巖溶地區基坑滲漏處理灌漿材料的應用

李政　昌毓虹

作者簡介：李 政（1990—），工程師，主要從事工程勘察與咨詢工作;

昌毓虹（1985—），工程師，主要從事公路與城市道路設計、公路安全性評價等咨詢工作。

摘要：在巖溶發育區域進行基礎施工時，往往會遇到基坑滲水的情形。在實際工程中，施工人員需根據工程地質情況和滲漏情況，探明滲漏通道，并選用合適的堵漏材料和施工工藝，才能達到理想的堵漏效果。文章以廣西某工程為例，介紹了采用投紅試驗判斷基坑滲漏通道以及灌漿材料的選用方法。

關鍵詞：滲水;堵漏;雙液灌漿;高黏度膏漿

中國分類號：U655.54+3A541993

0 引言

在廣西丘陵地區，喀斯特地貌發育，巖溶裂隙四通八達。在進行水利、水運工程建設時，經常遇到江水向基坑滲漏的情況，嚴重影響工程進度。基坑滲漏可以采用“排、堵、截”的方法進行處理[1]。排水即在基坑內設集水井，使用抽水設備將基坑水抽出，適用于基坑滲水較小的情形。堵水即在出水點灌注充填材料，反壓滲漏通道，達到止水的目的，適用于水壓力較小的情形。當滲水量、水壓力較大時，首選截水，即在基坑外修建止水帷幕，截斷滲漏通道。在實際工程中，采取單一的處理方法往往難以達到理想的效果，需綜合采用兩種或多種方式進行處理，如先采用修建止水帷幕的方式減小水壓力和滲水量，再采用排水或堵水的方式處理剩余滲漏。采用截水方式進行滲漏處理時，滲漏通道的判斷和灌漿材料的選取是處理成功的關鍵。本文以廣西某工程為例論述采用投紅試驗判斷基坑滲漏通道以及灌漿材料的選用方法。

1 工程概況

廣西某船閘工程，場區位于巖溶孤峰殘丘平原區，由大型開闊的坡立谷平原及溶蝕洼地與孤峰和殘丘組成，裂隙和溶洞較發育，上覆第四系黏土，基巖巖性主要為石炭統大浦強-中風化白云巖及灰巖，巖體局部較破碎，巖石裂隙以陡傾角裂隙發育為主。在建設過程中，隨著基坑開挖，閘室下段和下閘首的位置先后出現五個漏水點，其中1#漏水點位置較高，隨雨季結束外江水位降低停止滲漏;2#漏水點位于下閘首上段; 3#漏水點位于船閘中線;4#、5#漏水點位于閘室下段。總漏水量達到2 000 m3/h以上，其中2#、4#、5#漏水點漏水量較大，3#漏水點漏水量較小。基坑內水位上漲較快，普通抽水處理已經不能滿足施工要求，嚴重影響工程進度，經會議討論決定對2#、4#、5#漏水點進行堵漏處理。

2 投紅試驗

在巖溶裂隙強烈發育的地區，確定巖溶裂隙的準確位置，是堵漏成功的首要任務。判斷巖溶裂隙的方法有很多，如常規電法、高密度電阻率法、跨孔地震聲波透視法（簡稱聲波CT）、探地雷達法、溫度場反分析法等[2-3]。通過以上物探方法，基本可以判斷巖溶裂隙的發育程度和大致走向，但是由于地質情況的復雜性和不可見性，通常仍不能判定漏水通道的準確路徑，在這種情況下可以采用投紅試驗進行輔助判斷。

投紅試驗即在灌漿孔內投入高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液為紅色液體，經過滲漏通道后，會在出水口流出。由此可以判斷灌漿孔是否與滲漏通道直接連通。并且可以通過出水口高錳酸鉀溶液的流速、流出的時間間隔來判斷滲漏通道的大小和路徑長度。以此為依據，對于滲漏通道分散的區域可以進行加密鉆孔，對于滲漏通道密集、滲水量較大的可以采用高濃度漿液或膏漿進行處理。本工程通過投紅試驗發現，4#、5#漏水點有多條滲漏通道與外江連通，且分布較分散;2#漏水點有三條主要通道與外江連通，滲漏通道分布較為集中。詳見圖1。

3 灌漿材料的選擇

目前常用的灌漿材料有水泥漿、水泥黏土漿、水泥砂漿、水玻璃-水泥漿、高黏度膏漿和其他在水泥漿內添加聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素等外加劑的膏狀漿液[4]。不同的堵漏材料適用于不同的滲漏環境。

（1）水泥漿、水泥黏土漿和水泥砂漿在滲漏水壓力和滲水量較小時，可以充分填充滲漏通道，堵漏效果較好。

（2）水玻璃-水泥雙液灌漿適用范圍較廣，可以通過調節水玻璃的含量應用于不同的滲漏環境。但是其混合比例和拌和時間不宜掌控，當水壓力過大，滲水流速過快時，僅通過調節水玻璃含量，其早期強度較低，不足以抵擋水流沖擊，難以達到凝漿效果。

