水玻璃在帷幕灌浆中的应用.docxVIP

水玻璃在帷幕灌浆中的应用□杨振标□汪明（深圳市广汇源水利建筑工程有限公司）摘要：岩基中裂隙发育或存在地下水流动，渗透系数大等情况下的纯水泥液灌浆难度大，效果差。在添加一定剂量的水玻璃后，凝结时间可控制在几十秒到几十分钟不等，浆液的结石率高，灌注效果好。关键词：帷幕灌浆；水玻璃；裂隙发育1.前言帷幕灌浆，就是把一定配比的某种具有流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中去，经过胶结硬化以后，以改善岩基的整体性和抗渗，提高岩基的强。帷幕灌浆布置在坝体迎水面下的基础内，形成一道连续而垂直或向上游倾斜的幕墙。其目的是为了减少坝基的渗流量、降低渗透压力，保证地基的渗透稳定。大坝的帷幕灌浆特点是孔较深，通常要求孔深入到岩基单位吸水率w0.05～0.01L（/min·m·m）的等值线以下3～5m，使用灌浆压力较大。斜幕一般比直幕效果好，但施工比较复杂，目前帷幕灌浆基本以直幕为主。由于大部分水库正在进行除险加固时库内仍维持一定的水位，使坝基原渗漏通道仍存在，水流继续下渗。为减少水流通过坝基下渗，提高水库的运行效果，保证帷幕灌浆在该种情况下的施工质量，这就对该项施工工艺提出了新的要求。2.特点2.1经济合理：采用工艺优化、劳动力优化、材料投入优化等方式尽可能提高工作效率。2.2设计科学：针对岩基裂隙（孔洞）中存在地下水流动的情况，通过合理布置帷幕灌浆孔，对水泥浆液材料添加水玻璃、速凝剂等方式。2.3根据岩基裂隙存在和坝前水位情况，将单排帷幕孔部分调整为2排或3排，并结合浆液外加剂的添加这一技术，解决了岩基裂隙中存在地下水流动时帷幕灌浆效果差这一难题。3.适用范围本工艺适用于坝基为岩石基础，且裂隙较为发育，库区水位较高，岩基中有渗水流动等情况下，库区无水也可适用。目前我□□□□□□□□□□作者简介：杨振标（1963-），男，工程师，长期从事施工技术管理。国有大量的水库需要进行除险加固，相当一部分水库岩基存在渗漏通道，因此，此施工工艺的推广应用，应有广阔的前景等。4.工艺原理水泥、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,凝结时间根据需要可以准确控制到从几十秒钟到几十分钟，灌后结石率可达100%,在地下流动的情况下，可灌性比纯水泥浆明显提高。这种浆液克服了单纯水泥浆的凝结时间长且难以控制，动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。水玻璃对水泥浆凝结速度的影响水玻璃是硅酸钠的水溶液，通常以Na2O·SiO2表示，而最常见的是Na2O·SiO2。硅酸钠是一种强碱弱酸盐，在水溶液中强烈水解，并达到水解平衡，硅酸钠水解生成难溶于水的硅酸而使水溶液呈喊性，但由于硅酸的生成量很小而不会出现凝胶沉淀。水玻璃也具有胶体性质，胶体微粒带负电荷。在水泥中加入水后，水泥矿物发生的水化反应，主要是硅酸三钙的水解。当把水玻璃加入到水泥浆中以后，水泥浆的凝结速度显著提高。在帷幕灌浆施工过程中，水泥浆液在逐级变浓至0.5:1无回浆且孔无灌浆压力时，岩基中可能存在地下水流动带走并稀释浆液，或裂隙较发育延伸较远，可在水泥浆液中添加水玻璃，加快水泥浆液的固化速度。对水泥浆液配比选择、添加的时机和添加剂量等作为技术要点。5.施工工艺5.1施工工艺流程水泥浆液中添加水玻璃进行帷幕灌注,以采用循环灌浆为宜，在遇到岩石裂隙发虚、存在渗漏通道的，应优先采用循环灌131《河南水利与南水北调》2012年第16期施工技术浆，避免在掺加水玻璃时出现灌浆孔内浆液结石等现象。5.1.1水玻璃添加试验选择模数为2左右的水玻璃，添加在0.5:1的水泥浆液中。掺量可分为1%、2%、3%、4%、5%等，对添加后浆液的可灌性情况进行试验，详细记录添加后的浆液失去流动性和凝结的时间，并注意记录试验时的天气、气温、湿度等情况。5.1.2制浆制浆设备可采用高速搅拌机，搅拌时间不少于30S。各种原材料计量误差≤5%，材质符合要求。5.1.3灌浆在帷幕灌浆压水试验或钻孔时，发现无回水、无压力，进水量较大且没有减少的趋势，岩基中裂隙可能比较发育且延伸较远或存在渗漏通道、地下水流动等情况，可做好在灌浆时需要添加水玻璃的准备。在进行水泥浆液灌注时将浓度达到0.5:1时，进浆量达到300L以上，或进浆在30L/min以上，仍无回浆或压力，即可考虑在水泥浆液中添加水玻璃。由于水泥浆液在添加水玻璃后，凝结时间将会提前至几分钟至几十分钟不等（与掺量有关系），对这一情况高度重视，可采取以下措施进行应对：5.1.3.1在灌浆添加水玻璃前，要对参量试验成果进行现场试配验证，以防水泥或水玻璃成份含量变化，导致浆液的可灌性及凝结时间发生