富水砂卵石层地下动水条件下...堵漏灌浆技术研究及工程应用_杨学义.pdf

31322023 年 第 6 期 技术创新为此，本课题以流体力学、地下水动力学等理论为指导，1 引言随着我国国民经济建设的不断发展，地下工程项目越来越结合室内与现场试验。对不同防渗堵漏浆液固结体的微观形貌多，地下空间的开发向着更深、更大的方向迈进，所遇到的基进行研究，分析其扩散和胶凝堵水机制。以此为基础，在存有坑工程问题也愈加的复杂。其中，基坑开挖后，咬合桩止水帷渗、漏、涌水等问题的咬合桩止水帷幕现场，进行不同灌浆技幕渗、漏、涌问题颇为常见，且危害较大。无论涌水量大小，术的现场防渗堵漏试验施工，研究不同灌浆技术在动水条件因均可能直接或间接带来无法估量的灾难或损失。涌水量较大素影响下浆液的扩散和封堵规律。时，可在瞬间冲毁机器甚至造成人员伤亡；当涌水量较小时，2 材料与方法虽短期内无直接灾害性后果，但随着工程运营时间的持续，则2.1 试验材料与仪器试验材料：水泥浆、速凝剂、水玻璃。致使砂土流失量不断增大，导致地层沉降变形，甚至进而引发试验仪器：SIGMA 300 扫描电子显微镜；计时器等。工程结构的逐渐变形和破坏。面对此类工程地质灾害，岩土体2.2 室内实验防渗堵漏灌浆技术则较为有效的解决了该问题。（1）不同堵漏浆液的配置。为模拟现场防渗堵漏的实际情目前，在富水砂卵石层采用旋挖硬切削成孔的咬合桩止水况，本项目采用三种不同类型浆液制作防渗堵漏试块，分别为帷幕工程，旋挖施工由于机械本身的垂直度及桩位控制难度较水泥浆（水灰比0.5:1，下同）、水泥浆+速凝剂（速凝剂掺量大，咬合桩的咬合效果较差，导致基坑开挖后渗、漏、涌水等5%）、水泥浆+水玻璃（水泥浆:水玻璃=1:0.5）。工程问题频发；同时，硬切削成孔导致的咬合面冷缝的形成，（2）流动性实验。防渗堵漏浆液在砂卵石层孔洞中流动性为咬合桩止水帷幕渗水提供了通道。越强，在动水条件下，越难形成整体的防渗堵漏帷幕。为探明目前，对富水砂卵石层咬合桩止水帷幕防渗堵漏灌浆技术不同防渗堵漏浆液的流动性能，本项目通过测定500mL浆液在的研究较少，尤其是在动水条件下，不同浆液材料在富水砂卵5mm孔洞中的漏失量进行评估。石层中的扩散和胶凝堵水机制认识不足。在工程实践中，面对由表1可知，水泥浆在5mm孔洞中的漏失量大，约65.8%的咬合桩止水帷幕渗、漏、涌水等治理时，浆材的选择、灌浆参水泥浆液通过孔洞流失。而水泥浆+速凝剂漏失量显著减少，水数的选取、灌浆工程的实施往往是根据工程类比法来确定，难泥浆+水玻璃漏失量最少。免带有一定的盲目性。由图分析可知：（1）水泥浆凝固体放大至5000倍时，可见试样呈薄层状，为典型片状结构，层厚510m，该微观结构层与层之间的接触方式为面-面或点-面接触，接触不紧密，凝固之前抗动水冲刷能力差。且试块表面松散，细小的毛细管及微米级孔喉发育，透水性较强。（2）水泥浆+速凝剂凝固体放大至5000倍时，可见试样呈表1 不同浆液的漏失量 薄层状，为典型片状结构，层厚15m，该微观结构层与层之（3）动水冲刷实验。防渗堵漏浆液压入地层后，受动水冲间的接触方式为面-面接触，孔洞较大位置呈线状连接，连接力刷作用后，存在浆液被动水带走，无法形成完整的防渗堵漏体较弱，凝固之前抗动水冲刷能力较差。局部存在少量孔洞，透的现象。为探究不同防渗堵漏浆液在动水冲刷作用下的防流失水性较差。性能，本项目取上述配制的三种浆液各100g，静止4min后，采（3）水泥浆+速凝剂凝固体放大至5000倍时，可见试样呈用流量为10mL/s的稳定水流，水流落距10cm，对不同浆液进行整体状，该微观结构完整性好，表面光滑平顺，孔洞少，透水冲刷，每10s测定一次残余浆液量，实验结果见表2。性差，凝固之前抗动水冲刷能力强。2.3 现场试验本项目研究的防渗堵漏灌浆技术主要分为高压旋喷（水泥浆，水灰比0.5:1）、高压旋喷（水泥浆+速凝剂，速凝剂掺量5%）、双液注浆（水泥浆+水玻璃，水泥浆:水玻璃=1:0.5）三种。