膏浆灌浆结合高压旋喷工法在围堰防渗中的应用

摘要：以水泥膏浆为主要材料的可控性灌浆工艺，结合综合防渗方法，运用这两种方法的有效特性，使之相互补充，并针对单一防渗工艺对不同底层条件防渗效果的缺陷进行有效解决。本文对施工工序要求、施工控制指标和施工过程的控制要点做了详尽的介绍，并且根据对资料的分析以及进行注水试验验证了膏浆灌浆结合高压旋喷工法的防渗效果的可靠性。

关键词：膏浆灌浆；高压旋喷；土石围堰防渗；

中图分类号：TV441 文献标识码：A 文章编号：

本文以某水电站为例。该水电站地处乌江下游，位于重庆市武隆县，属于乌江干流水电体积开发当中的第十一个梯级电站。该水电站主要由电站厂房、泄洪建筑物、挡水建筑物以及通航建筑物构成。枢纽的施工用的是三期导流方案，方案中的第二期导流建筑物是上下游全年挡水的土石围堰。水电站主河床围堰的基础地质条件比较复杂，加之河床底部的漂石和卵石很多，因此其防渗工程的工程量很大（河床防渗面积达11000平方米，防渗高度为42米），工期紧，为保证围堰防渗闭气一次性成功，通过研究实验，可以选择以可控性灌浆为主、结合高压旋喷工法的防渗方案。简单的说就是利用可控性膏浆灌浆于高喷墙上下游侧空隙较大的底层（例如龙口段、块石、漂石、卵石等堆石区）对其进行封堵和填充，以确保形成防渗骨架并初步防渗的效果。

该水电站施工上游围堰防渗轴线有268m长，左岸部分堆积覆盖层，基岩出露。河床覆盖厚度19-27m，主要物质成分是砂砾石、砂以及块石，其中还夹杂着粉质粘土、漂石。块径5-10厘米，最大可达到25厘米。漂石的最大块径达到1.6米，漂石、块石和砾石的含量达到30%-40%。

水电站二期下游围堰防渗轴长213米，左岸属于堆积覆盖层，河床覆盖层达到10-31米，其物质成分主要是细中砂，夹杂少量块石、漂石以及卵石，块径从5-18厘米不等，含量为25%-35%。

布置防渗施工方案

上下游的围堰都布置了三排防渗灌浆孔，灌浆孔的排距是1．0mX1．5m，其中，上下游排均为可控性灌浆孔，工程分成三道工序进行施工；中间排是高喷灌浆孔，分成两道工序施工。先对上下游排可控性灌浆孔进行施工，然后再对中间排的灌浆孔作高喷灌浆。

孔深控制：下游灌浆孔深入基岩深度为五米，其余灌浆孔深入基岩深度为一米。

因为受到基岩表层宽大裂隙、破碎带、断层处强风化的影响，防渗墙体的左岸基岩的二十米范围之内，需要进行帷幕灌浆，灌浆孔深入基岩的深入按照十米进行控制，并进行两段灌浆。

灌浆材料与浆液的配合比例

可控性的灌浆浆液可采取1:2的混合浆、膏浆和水泥浆三种形式，各排序孔都以1:2的纯水泥浆进行开灌。

膏浆是水泥和膨润土的混合浆液，采取以下三种方式的比例：

膨润土：水泥：水是0.1:1:0.5；

膨润土：水泥：水是0.14:1:0.45；

膨润土：水泥：水是0.13:1:0.45。

混合浆指的是在浆膏或者水泥浆当中掺入麻、稻草、锯木粉、水玻璃、砂、海带等纤维物掺合料的浆液。主要把这些混合浆用在漏浆量较大、石块架空严重的孔段，通常在保持灌浆炉管通畅的前提下尽可能提高掺合量，以达到控制浆液扩散范围。对左堰肩二十米内的基岩作帷幕灌浆，运用的水灰比是1:1和2:1两个比例，也称为两个比级。

进行生产性试验

由于围堰周边的基础地质条件比较复杂，其防渗难度较大，并且质量要求高。因此防渗效果的优劣会直接影响后续工程工期以及大坝基坑的开挖。所以，在大坝施工前需要进行生产性试验，以获取施工的工艺参数，为以后实际的大规模施工作指导。

