偏铝酸钠膏浆在防渗工程中的应用

殷银蕊+包志军

摘 要：在围堰防渗和基础防渗工程中，一般采用水泥浆、水泥粘土浆或添加剂等作为灌浆材料，效果明显。但对于渗漏通道开度较大的基础灌浆和土石围堰，一般的水泥灌浆很难满足要求，而且成本高，工期长。本文重点通过介绍偏铝酸钠膏浆的特性以及在防渗工程中的实际应用，以达到能够在土石围堰填筑体和深厚覆盖层防渗工程中的广泛应用。

关键词：膏浆；防渗；应用

中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0101-01

1 概述

在围堰防渗和基础防渗工程中，一般采用水泥浆、水泥粘土浆或添加剂等作为灌浆材料，效果明显。但对于渗漏通道开度较大的基础灌浆和土石围堰，一般的水泥灌浆很难满足要求，而且成本高，工期长。而加入偏铝酸钠的膏浆具有遇水不分散、抗水流冲释、凝结时间可控以及节省投资等优点，已被应用于工程实际，并取得了明显的经济效益和社会效益。

2 偏铝酸钠膏浆特性

偏铝酸钠膏浆是指在水泥中掺入粘土、膨润土而构成的低水灰比膏状浆液，其基本特性是浆液的初始剪切屈服强度值可以克服其本身重力的影响，有塑性粘度，状似牙膏，具有自堆积性能，流动性较小，其流动性符合宾汉流体特性，具体如下。

（1）抗水流冲释性能。加入粘土、膨润土的偏铝酸钠膏浆具有粘接作用和抗渗透作用，使其不易产生离析，能够自成一个整体。由于偏铝酸钠膏浆的剪切屈服强度在50Pa以上，且随着时间增加，剪切屈服强度逐步增大，提高了浆体的抗冲刷能力。（2）流动特性和扩散特性。偏铝酸钠膏浆具有典型的宾汉流体特性。偏铝酸钠膏浆灌浆时，会形成明显扩散前沿，在其后面的裂隙就会被膏浆完全填满，在水泥凝固以后，膏浆就形成坚硬而密实的水泥结石。（3）触变性。偏铝酸钠膏浆具有触变性质，若承受的推力大于其自身的屈服强度，偏铝酸钠膏浆将产生流动，膏浆将呈现典型的流体性质，一旦小于其自身的屈服强度，膏浆的粘度得到恢复，表现出一定的固体性质，从而提高了浆体的稳定性，利于灌浆过程的控制。（4）时间可控。偏铝酸钠膏浆根据掺量的不同，可以控制其初凝时间（为利于施工操作，一般控制在5-30min内），从而防止了浆体流失过远，减少了浆材的浪费。

3 偏铝酸钠膏浆在工程中的实际应用

偏铝酸钠膏浆已作为封闭材料、灌浆材料成功的应用于开度较大的基础灌浆和土石围堰灌浆。

3.1 偏铝酸钠膏浆在托口水电站中的应用

托口水电站坝址位于湖南省洪江市境内，库容12.49亿m3，装机容量830MW，该地块地层具有以下特点结构具有软硬不均、裂隙发育、解理密集、溶蚀疏松、岩溶发育、中等透水等多种组合不良地质特征。

（1）岩（土）体孔隙率较大，强风化岩体细小裂隙密集发育。溶蚀现象突出，岩（土）体松散，溶蚀洞隙、沟槽极为发育，孔深最深达140米，成孔极为困难。（2）石膏类封孔材料，只适用于无地下水情形。（3）A、B料初凝前止浆作用很差，终凝时间段，强度增长过快，极易造成钻杆抱死，严重影响施工；（4）加入水泥量2%的偏铝酸钠封闭材料塑性较大，强度不高，既能替代灌浆塞封至灌浆段以上，又能在自下而上提升灌注（连续或间隔提升）过程中被劈裂，能够满足连续对灌浆段实施均匀有效的控制性灌浆。

通过选取偏铝酸钠膏浆作为浆体封闭材料，极大地提高了施工进度和施工质量，在6个月内完成了约63000m的帷幕灌浆，经压水检查灌浆质量全部合格，按期完成了工程，受到了业主的极力表扬。

3.2 偏铝酸钠膏浆在东北某水库项目的应用

水库工程位于辽宁省境内，进水口围堰长81.7m，顶宽13.0m，最大堰高31.6m，围堰地质情况分为2部分。

（1）水上部分的围堰填筑体由洞挖石（花岗岩）渣料、砂砾土料、风化料（含黄泥、沙）等组成，由于填筑时为冬季，水下部分空腔内存有大量裹着冰块的石料，造成围堰体空腔很大，石料填筑也未经过碾压，存在大量空腔，造成成孔极为困难，而且普通浆液灌注量无法预估，投入成本很大。

（2）围堰水下部分1.0～1.5m范围内含有由有机物和无机物组成的沉积层，多为冲积物组成。

针对此土石围堰的情况，采用常规“分段下塞灌浆法”、“袖阀管灌浆法”、“拔管灌浆法”和“孔口封闭灌浆法”等灌浆工艺，不仅耗浆量极大，在规定工期内不能满足工期要求。通过借鉴托口封闭材料的经验，最终确定了套管灌浆工艺和偏铝酸钠膏浆作为灌浆材料，灌浆材料是在膨润土浆液中加入2%。的偏铝酸钠，浆液水灰比采用1：1：11，以偏铝酸钠膏浆作为土石围堰灌浆材料，共计完成膏浆孔2排，钻孔3416.5m，灌入水泥量4635.49t。通过取芯、跨孔声波测试、压水试验等检查，围堰灌浆工程满足设计要求，工程优良率达到100%，节省了约100万元，按期完成了工期。

4 结语

针对不同开度的渗漏通道、不同流速、不同流量的基础渗漏灌浆，可以结合施工工艺和調整偏铝酸钠加入量来配置合适的偏铝酸钠膏浆，从而可以避免普通水泥浆液的无效灌注、成本较大和工期较长的缺点。偏铝酸钠作为粉末状物质，在浆液中加入量不仅少，宜控制，而且成本低，极大的提高了施工效率，降低了成本，在土石围堰填筑体和深厚覆盖层等防渗工程中得到广泛运用。

参考文献

[1]DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.

[2]大坝基岩灌浆（孙钊著）.