学文网【摘要】：油车水库左岸防渗工程地质条件差，为岩溶发育强渗漏地层，经过水泥膨润土膏浆灌注成功解决了油车水库建设的这一重大技术性难题。本文重点介绍了水泥膨润土膏浆灌注的施工设备、工艺、各比级膏浆指标及变换原则和特大充填溶洞膏浆处理等方面的情况，为今后类似工程防渗处理施工提供一定的借鉴。
【关键词】岩溶 水泥膨润土膏浆 灌注
中***分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况及地质条件
油车水库位于江苏省宜兴市湖滏镇洑西涧上，东距湖滏镇4Km，距宜兴市22 Km。水库大坝为粘土心墙土坝，坝高28.6m，坝顶高程43.5m，大坝长度约1554m，水库正常蓄水位38.3m。三叠系上青龙组灰岩岩溶发育，透水性强，位于大坝坝基防渗帷幕靠近左岸部位。左岸防渗帷幕线全长2394m，基岩岩溶发育普遍，为工程防渗处理的重点部位。
左岸防渗线路上主要为第四系覆盖层(Q2pal、Q4apl)，下卧基岩为三叠系下统上青龙组(T1s)和下青龙组(T1x)地层。帷幕孔深60~85米，64.6%孔遇到溶洞，其中洞高小于3.0m的占90.91％，洞高大于3.0m的占9.09％；溶洞内多为粘土充填，少数无充填，其中有2个溶洞垂直高度达20米以上，其中1个无填充物；此外，沿结构面（裂隙或层面）的溶蚀现象也较普遍；其它岩溶类型如溶沟、溶槽、落水洞等；左岸帷幕线地质复杂，溶洞裂隙多，存在串通现象，溶洞裂隙最大串通长度达140m。
2、膏状浆液灌注的原因
纯水泥浆液在岩溶及裂隙发育的强渗漏地层中灌浆压力作用下流动性好，易出现浆液顺裂隙通道流走和远距离地面帽浆而难发现的情况，从而造成浆液浪费，投资成本增加。为保证工程质量、节约投资，在大量现场生产性试验的基础上，最终确定油车水库左岸帷幕灌浆采取：水泥膨润土膏浆堵漏+纯水泥形成帷幕的施工工艺。
3、水泥膏浆的材料及特性
膏状浆液是指水泥浆中掺入粘土、膨润土、粉煤灰或其他成分掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比、高黏度的膏状浆液（本文重点介绍纯水泥浆液中掺入膨润土的稳定性水泥膨润土膏状浆液），其基本特征是膏状浆液的剪切屈服强度值大于其本身重力的影响。
膏状浆液主要性能是其抗水流冲蚀性能和自堆积性能，可以用于节理裂隙开度较大的岩体或堆石体的灌浆，其流动性能符合宾汉流体特性。
4、水泥膨润土膏状浆液灌注施工的设备及工艺
4.1、设备配置
鉴于水泥膨润土膏浆的黏度大，在配置的时候普通的双层400L搅拌机难以在合理的时间内配置出合格的膏浆，经过大量的实验和多次改进，结合工程现场实际情况，研制了1200L立式高速膏浆搅拌机。根据前期现场施工灌浆情况，最终采用的施工设备配置为4台地质钻机配置2台3SNS型注浆泵和1台膏浆制浆机（基础局自制1200L立式搅拌机，搅拌速度120rad/min）。
4.2、钻孔
采用XY-2、XY-3型地质钻机，配Φ50mm钻杆，钻杆长度保证在3m以上，以保证垂直度，采用金刚石、合金钻头进行钻进。
4.3膏浆灌注
4.3.1膏浆灌注工艺：利用3SNS注浆泵采用“孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆法”进行灌注施工，段长根据地层具体情况而定。
4.3.2膏浆配置及灌注：水泥膨润土浆液配制所需的0.5：1.0的水泥原浆采用集中拌制，用3PN泵通过3寸钢管的循环管路或单管路输送至各个工作面，膏浆灌注时膏浆制浆机的搅拌桶内放入一定量原浆（桶内焊刻度控制），人工从膏浆制浆机边的堆放膨润土台子（用钢架管在每台膏浆制浆机边搭建高1.5m，长宽均2m的膨润土堆放平台）上将膨润土加至搅拌桶内搅拌，将拌制合格的膏浆利用自重自流的原理放到灌浆泵配置的低速搅拌机内，再用3SNS注浆泵打入各个灌浆孔内。各个比级膏浆的性能指标如表1。
表1 各个比级膏浆参数指标
