水泥-水玻璃灌浆在汪甸防护堤防渗处理中的应用

吴 毅

（湖南宏禹水利水电岩土工程有限公司 长沙市 410007）

1 工程概况

百色水利枢纽水库淹没区汪甸防护工程位于右江乐里河支流上，地处乐里河左岸汪甸乡政府后汪垌片一带，防护区保护耕地面积54 hm2（810亩）。2006年8月底～9月初库水位达到222 m高程时，发现东区防护堤基土渗水湿润严重，部分堤段（桩号1+715～2+155 m）排渗井出现涌水涌砂现象，在原水文站东面地形较低的地方（地面高程221 m以下）浸水严重，地面逐步产生沼泽化。当库水位进一步增加至正常库水位时，局部可能会出现管涌，严重危及到堤防安全稳定。针对防护堤出现的工程问题，经过多次勘察设计论证，防护堤基防渗处理时，上部填土层采用粘土回填，下部漂卵石层采用纯压式双液(水泥、水玻璃)帷幕灌浆，取得了较好的防渗效果。

2 防护堤基地质情况

防护堤基漂卵石层地质条件比较复杂，主要体现在：

（1）部分堤段漂卵石层漂卵石粒径较大，漂石、卵砾石、砂及泥混杂，分选性极差，结构松散渗透性强烈，导致钻进时无回水，造孔困难，灌浆时吸浆量大；

（2）部分堤身填土层结构松散，灌浆时常出现堤后浆砌石段漏浆等现象。

堤基防渗处理区主要地层自上而下为：

●堤防填土（QS）：红褐色、黄褐色粉质粘土及含碎石粉质粘土等，来源于阶地上的冲积层和附近的山坡上残坡积层。

● 粉质粘土（Qpal-2）：厚度（2～5）m，较密实。 可硬塑状态。 渗透系数 K=（5.84×10-6～6.45×10-5）cm/s。

● 含泥漂卵石层（Qpal-1）：厚（3.5～12.2）m。 结构松散，但无架空现象，局部泥质胶结，底部漂卵石含泥量较少，漂石分布不均一。 渗透系数 K=（1.68×10-3～1.12）cm/s。

●基岩为中厚层灰色砂岩夹浅灰色泥岩或与砂岩互层，隔水性能良好。

3 双液(水泥、水玻璃)帷幕灌浆施工工艺

双液（水泥、水玻璃）灌浆方法即利用水玻璃与水泥混合后的速凝特性，利用水玻璃掺量大小调整浆液凝固时间，使灌入的浆液具有可控性，能在预定的时间内达到初凝，防止浆液在漂卵石层渗流过远，以有限的灌浆材料形成有效的防渗帷幕，达到止水防渗的目的。

3.1 灌浆材料的配合比

本工程属于动水条件下漂卵石层帷幕灌浆，为控制浆液不致流失太远，必须使浆液在合适的时间内凝固。根据前期试验成果选择1∶1和0.8∶1两组水灰比分别掺加3%、5%、7%、10%的水玻璃四种不同掺量进行了浆液初、终凝时间、流动性、析水率的测定。可使用的配合比见附表。

附表 可使用的双液浆的配比和性能表

施工时，根据本工程的实际情况，采用4%的水玻璃掺量为基数，适时根据钻孔灌浆情况进行调整。

3.2 灌浆方法

双液帷幕灌浆采用依次加密法分二序施工，均采用自下而上分段灌浆法，段长0.5 m。灌段灌浆压力最大值不得超过0.6 MPa。

钻孔达到要求深度后，下入灌浆管至孔底（若垮孔，采用打杆法至孔底），然后用碎砾石回填孔内至含泥漂卵石层顶部，上部采用粘土填满灌浆管与孔壁之空隙，试压浆，当止浆效果较差时，再适度送入双液浆至孔口返浆为止，待凝（30～60）min，开始灌注。如果在上提灌浆管后，出现从灌浆管和土层间隙处出现冒浆，采取孔口返浆后待凝10 min左右的方法，使漏浆得到有效止浆。

3.3 双液帷幕灌浆实施过程中的特殊情况处理

灌浆过程中出现的特殊问题，在施工过程中不断总结，认真分析，针对不同的灌段采取不同的灌注措施，其评价如下：

（1）大量吸浆段。灌浆过程中大量吸浆段，灌入的浆量达到或超过设计确定的750 kg/m后，未出现减少迹象者，采取间歇待凝、加大水玻璃掺合比例、预埋灌浆管灌注等措施，直至灌段达到设计结束标准。其中平均单耗最大的孔1-I-341共灌入水泥15.6 t，达1 734.4 kg/m；1-I-339共灌入水泥14.98 t，平均单耗1 506.99 kg/m。灌注过程中，对防护堤迎、背水面均进行了观察，未发现漏浆现象。

（2）提高灌浆压力，加强对含泥量大的部位的灌注。在漂卵石层中含泥量大，漂石直径较大部位，为了确保帷幕灌浆效果，Ⅰ序孔施工采用0.6 MPa灌浆压力，在Ⅱ序孔及第2排孔灌浆时，将灌浆压力提高到（0.8～1.0）MPa。

（3）串浆孔。灌浆过程中若发现相邻钻孔串浆，当被串孔具备灌浆条件，则将被串孔段同时堵塞，一泵一孔进行灌注；若被串孔不具备条件，则将被串孔先行封堵，待灌浆孔结束后，再对串浆孔扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。此类现象出现较频繁，特别是在Ⅱ序孔施工时K236、K238；K242、K244；K252、K254 等都出现了串浆 。出现串浆后，立即采取措施：先将灌浆压力降低，然后用粘土球将被串孔填堵，孔口2 m用水泥加水玻璃封堵，待孔口封堵材料达到一定的强度后，再恢复串前压力继续灌注。施工证明此措施效果明显，大大减少了扫孔工程量，对灌浆效果基本无影响（后续检查孔成果显示，该部位渗透系数在（1.27×10－5～6.81×10－6）cm/s 之间，完全达到设计要求）。

4 灌浆效果评价

帷幕质量检查以检查孔注水试验成果为主，结合灌浆成果分析，进行综合评定。检查孔注水试验自上而下逐段进行，以（3～5）m的孔段长控制，合格标准为堤基漂卵石层灌浆后渗透系数应不大于1×10-4cm/s。检查孔施工在该部位灌浆完成14天后进行。检查孔数量按5%布置，布置部位为漏浆量大等具有代表性部位，本标段检查孔共布置了27个，注水试验59段。注水试验结果显示，帷幕线检查孔渗透系数最大值为1.04×10-5cm/s，最小值为9.97×10-6cm/s，完全满足防渗处理的技术要求。

5 结 语

采用水泥-水玻璃双液浆，价格低、料源丰富、无污染，液浆胶凝时间可在几秒至几十分钟之间随意调节，结石率 100%，结石体抗压强度可达（10～20）MPa以上，渗透系数大于1×10-7cm/s,在保证管路畅通、不堵塞孔的情况下，能使浆液在预期的时间内凝固,并形成规则的有效帷幕。

本工程含泥漂卵石层内渗透系数已达到 （6.95×10-2～1.12）cm/s，属于强透水层，针对本工程复杂的地质条件，灌浆过程中有针对性地采取了浓泥浆护壁造孔，灌浆时根据地层情况及时调整浆液浓度、水玻璃掺和量和一次性预埋射浆管等多种不同对象不同施工工艺，从根本上保证了帷幕灌浆的效果。

本次防渗处理效果显著，对在漂石、卵石等地层实施高喷灌浆防渗治理存在难度的工程，提供了经验。