（3）高黏度膏漿添加了不溶于水的高黏度外加劑，不會被水稀釋。目前常用的外加劑選用環氧樹脂材料（最大黏度為30 Pa·s），具有優異的粘結性[5]。配以其他速凝劑和早強劑，調節高黏度膏漿的黏度、稠度和凝結時間，可以達到早期抵抗水流，填充滲漏通道的作用。在滲水量較大，滲漏通道較集中的位置可以達到較好的堵漏效果。

本工程根據現場實際情況，在下閘首滲流量較大、滲漏通道集中的2#漏水點使用高黏度膏漿;在閘室下段滲漏通道分散的4#、5#漏水點采用水玻璃-水泥漿雙液灌漿進行處理。

4 效果分析

4.1 高黏度膏漿

在下閘首段，針對2#漏水點，在漏水點后方以探明的滲漏通道為中心，向上下游延伸，共布置20個鉆孔，孔深40 m左右，鉆孔深入不透水層，灌漿壓力為0.5 MPa。灌漿施工最大單位耗漿量為1.1 t/m，最小單位耗漿量為113 kg/m，平均單位耗漿量為312 kg/m。灌漿完成后布置了2個檢查孔，測得最大滲水率為4.5 lu，最小滲水率為1.6 lu，達到了較好的堵漏效果。雖然后期基坑繼續施工，在向下開挖的過程中，在原漏水點下方出現新的漏水點，但滲漏量有明顯降低。

分析其原因，高黏度膏漿封堵滲漏量大的通道具有明顯效果，但因其黏度較大，不易擴散，不能填充微小的巖溶裂隙，難以形成完整的防滲帷幕。尤其是本項目巖體陡傾角裂隙發育，膏漿封堵上部裂隙以后，水流在巨大壓力下會沖擊下部巖石破碎帶，形成新的滲漏通道，漏水點會隨基坑開挖下移，重復出現滲漏情況。

4.2 雙液灌漿

針對閘室下段漏水點，在漏水點與外江之間的永久圍堰處布置一排止水帷幕，采用水玻璃-水泥雙液灌漿，灌漿孔孔距為1.5 m，漿液濃度隨吸漿量進行調整，灌漿壓力為0.2～0.5 MPa。采用自上而下逐段鉆進，分段設置注漿塞，逐段注漿的施工方法。這種施工方法適用于巖石較破碎，豎向節理裂隙發育較強烈的地段[6]。施工初期部分鉆孔耗漿量較大，通過采取調節水玻璃含量、降低灌漿壓力、邊灌邊停和灌注水泥砂漿等方式，多數鉆孔得以凝漿終孔。但仍有部分鉆孔由于水壓力過大，未能達到凝漿效果，堵漏效果不佳。后隨雨季到來，滲水量加大，基坑內水位與外江齊平，減小了水頭差，再進行灌漿，基本實現堵漏效果。灌漿施工完成后，隨著基坑抽水，發現基坑底覆蓋近1 m厚的水泥漿體。

分析原因，前期由于基坑內外水頭差達到10～15 m，水壓力過大，水玻璃-水泥漿液初期強度較低，無法抵抗水壓力的沖擊，不能凝漿。后期由于基坑充水平衡了基坑內外水壓力，水玻璃-水泥漿液得以充分填充滲漏通道，灌漿取得良好效果。

5 結語

（1）在白云巖、石灰巖等碳酸鹽巖巖溶發育強烈的區域，滲漏通道路徑難以確認，可以采用在注漿孔內注入高錳酸鉀溶液的投紅試驗方法輔助確定滲漏通道的準確路徑。

（2）高黏度膏漿在滲水量較大、滲漏通道集中的位置可以達到較好的堵漏效果。但因其黏度較大，不溶于水，凝漿速度快的特點，無法填充細小的滲漏通道，不能形成完整的防滲帷幕。因此其適用于巖層裂隙傾角較小的地層，而對于陡傾角裂隙發育的地層要防范基坑向下開挖出現的重復滲漏。

（3）使用水玻璃-水泥雙液灌漿，當由于基坑內外水壓力過大，不能凝漿時，可以向基坑內注水以平衡內外水壓力，然后再進行灌漿，這樣可以使漿液充分填充滲漏通道，達到較好的堵漏效果，但也會對工期產生影響。

參考文獻：

[1]周振球.巖溶地區船塢基坑堵漏和基礎處理[J].中國港灣建設，2000（5）：23-26.

[2]韓 凱，陳玉玲，陳貽祥，等.巖溶病害水庫的滲漏通道探測方法——以廣西全州縣洛潭水庫為例[J].水力發電學報，2015，34（11）：116-125.

[3]萇 坡，陳建生，王 霜，等.溫度場反分析法確定大壩滲漏通道位置[J].人民黃河，2014（11）：131-134.

[4]孫洪濤.淺談各類漿材在水庫壩體堵漏施工中的應用[J].四川水利，2018（3）：20-23.

[5]陳 平，劉勝平，王德忠.環氧樹脂及其應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[6]葉聞文.論巖溶帷幕注漿堵水技術[J].四川建材，2008（1）：163-165.

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