灌浆施工前后，对漏点的漏水流量进行测量对比，测量数表2 冲刷后的残余浆液量 据见表3，以评价不同灌浆技术的防渗堵漏效果。由表2可知，水泥浆在动水冲刷作用下，迅速流失，对动水冲刷的抵抗能力差；而水泥浆+速凝剂在动水冲刷作用下，虽然流失较缓，但随着时间延长，堵漏浆体最终流失殆尽，对动水冲刷的抵抗能力较差；水泥浆+水玻璃在动水冲刷作用下，堵漏浆体表面胶结松散的颗粒被冲刷带走后，堵漏浆体残余量趋于平衡，对动水冲刷的抵抗能力强。（4）扫描电镜实验。为了从微观角度观察堵漏浆体的堵漏机制及胶结状态，采用扫描电镜对三种浆液凝固后的试块进行扫描电镜分析（SEM），从而对防渗堵漏浆液的微观形貌特征表3 灌浆前后漏水流量对比 形成基本的认识。由表3可知，高压旋喷水泥浆，堵漏前后漏水流量变化较实验所用试块分别取自水泥浆（水灰比0.5:1，下同）、水小，大量的水泥浆在凝固前已被动水冲刷带走，无法形成完整泥浆+速凝剂（速凝剂掺量5%）、水泥浆+水玻璃（水泥浆:水玻的堵漏帷幕，堵漏效果差；高压旋喷（水泥浆+速凝剂），堵漏璃=1:0.5）凝固后的试块，送至实验室进行扫描电镜实验，获取前后漏水流量变化较明显，水泥浆+速凝剂在地层中能迅速初凝不同倍数的试样微观形貌照片。水泥浆（水灰比0.5:1，下形成完整的堵漏帷幕，但随着动水冲刷作用，初凝的堵漏体部同）、水泥浆+速凝剂（速凝剂掺量5%）、水泥浆+水玻璃（水分被动水携裹带走，形成漏水通道，影响堵漏效果；水泥浆+水泥浆:水玻璃=1:0.5）凝固后的试块的扫描电镜结果分别见图1、玻璃在地层中能迅速初凝形成完整的固结体，且具有一定的强图2、图3。度，动水的冲刷作用对初凝的固结体基本无影响堵漏效果好。3 结果与讨论（1）水泥浆+水玻璃混合后，能迅速初凝形成固结体，抵抗动水的冲刷。（2）水泥浆+水玻璃在地层中形成的固结体，抵抗动水的冲刷作用强，质量损失少，堵漏效果好。（3）水泥浆+水玻璃双液注浆的堵漏灌浆技术，适用于富图1 水泥浆凝固体5000倍 图2 水泥浆+速凝剂凝固体5000倍水砂卵石层地下动水条件下咬合桩止水帷幕的防渗堵漏，堵漏效果好。1 李术才,孙子正,等.基于裂隙动水注浆的水泥水玻璃 浆液相界面特征研究J.岩土力学与工程学报,2013,32:1640-1646.2 LI Shucai,SUN Zizheng.RESEARCH ON PHASE INTERFACE CHARACTERISTICS OF CEMENT-（下转26页）图3 水泥浆+水玻璃凝固体5000倍【参考文献】富水砂卵石层地下动水条件下咬合桩止水帷幕防渗堵漏灌浆技术研究及工程应用四川省川建勘察设计院有限公司 杨学义 宁 波 余德彬 朱金勇针对富水砂卵石层地下动水条件下咬合桩止水帷幕防渗堵漏灌浆等问题，采用室内实验研究与室外实践验证相结合、不同类型堵漏浆液相对比的方法，开展了不同堵漏灌浆技术的堵漏效果研究。首先，对不同浆液进行流动性、动水冲刷实验，分析其物理特性。其次，对不同浆液固化后的试块进行扫描电镜实验，以对其微观形貌进行对比分析，研究其扩散和胶凝堵水机制。再其次，在某咬合桩止水帷幕现场，进行不同灌浆技术的现场防渗堵漏试验施工，研究不同灌浆技术在动水条件因素影响下浆液的扩散、封堵规律和特征。最后，通过微观、现场试验相结合，筛选出适用于富水砂卵石层地下动水条件下咬合桩止水帷幕防渗堵漏灌浆技术。研究成果对于揭示适用于富水砂卵石层地下动水条件下咬合桩止水帷幕防渗堵漏灌浆技术具有重要意义，同时在解决其它类似复杂地下条件的防渗堵漏问题方面也具有一定参考价值。31322023 年 第 6 期 技术创新为此，本课题以流体力学、地下水动力学等理论为指导，1 引言随着我国国民经济建设的不断发展，地下工程项目越来越结合室内与现场试验。对不同防渗堵漏浆液固结体的微观形貌多，地下空间的开发向着更深、更大的方向迈进，所遇到的基进行研究，分析其扩散和胶凝堵水机制。以此为基础，在存有坑工程问题也愈加的复杂。