— 強透水地層可控擠入復(fù)合膏漿防滲灌漿新技術(shù) —

1.適用范圍

適用于松散軟弱強透水地層的防滲、加固處理。如第四系人工堆積的塊、碎石，沖洪積砂層、礫石層、卵石層、漂卵石層，巖溶洞穴堆積，強風(fēng)化以上破碎巖體，斷層破碎帶、裂隙密集帶等散體結(jié)構(gòu)，孔隙度大，連通性好、透水性強烈地層的防滲加固處理。

2.技術(shù)特點

1）采用可控擠入復(fù)合膏漿防滲灌漿技術(shù)對松散強透水地層進(jìn)行防滲灌漿處理，能快速形成較為完整的防滲帷幕體，其滲透系數(shù)小于1.0×10^-4cm/s，具有見效快、可靠、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢。

2）采用可控擠入復(fù)合膏漿防滲灌漿技術(shù)進(jìn)行灌漿時，工藝簡便、過程易控、工程質(zhì)量能得到可靠保證。

3）可控擠入復(fù)合膏漿防滲灌漿技術(shù)施工深度已達(dá)到80m以上。

4）可控擠入復(fù)合膏漿防滲灌漿采用的灌漿漿材為粘土復(fù)合膏漿，原材料來源廣泛，成本低；具有良好的水下抗分散性、抗沖蝕稀釋性能；

5）漿液在混合后早期塑性強度上升快，15分鐘到2小時內(nèi)處于膏狀，灌漿時具有足夠的灌漿實施時間。

3.工藝原理及優(yōu)點

可控擠入復(fù)合膏漿防滲灌漿技術(shù)是一種可控制性灌漿技術(shù)。通過一次性成孔、自下而上分段、高壓、限量灌漿，形成豎直方向上的阻水幕體。

以粘土為主的膏狀漿液，漿液流動度（用圓盤法所測得，參照規(guī)范GB/T 8077）控制在80～130mm之間，采用高壓力、大流量的膏漿泵，在鉆孔內(nèi)逐段高壓擠入粘土復(fù)合膏漿。利用漿液自身較大的內(nèi)摩擦阻力與灌漿壓力平衡的特性，通過控制灌漿壓力實現(xiàn)灌入量可控；

采用專門的灌漿工藝、材料，對于強透水地層防滲、加固具有如下優(yōu)勢：

1）可以根據(jù)地層的可灌性，隨時調(diào)整漿液的流動度和工藝參數(shù)，控制灌入量和擴(kuò)散半徑。一般而言，對于砂層、砂礫石層或卵石層等可以調(diào)節(jié)漿液的流動度在100～130mm，主要以擠入方式進(jìn)行灌漿；對于土洞中的流塑、軟塑狀土?xí)r，可以調(diào)節(jié)漿液的流動度在60～80mm，灌入量根據(jù)地層孔隙率大小可和工程重要性進(jìn)行任意調(diào)整。

2）灌漿工藝簡單。在灌漿過程中，利用漿體自身內(nèi)摩擦力阻擋后續(xù)漿體返漿，不需要專門封孔，攻克了松散地層栓塞難以止?jié){的難題；通過自下而上、分段提管灌漿、全孔一次灌注，使灌漿過程連續(xù)，同時能均勻形成豎直方向上的防滲固結(jié)體，同時對周邊地層起到壓密作用，使地層形成良好復(fù)合防滲幕體。

3）材料價格成本低。粘土復(fù)合膏漿采用以粘土為主，粘土固化劑、速凝劑及少量的增稠劑。粘土可就地取材，節(jié)能環(huán)保。粘土復(fù)合膏漿相對于水泥漿體或其它漿體，在相同的結(jié)石體體積下，成本降低30%以上；滲透系數(shù)更低，耐久性更好。

4.主要材料與設(shè)備

4.1材料

1）原材料

粘土、粘土固化劑、硫鋁酸鹽水泥、增稠劑等。

2）漿液性能

要求漿液在配制完成10分鐘后，其流動度為80～130mm，漿液結(jié)石體無側(cè)限抗壓強度（28天）為0.8～3MPa，抗?jié)B系數(shù)小于10^-6cm/s。

