专利名称：第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及水电、交通、矿山、地灾治理工程内学科的岩土工程领域，具体涉及到大坝、水库、矿山、建筑基坑、地下工程、地灾治理等工程地基内的含有强透水地层的防渗、 堵漏灌浆和工程应急加固处理的第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺。
背景技术：
对第四系强透水地层和岩溶地基内涌、突水治理及渗漏水应急工程处理经常在施工中要求见效快，且环保经济，以提高整体工程效益。以前国内外主要采用的常有排水法、 防渗墙法和常规灌浆方法。其中，排水法容易引起大范围地层失水、地面及周边构筑物下沉、地表水干涸、地面开裂甚至引发新的地质灾害，周期长，效果十分有限。砼防渗墙是通过采用相应机械先开挖成槽，再往槽段内浇筑混凝土，使之形成连续的砼防渗墙，以阻止水体外泄与渗漏。防渗墙槽体开挖需要一定的时间，槽段形成后，含水层内水体在水头作用下会迅速向槽段内排溢，极易造成槽段墙体垮塌，成槽难度极大，此外，砼浇筑过程中，还会受到水头的顶托和水流的冲刷，使砼浇筑不密实、离析，起不到防渗堵漏的效果。该方法不适宜松散强透水层内的防渗堵漏施工。常用的灌浆方法有高压喷射法、常规灌浆法。高压喷射灌浆方法系在钻孔内利用高压水或高压浆流对土体进行切割，并用水泥浆液与切割后的土体充分拌合形成水泥土混合体，各灌孔桩墙相互搭接起到整体防渗作用。由于高喷防渗墙整体形成受下列因素控制 钻孔斜度、孔深、切割水压力、浆体的凝结速度、地下水流的淘蚀作用、墙体的连续性。其中尤其是地下水水流的作用最不利墙体连续形成，即当水头较高时，由于高喷时孔口敞开，喷入的浆土混合液在水流作用下，从薄弱部位被孔内承压水流带走，造成墙体不连续，导致整体防渗效果差。因此高喷灌浆很难在强透水层内地下水快速流动条件下形成连续墙体，达不到在该地层防渗堵漏的效果。常规帷幕灌浆是采用钻孔利用水泥浆或粘土水泥浆用泵送入灌段，充填土层中的孔隙，然后成排连续形成帷幕，阻止水体外泄，这种方法在透水性强烈的含水层内，受灌范围广，浆材耗量大，浆液会在透水性强的层次扩散远，很难在垂直方向形成连续幕体，施本成本高，防渗效果差，很难适宜松散含水层内快速防渗堵漏帷幕的施工，满足不了强透水地层防渗的需要。
发明内容
为了满足松散强透水地层防渗堵漏工程施工和应急工程处理需要，针对已有技术在处理地基涌突水问题中存在的不足，本发明提供了一种新的应用于强透水地层防渗、堵漏、灌浆的浆液材料施工工艺，针对强透水性地层内渗漏量大、地下水流速快的特点，进行防渗堵漏灌浆施工，能快速达到良好的防渗、堵漏效果。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现
3第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺，灌注浆液的流动度为60 200mm (用圆盘法所测得，参照规范GB/T 8077，下同)，采用灌浆压力为0. 5 5. OMPa ；采用的施工方法为自下而上、分段、高压挤入控制灌浆，用以形成有效止水幕体或堵体。其中，灌浆材料可以是水泥、粘土、淤泥、矿渣、粉煤灰、水淬炉渣、水玻璃、粉质粘土、硫铝酸盐、三乙醇胺中的一种或几种与水混合后形成。利用浆体自凝或填土封闭，通过自下而上分段、脉动高压挤入可控灌浆，对强透水性地层进行防渗堵漏灌浆形成防渗帷幕体，达到快速防渗堵漏的目的。本发明所述的地层是指渗透系数大于广10_3cm/s的砂卵石、漂卵石、人工填土等松散块径粗大的强透水地层。本发明中，灌浆压力随灌浆序次加密，灌浆压力逐序提高；灌入量大和流动度好的浆液灌浆压力小，灌入量少和流动度小的浆液灌浆压力则大。本发明所使用的浆液具有较好的粘塑性，在出浆口处，灌浆压力大于浆液的内聚力和透水地层孔隙中的阻力，将浆液挤入孔隙中；在浆液离开出浆管口到灌浆压力已衰减至小于浆液的内聚力和透水地层孔隙中的阻力时，浆体停止移动，从而达到控制浆液扩散半径，形成有效的防渗体或堵体的目的。灌浆过程中以浆液被高压挤入松散地层孔隙内的作用为主，以劈裂、挤密作用为辅。挤入作用与现有施工中的渗透、挤密、劈裂灌浆作用机理不一样，挤入是将具有一定粘塑性的浆体，通过灌浆压力挤入到透水性地层中，与渗透作用机理不一样，浆液的渗透半径可控。本发明挤入作用与挤密作用的不同点是，挤密作用是通过压力将浆体挤密地层中的孔隙作用为主；而劈裂作用是指以劈裂地层作用为主，对地层产生新的劈裂，浆液在地层中形成若干条浆脉。有益效果本发明针对强透水性地层内渗漏量大、地下水流速快的特点，进行防渗堵漏灌浆施工，能快速达到良好的防渗、堵漏效果。
