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水泥、水玻璃浆液在锦屏工程涌水封堵中的应用 摘要：水泥、水玻璃双液浆是以水泥和水玻璃作为灌浆材料的主剂，按要求的比例同时注入双液混合器内使其充分混合形成双液浆。这种双液浆具有价格便宜、无毒、凝结时间短、速度快、结石强度高等特点，不仅具有水泥浆液的优点，而且还有化学浆液的一些特性，凝结时间可以从几秒钟到几十分钟任意调节，灌后结石率可达100％，可灌性比纯水泥浆明显提高。在锦屏水电工程辅助洞(东端)涌水封堵灌浆施工过程中。采用水泥、水玻璃双液浆对涌水进行封堵，实践证明，封堵处理效果显著。对施工过程作了详细介绍，可供同类工程参考。 关键词：水泥、水玻璃双浆液；灌浆；堵水；锦屏工程 中图分类号：TV543．3 文献标识码：A 文章编号：1001—4179(2009)21—0032—03 锦屏水电工程交通辅助洞由2条平行的单车道隧洞(A、B洞)组成，是锦屏一级、二级水电站前期工程的关键项目。其主要作用是沟通锦屏水电工程东、西端的交通，并兼做超前地质勘探。 锦屏辅助洞具有大埋深、高地应力、高压大流量涌水等特点，是属于颇具挑战性的世界级工程。自2005年1月8日在东端B洞遇到高压涌水以来，锦屏辅助洞东端A、B洞多次出现大流量涌水，流量一直稳定在7 800 L／s左右，工程施工一度严重受阻。根据“预案在先、快速掘进、择机封堵、堵排结合”的原则，经过反复研究并结合工程实际，选择水泥、水玻璃双浆液注入渗水岩体进行封堵，是锦屏辅助洞东端堵漏灌浆的主要方法之一。至2008年l2月底，辅助洞东端涌水封堵灌浆工作取得了阶段性成功。 水泥、水玻璃双浆液是以水泥和水玻璃作为灌浆材料的主剂，按要求的比例同时注入双液混合器内使其充分混合形成双浆液。这种双浆液具有价格便宜、无毒、凝结时间短、速度快、结石强度高等特点，不仅具有水泥浆液的优点，而且还有化学浆液的一些特性，例如它的凝结时间可以从几秒钟到几十分钟任意调节，灌后结石率可达100％，可灌性比纯水泥浆明显提高。 1 水泥、水玻璃双浆液性能试验研究 1．1 水泥、水玻璃双浆液试验 在锦屏辅助洞及锦屏二级水电站引水隧洞的涌水处理过程中，对水泥、水玻璃双浆液特性进行了试验，部分试验成果如表1。 表1 水泥、水玻璃双浆液试验成果(部分) 1．2 水泥、水玻璃双浆液试验成果分析 水泥、水玻璃双浆液的性能取决于水泥浆的水灰比、水玻璃模数和浓度，以及水玻璃与水泥二者的比例。根据图1所示浆液中水玻璃含量与凝结时间关系[1]，水玻璃的掺入量一般在水泥浆体积的25％一60％之间时，凝结时间较短、变化平缓。 图1 浆液中水玻璃含量与凝结时间关系 水泥、水玻璃双浆液试验成果表明，水泥、水玻璃双浆液的凝结时间呈以下规律： (1)水玻璃模数较大时，SiO2含量高，凝结时间短，结石强度高；水玻璃模数较小时，SiO2含量低，凝结时间相对较长，结石强度较低。 (2)其它条件相同时，随水泥浆浓度的增加，凝结时间缩短。 (3)其他条件相同，水玻璃浓度为30°～50°Be′时，水玻璃浓度减小，凝结时问缩短。 (4)其他条件相同时，水玻璃与水泥的体积比在0．3：1～1：1范围内时，水玻璃用量较少，凝结时间较短。 1．3 水玻璃酸碱性对双浆液的影响 水玻璃化学灌浆材料大致分为在碱性区域凝胶化的碱类浆材和中性一酸性区域凝胶化非碱类浆材(即所谓的碱性水玻璃和酸性水玻璃)。 碱性水玻璃浆液的主要缺点是凝胶体有脱水收缩和腐蚀现象(主要是因为发生SiO2的溶脱现象)，其耐久性较差并对环境有污染。 酸性水玻璃可在中性区域内凝胶，凝胶体没有碱溶出，不存在碱性水玻璃的腐蚀现象和环境污染问题，耐久性较好。 1．4 双浆液结石的强度问题 试验表明，水泥、水玻璃双浆液结石的抗压强度主要取决于水泥浆液的水灰比，并与水玻璃溶液的浓度、水玻璃与水泥浆液的比例有关系。 (1)水泥浆浓度的影响。水灰比越小，结石的抗压强度越高。 (2)水玻璃溶液浓度的影响。水玻璃溶液的浓度对结石的抗压强度影响较为复杂，当水灰比较小时，随着水玻璃浓度的增加，不同龄期结石的抗压强度均提高(现场施工中水灰比一般为0．6)；当水灰比较大时，则随着水玻璃溶液浓度的增加，不同龄期结石的抗压强度均出现不同程度的降低；当水泥处于中间状态时(如水灰比为1)，则规律性较差。水玻璃溶液的浓度对结石早期及后期强度影响不同，结石早期强度随水玻璃溶液浓度的增加而增大，而后期强度则是水玻璃溶液浓度越小抗压强度越高。 (3)水玻璃与水泥体积比(s／c)的影响。水泥与水玻璃进行化学反应时，要有一个合适的比例，在这个比例时，反应可以完全，结石强度最高。当水泥浆水灰比较大时(W／C =1)，S／C越小，结石强度越高；当水泥浆水灰比较小时，适中的s／c(S／C= 0．4—0．6)，结石强度更高。一般认为，使用较浓的水泥浆(W／C较小)，水玻璃