5、灌注浆液变浆及待凝和灌注原则
5.1、当灌注0.5：1浆液30分钟注入率和压力变化不明显或灌浆压力突减的情况可变成的过渡浆液（水：水泥：膨润土=0.5：1.0：0.05）灌注，当过渡浆液灌注＜1000L或30min注入率和压力变化不明显时，可变为第一级膏浆灌注。
5.2、当压水压力达不到设计标准时，表明渗漏量较大，直接灌注膏状浆液，第一级膏浆灌注＜1000L或30min注入率和压力变化不明显时，可升高到第二级灌注，第二比级膏浆灌注2000L或30min注入率和压力变化不明显时，变浆到第三级，第三比级浆液灌注注入率和压力变化不明显时，累计灌注干料量1.5t/m控制待凝。
5.3、过渡浆液和各个比级的膏浆在注入率和压力有明显变化时，灌完槽内浆液即刻待凝，过渡浆液和膏状浆液待凝时间按16～24h控制(具体待凝时间可根据不同气温条件下现场浆液凝固时间试验确定)。
5.4、当膏状浆灌注结束后，进行压水试验，符合水泥浆灌注标准时，开始灌注水泥浆，按照水泥浆结束标准结束灌浆，不能达到灌注水泥浆标准时，继续灌注膏状浆，直到符合要求为止。
根据膏状浆灌注具体情况，膏状浆灌注可采用分级起压：压力控制可分为0.5MPa、1～1.5MPa、2～2.5MPa、3MPa等若干级。
6、特大溶洞及溶洞联通地段的处理
XDK39和XDK48两处溶洞垂直高度高达20米以上，特别是Xdk39处溶洞垂直高度达27.3米，局部地段溶洞连通，最大连通段长轴线100多米，岩溶充填物为流塑状。为了防渗幕体的很好形成，帷幕灌浆施工需将部分岩溶充填物进行置换。
6.1施工原理：在帷幕范围内布设置通气孔和灌浆孔，灌浆孔注入大量的灌浆材料，使用压力将部分岩溶充填物从通气孔挤出岩溶发育区域，施工原理***将***1-1
6.2施工方法
6.2.1通气孔钻孔
在岩溶发育地段，通气孔每4.0m一个，平行轴线布置，该孔直接钻孔至岩溶顶部，入岩溶发育部分0.5m。
6.2.2灌浆孔钻孔
帷幕灌浆孔按设计轴线布置，每4.0米一个，与通气孔成梅花型布置。该孔直接钻孔至岩溶底部，该灌浆孔专门为岩溶处理设置，上部基岩可不进行灌浆，岩溶处理完成后在进行常规帷幕灌浆处理。
6.2.3灌浆
几个灌浆孔同时进行灌注，灌浆时不限流、不限量、不限时，直到通气孔返浆为止。
6.3待凝标准
通气孔的返浆流动度与进浆流动度相同时立即待凝。
施工原理***将***1-1
7、灌浆效果
油车水库左岸防渗轴线2.3km全部处于岩溶发育地区，大小溶洞串通，通过膏浆灌注有效的控制了灌浆的扩散半径，油车水库左岸防渗工程膏浆灌注总计约63000t，形成了良好的阻水帷幕，蓄水后整个左岸未发生渗漏现象。
根据施工规范要求，帷幕灌浆施工完成后对灌浆质量进行钻孔取芯、压水检查。,检查孔岩芯中水泥结石众多，局部有膏浆柱状结石。左岸帷幕灌浆共计完成检查孔施工158个，完成压水134段次。其中透水率﹤1的有344段次，占总段数的25.60%；透水率1~3的有759段次，占总段数的56.47%；透水率3~5的有239段次，占总段数的17.78%；透水率﹥5的有2段次，占总段数的0.15%。
本工程帷幕灌浆共计80个单元。其钻孔孔序、孔深、孔位满足设计要求；灌浆的分段和段长、钻孔冲洗、孔斜、灌前和灌后压水试验数量、灌浆压力、浆液变换和结束标准、灌浆记录及封孔等均满足设计、规范要求，且资料齐全；检查孔压水成果优于设计标准。本工程帷幕灌浆80个单元，合格80个单元，合格率100%，优良75个单元，优良率93.75%。
8、结束语
宜兴油车水库左岸防渗工程是国内第一个通过大量膏浆灌注，使浆液在岩溶发育地层段的扩散度大大降低，在形成良好帷幕的同时大大节约了注入干料量，有效的解决了成本控制问题，且保证了帷幕质量，为今后类似岩溶发育地段帷幕灌浆施工提供了借鉴经验，值得推广。
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