具体实施例方式下面举实例对本发明进行详细描述。实施例一某帷幕灌浆工程
工程概况某过江隧道工程洞口处的覆盖层为粉质粘土、砂卵石，下部为泥岩。地下水位高，涌水量大，其渗透系数达0. lcm/s以上。施工工法在距洞口周边40mX IOm的范围内布置矩形帷幕孔，灌浆孔间距1.0m， 帷幕深入强风化层0. 5m，工艺所使用的灌浆浆液的流动度为150mm ；灌浆压力为2. OMPa ；采用的施工方法为无塞触变浆体封闭、自下而上、分段、挤入渗透。采用主材为水泥、粉煤灰、 粉质粘土、水玻璃。施工效果采用双液灌浆设备系统，将水泥、粉煤灰、粉质粘土为主材，外掺水玻璃，在孔外混合形成流动度为120mm的浆液。再通过注浆管均勻的注入地层中，浆液挤入作用为主的方式，填充到砂卵石内的孔隙中洞，并利用浆液的粘塑性和内磨擦力，使浆液控制在有效的扩散范围内，形成一道隔水性能良好的防渗止水帷幕，阻隔了在砂卵石层内隧洞斜洞与周边阶地内砂卵石的水力联系。
实施例二 某应急防渗处理工程
工程概况某保护区应急防护提基土出现渗渗破坏严重，部分提段排渗井已出现涌水涌砂现象，经勘测，提基含泥漂卵石层内渗透系数已达到6. 95\10-2 1.68\10_1(^/8，属于强透水层，必须进行有效的防渗处理，才能保证保护区的安全。施工工法本工程防渗帷幕施工的主要目的是截住提基内渗漏。针对这一目的，采取的主要施工方法为采用水泥、粘土、硫铝酸盐水泥、矿粉、水等材料，形成初始流动度为 160mm的浆液。采用的施工方法为无塞触变浆体封闭、自下而上、分段、挤入渗透灌浆，灌浆压力为2MPa。施工效果采用单液灌浆设备系统，将上述流动度的浆液，通过注浆管均勻的注入地层中，浆液以挤入、填充的方式，填充砂卵石内孔隙空洞。工程的渗透系数达到了小于 IXlO-Ws的要求。实施例三某基坑应急堵漏处理工程
工程概况该工程为水电站基坑，当基坑开挖至距河面水头15m后，从一期纵向围堰岩溶洞隙内出现了 5m3/S，4小时内将基坑全部淹没。根据这一紧急情况，结合工程地质条件特点，采用水泥、水玻璃速凝高强度浆液，无塞触变浆体封闭、自下而上分段灌浆，灌浆压力为 4I\ffa。施工效果通过40天的工期，灌入水泥3000吨，水玻璃150吨后，漏水通道被成功
封堵，基坑漏水消失，取得良好工程效果。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺，其特征在于，对强透水性地层使用的环保经济型的灌浆材料；浆液流动度为60 200mm ；灌浆压力为0. 5 5. OMPa ； 采用的施工方法自下而上、分段无塞止浆、高压可控挤入灌浆，用以形成有效止水幕体或堵体。
2.根据权利要求1所述的第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺，其特征在于，所述的地层是指渗透系数大于广10_3cm/s的砂卵石、漂卵石、人工填土等松散块径粗大的强透水地层。
3.根据权利要求1所述的第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺，其特征在于，所述灌浆材料可以是水泥、粘土、淤泥、矿渣、粉煤灰、水淬炉渣、水玻璃、粉质粘土、硫铝酸盐、三乙醇胺中的一种或几种与水混合后形成。
全文摘要
第四系强透水性地层的可控防渗堵漏挤入灌浆止水工艺，提供了一种利用浆液较小的流动度控制浆液的扩散半径，通过分段、自下而上、高压挤入灌浆，使浆体挤入透水层内封堵透水孔隙形成防渗帷幕体，达到阻隔强透水地层的目的新型灌浆工艺，主要包括了适应强透水地层防渗堵漏止水的灌浆工艺以及参数，本发明主要应用于渗透系数为1~1×10-3cm/s以上强透水地层的防渗及水利水电工程中基坑涌突水、岩溶突水、围堰体及基础止水、露天矿山边坡内止水、供水工程泵站基础涌水、桥梁基坑涌水、高层建筑基坑涌水、过河建筑物基础、隧洞的突水等工程的应急堵漏处理。
文档编号E02D19/16GK102174818SQ20111007395
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者吴毅, 唐向阳, 宾斌, 彭春雷, 贺茉莉, 赵铁军, 龚高武 申请人:湖南宏禹水利水电岩土工程有限公司