4.2 設(shè)備

鉆機(jī)：HGY-200C；粘土復(fù)合制漿機(jī)：NTJ-I型；膏漿泵：GMJB等等。

5.應(yīng)用工程實例

5.1南水北調(diào)中線一期工程總干渠Ⅳ渠段鶴壁Ⅲ標(biāo)段

5.1.1工程概況

鶴壁段Ⅲ標(biāo)渠道樁號約Ⅳ171+000～Ⅳ173+000范圍內(nèi)，在渠道底板以下1～2m，渠道底板以上約4m左右范圍內(nèi)為砂礫石層,滲透系數(shù)K＝5.8×10-2～1.6×10^-1cm/s，屬強透水性地層,初步設(shè)計階段預(yù)測多年平均水位86.941m~89.520m、預(yù)測最高水位92.185m~93.022m。均高于渠道底板，施工期降水施工將對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響,并直接影響群眾生產(chǎn)生活用水。

本次設(shè)計處理范圍為樁號IV171+160~IV172+896渠道，長度1736m。

根據(jù)方案比選和生產(chǎn)性試驗成果，本工程選用可控膏漿灌漿帷幕方案。

灌漿帷幕布置在渠道兩側(cè)一級馬道▽97.5m平臺上。按雙排布置，孔距2.5m，排距1.0m，鉆孔終孔孔徑≥φ75mm，梅花型錯位布置。根據(jù)地層變化情況調(diào)整灌漿深度及范圍，灌漿深入第⑥層卵石層以下泥灰?guī)r(粘土巖)內(nèi)不小于0.5m，灌漿頂部高程進(jìn)入第⑤層卵石層頂部粘性土層內(nèi)不小于1.0m，灌漿頂部高程以上空孔段采用灌漿材料回填密實。

5.1.2灌漿主要材料

采用試驗確定的低流動性復(fù)合漿材作為灌漿主要材料。漿材材料主要由粘土，加入適量水泥、固化劑和改性劑組成。

5.1.6主要施工工藝

1、鉆孔

帷幕灌漿鉆孔采用分兩序加密的原則進(jìn)行，雙排孔先施工外側(cè)排再施工內(nèi)側(cè)排；終孔孔徑不少于φ75mm；鉆孔深度深入第⑥層卵石層以下泥灰?guī)r(粘土巖)內(nèi)不小于0.5m；

鉆孔施工采用地質(zhì)鉆機(jī)跟管配合泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)或潛孔鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)；

2、灌漿

防滲可控灌漿采用“孔內(nèi)漿體自凝封閉、自下而上分段純壓式可控灌漿法”。灌漿頂部進(jìn)入壤土層內(nèi)1.0m，底部深入巖層（泥灰?guī)r或粘土巖）0.5m。

灌漿壓力：0.8-2.0mpa

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到設(shè)計壓力上限，達(dá)到最小注漿量，結(jié)束本段灌漿上提；達(dá)到設(shè)計壓力下限，注入量達(dá)到設(shè)定控制標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束本段灌漿上提。

5.1.7工程效果

灌前:鉆進(jìn)時回水流失嚴(yán)重，有部分無回水，孔壁嚴(yán)重掉塊、垮塌、卡鉆，難以成孔，施工速度緩慢，滲透系數(shù)K=3.08-3.69X10^-2cm/S。

灌后:鉆進(jìn)平穩(wěn)，回水正常，無垮孔現(xiàn)象，鉆進(jìn)施工速度快。芯樣可見漿液與卵石結(jié)合體，膠結(jié)密實，滲透系數(shù)K=1.148-3.52x10^-4cm/s；說明卵石層及膠結(jié)體中的孔隙經(jīng)過灌漿后，被膏漿擠密充實，地層的完整性得到了改善，滲漏通道被有效封堵，施工開挖證實渠底滲流量均達(dá)到了設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn),確保了施工的順利進(jìn)行;通過質(zhì)量檢查說明:灌漿效果明顯,完全達(dá)到設(shè)計要求。

本工藝在卵石層防滲帷幕應(yīng)用，較好地解決了常規(guī)灌漿工藝對卵石層塌孔嚴(yán)重、鉆進(jìn)成孔困難、漿液擴(kuò)散不均一、難以形成有效防滲帷幕、材料消耗大等一系列灌漿技術(shù)難題。