进行灌浆材料试验。结合大坝实际的施工状况，用于灌浆的水泥选择运用PC32.5级复合硅酸盐水泥；膨润土用的是湖南离线裕隆化工厂生产的膨润土粉，通过一定比例配置后，泥浆用于高喷孔护壁以及制膏浆。在泥浆中，可以加入CMC增粘剂、分散剂以及适量的碳酸钠，以帮助形成更稳定的浆液。

关于浆液配合比。关于在实验中的浆液配合比，混合浆、膏浆、水泥浆按照实际的施工配合比进行浆液的配置，在灌浆时，膏浆应依照不同的吸浆条件和浆液变换标准来选用相应的膏浆配合比。

关于膏浆灌浆的顺序。膏浆的上下游排的可控性应分三步进行。一般先对下游排进行施工，然后再对上游排进行施工，同排孔也要按照一定的灌浆顺序进行施工。

关于高喷灌浆施工。在高喷灌浆施工过程中，应用的是MGY-80钻机和钻管进行成孔，使用GP- I I或者GPY-50型高喷台车控制旋转喷射提升，在喷浆的时候，根据地层的情况可以分别采用不同的提升速度。

关于试验结果。灌浆生产试验的质量检查运用了开挖检查和注水检查两种办法。结果显示，在工程试验中采取的施工工艺、施工参数以及施工方法，还有施工中施工的灌浆材料以及配合比例可行，完全可以用在二期的围堰防渗墙的施工当中。

进行灌浆施工

此水电站工程主要采用可控性灌浆施工，其施工流程主要为：钻孔到设计孔深—起钻—安装灌浆孔口装置—以纯水泥浆液灌注孔底—达到结束的标准之后，向上拔套管1.5米—灌注第一段，直到达到结束标准之后，向上拔套管—灌注最上一段—封孔—进行下一空的灌注。

关于钻孔，在钻孔的过程当中应特别留意钻孔的返渣和钻机的运转状况，而且根据它的钻机运转状况和返渣状况判断其基岩、河床砂石层、河床卵石层以及填筑层的深度并确定是否终孔。

关于制浆。膨润土浆会在制浆站进行之中搅拌制作或者运用调整搅拌机的办法来作搅拌制浆，然后把浆液储存在浆池当中，待润胀一天后再用作制膏浆。

关于灌浆阶段的情况处理。为了避免套管拔起的困难，应在灌浆起压后的十分钟到半小时拔管5厘米左右。在灌注速凝浆膏以及在间歇灌浆期间，必须对套管进行活动，如果灌浆没有达到相关标准，则提升高度应宜小。灌浆过程中，一旦孔口已起压，则可以缓慢将套管提升，而且需要保证在提升的过程当中孔口有压，禁止在无压的状况下拔套管。

在龙口段、块石集中段和漂石段，由于漏浆严重，能够通过调整浆液流动性能指标，采用速凝膏浆、较浓的膏浆掺合纤维膏浆进行快速封堵，并确保架空部位封实。在浆液里掺合纤维材料的时候，要在保持灌浆管路通畅的前提下增加纤维材料，以调节浆液的扩散范围。

若供浆不及时或者套管被堵时，应采用间歇灌浆，利用冲击钻机在套管内部扫空到灌段底部以下的一米，再继续进行浆液的灌注。

五、分析高喷灌浆的施工过程和效果

由于地层经过可控性灌浆，因此已较为密实，所以造孔的钻进速度比较缓慢，根管比较困难，返渣中有大量的水泥结石，返水相对比上下游排小。人工填筑的地层当中很多孔不用灌浆就能成孔，在砂砾石地层，其可灌浆性比较差，以PVC管壁成孔为主。随着钻孔次序和顺序的增进，地层逐渐密实，返水逐步减少，钻进越发困难，这证明了经上下游排可控性灌浆处理之后，地层的密实性得到了比较好的改善。

经过上下游的可控性灌浆后，防渗轴线地层基本成墙，地层得以改善，说明高喷灌浆难以有效对地层进行充分切割混合搅拌，成墙的适应性比较差，但是高喷灌浆能够对可控性灌浆较差的部位进行补充，提高了防渗效果。

结束语：

总之，该水电站应用结合高喷灌浆和水泥灌浆防渗施工的方案后，取得了良好的防渗效果，在截留仅仅50天时间内就完成了防渗墙的施工，且防渗效果良好。这证明这种方案的应用效果和应用前景。

参考文献：

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