的應用

水庫工程位于遼寧省境內，進水口圍堰長81.7m，頂寬13.0m，最大堰高31.6m，圍堰地質情況分為2部分。

（1）水上部分的圍堰填筑體由洞挖石（花崗巖）渣料、砂礫土料、風化料（含黃泥、沙）等組成，由于填筑時為冬季，水下部分空腔內存有大量裹著冰塊的石料，造成圍堰體空腔很大，石料填筑也未經過碾壓，存在大量空腔，造成成孔極為困難，而且普通漿液灌注量無法預估，投入成本很大。

（2）圍堰水下部分1.0～1.5m范圍內含有由有機物和無機物組成的沉積層，多為沖積物組成。

針對此土石圍堰的情況，采用常規“分段下塞灌漿法”、“袖閥管灌漿法”、“拔管灌漿法”和“孔口封閉灌漿法”等灌漿工藝，不僅耗漿量極大，在規定工期內不能滿足工期要求。通過借鑒托口封閉材料的經驗，最終確定了套管灌漿工藝和偏鋁酸鈉膏漿作為灌漿材料，灌漿材料是在膨潤土漿液中加入2%。的偏鋁酸鈉，漿液水灰比采用1：1：11，以偏鋁酸鈉膏漿作為土石圍堰灌漿材料，共計完成膏漿孔2排，鉆孔3416.5m，灌入水泥量4635.49t。通過取芯、跨孔聲波測試、壓水試驗等檢查，圍堰灌漿工程滿足設計要求，工程優良率達到100%，節省了約100萬元，按期完成了工期。

4 結語

針對不同開度的滲漏通道、不同流速、不同流量的基礎滲漏灌漿，可以結合施工工藝和調整偏鋁酸鈉加入量來配置合適的偏鋁酸鈉膏漿，從而可以避免普通水泥漿液的無效灌注、成本較大和工期較長的缺點。偏鋁酸鈉作為粉末狀物質，在漿液中加入量不僅少，宜控制，而且成本低，極大的提高了施工效率，降低了成本，在土石圍堰填筑體和深厚覆蓋層等防滲工程中得到廣泛運用。

參考文獻

[1]DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范.

[2]大壩基巖灌漿（孫釗著）.