其中，基坑开挖后，咬合桩止水帷渗、漏、涌水等问题的咬合桩止水帷幕现场，进行不同灌浆技幕渗、漏、涌问题颇为常见，且危害较大。无论涌水量大小，术的现场防渗堵漏试验施工，研究不同灌浆技术在动水条件因均可能直接或间接带来无法估量的灾难或损失。涌水量较大素影响下浆液的扩散和封堵规律。时，可在瞬间冲毁机器甚至造成人员伤亡；当涌水量较小时，2 材料与方法虽短期内无直接灾害性后果，但随着工程运营时间的持续，则2.1 试验材料与仪器试验材料：水泥浆、速凝剂、水玻璃。致使砂土流失量不断增大，导致地层沉降变形，甚至进而引发试验仪器：SIGMA 300 扫描电子显微镜；计时器等。工程结构的逐渐变形和破坏。面对此类工程地质灾害，岩土体2.2 室内实验防渗堵漏灌浆技术则较为有效的解决了该问题。（1）不同堵漏浆液的配置。为模拟现场防渗堵漏的实际情目前，在富水砂卵石层采用旋挖硬切削成孔的咬合桩止水况，本项目采用三种不同类型浆液制作防渗堵漏试块，分别为帷幕工程，旋挖施工由于机械本身的垂直度及桩位控制难度较水泥浆（水灰比0.5:1，下同）、水泥浆+速凝剂（速凝剂掺量大，咬合桩的咬合效果较差，导致基坑开挖后渗、漏、涌水等5%）、水泥浆+水玻璃（水泥浆:水玻璃=1:0.5）。工程问题频发；同时，硬切削成孔导致的咬合面冷缝的形成，（2）流动性实验。防渗堵漏浆液在砂卵石层孔洞中流动性为咬合桩止水帷幕渗水提供了通道。越强，在动水条件下，越难形成整体的防渗堵漏帷幕。为探明目前，对富水砂卵石层咬合桩止水帷幕防渗堵漏灌浆技术不同防渗堵漏浆液的流动性能，本项目通过测定500mL浆液在的研究较少，尤其是在动水条件下，不同浆液材料在富水砂卵5mm孔洞中的漏失量进行评估。石层中的扩散和胶凝堵水机制认识不足。在工程实践中，面对由表1可知，水泥浆在5mm孔洞中的漏失量大，约65.8%的咬合桩止水帷幕渗、漏、涌水等治理时，浆材的选择、灌浆参水泥浆液通过孔洞流失。而水泥浆+速凝剂漏失量显著减少，水数的选取、灌浆工程的实施往往是根据工程类比法来确定，难泥浆+水玻璃漏失量最少。免带有一定的盲目性。由图分析可知：（1）水泥浆凝固体放大至5000倍时，可见试样呈薄层状，为典型片状结构，层厚510m，该微观结构层与层之间的接触方式为面-面或点-面接触，接触不紧密，凝固之前抗动水冲刷能力差。且试块表面松散，细小的毛细管及微米级孔喉发育，透水性较强。（2）水泥浆+速凝剂凝固体放大至5000倍时，可见试样呈表1 不同浆液的漏失量 薄层状，为典型片状结构，层厚15m，该微观结构层与层之（3）动水冲刷实验。防渗堵漏浆液压入地层后，受动水冲间的接触方式为面-面接触，孔洞较大位置呈线状连接，连接力刷作用后，存在浆液被动水带走，无法形成完整的防渗堵漏体较弱，凝固之前抗动水冲刷能力较差。局部存在少量孔洞，透的现象。为探究不同防渗堵漏浆液在动水冲刷作用下的防流失水性较差。性能，本项目取上述配制的三种浆液各100g，静止4min后，采（3）水泥浆+速凝剂凝固体放大至5000倍时，可见试样呈用流量为10mL/s的稳定水流，水流落距10cm，对不同浆液进行整体状，该微观结构完整性好，表面光滑平顺，孔洞少，透水冲刷，每10s测定一次残余浆液量，实验结果见表2。性差，凝固之前抗动水冲刷能力强。2.3 现场试验本项目研究的防渗堵漏灌浆技术主要分为高压旋喷（水泥浆，水灰比0.5:1）、高压旋喷（水泥浆+速凝剂，速凝剂掺量5%）、双液注浆（水泥浆+水玻璃，水泥浆:水玻璃=1:0.5）三种。灌浆施工前后，对漏点的漏水流量进行测量对比，测量数表2 冲刷后的残余浆液量 据见表3，以评价不同灌浆技术的防渗堵漏效果。由表2可知，水泥浆在动水冲刷作用下，迅速流失，对动水冲刷的抵抗能力差；而水泥浆+速凝剂在动水冲刷作用下，虽然流失较缓，但随着时间延长，堵漏浆体最终流失殆尽，对动水冲刷的抵抗能力较差；水泥浆+水玻璃在动水冲刷作用下，堵漏浆体表面胶结松散的颗粒被冲刷带走后，堵漏浆体残余量趋于平衡，对动水冲刷的抵抗能力强。（4）扫描电镜实验。为了从微观角度观察堵漏浆体的堵漏机制及胶结