1、鈣基膨潤土帷幕灌漿技術在土石圍堰閉氣中的應用與探討                   1、工程概況             1.1地理位置及工程狀況            

2、60;        大源渡航運樞紐工程位于湘江下游、湖南省衡山縣上游12km處，水路距衡陽市62km，下游距湖南省長沙市204km，壩址左岸屬衡山縣沙頭鎮永和村，右岸為衡東縣霞流荊花港村，壩址下游2km處為湘江干流與支流洣河交匯處。        大源渡二期工程由上游圍堰、下游圍堰及河中混凝土縱向擋水圍堰三部分組成。河床建基面高程在38.039.0m之間。其中上游圍堰距河中混凝土縱向擋水圍堰135m。河中水流方向的深槽，貫穿整個上游圍堰，深度約1.52.

3、0m。上游圍堰堰頂高程49.9m。其中，在靠近河中混凝土縱向圍堰50m范圍內堰頂高程達50.051.5m左右。下游圍堰堰頂高程48.0m。上游圍堰堰體防滲中， 44.0m馬道以下采用“鈣基膨潤土帷幕灌漿”技術進行施工閉氣，44.0m馬道以上采用土工布置進行防滲處理。             1.2圍堰的形成過程             二期工程圍堰堰體主要采

4、用一期工程上、下游圍堰以及廠房混凝土縱向擋水圍堰爆破拆除的土石方和混凝土塊體進行堆筑而成，料源天然抗滲性較差。由于堰體在堆筑時采用自卸汽車自51.048.0m之間直接往下卸料，大部分地方未按要求進行分層碾壓，導致堰體密實性和土料間膠結力較差，加之堰體下部因填筑時自然篩分而形成的大顆粒石塊、混凝土塊體較多，致使堰體底部架空現象普遍、嚴重，堰體抗滲能力較差。二期上游圍堰堰體截流施工程序如下圖所示。    1.3 地質情況        大源渡航運樞紐程二期基坑河床覆蓋層為砂礫石層，覆蓋厚度

5、為12m。滲透系數達3×12-1×10-1cm/scc。基礎巖石為前震五強溪級上段變質砂巖及砂質板巖，巖石風化現象嚴重，節理、裂隙極其發育。             2、防滲方案的選擇及施工布置             2.1防滲方案的選擇        &#

6、160;    在二期上游圍堰防滲方案的選擇過程中，由于現有的高噴漿機械僅2臺套、工人人數僅45人（含管理人員）。如采用高噴灌漿，則一方面所需工期較長，另一方面施工機械均無法滿足要求。故結合其它工程中的施工經驗，以及考慮到施工工期、施工質量、施工成本等方面的要求，經取得業主及監理工程師的同意之后，決定將二上游圍堰的施工閉氣由原設計的高噴灌漿改為“鈣基膨潤土帷幕灌漿”。        根據二期上游圍堰的形成過程及特點，帷幕灌漿防滲處理的重點和難點為： 44.0m馬道以下堰體部分及砂礫石覆蓋層部分。

7、針對二期上游圍堰的這種情況，決定將灌漿過程分成如下兩個施工階段加以進行，即：第一施工階段：可稱為“堵漏”階段，主要是對漏失現象特別嚴重或較為嚴重的部位采用水泥水玻璃砂漿進行封堵；第二施工階段：可稱為“帷幕”階段，主要是對堰體進行鉆孔、灌注水泥膨脹潤土漿液等構筑防滲幕墻。             2.2施工布置             二期工程上游圍堰總長約3

8、60m，從河中混凝土縱向擋水圍堰到左岸約340m范圍內需要進行灌漿閉氣。根據工程進度的需要，自河中混凝土縱向擋水圍堰向左將圍堰分成三個施工工段進行，每段長約為120m。三個機組人員均實行兩班工作制，每機組8人。每臺班工作12小時，48小時不間斷施工，并對每施工實行“各個擊破”的施工策略。在靠近河中混凝土縱向擋水圍堰一段的中部約50m平臺布置水泥庫和集中制漿站，灌漿泵及立式攪槽則擺放在44.0m馬道上。在施工用水、用電等分別沿工作面全線鋪通。             2.3主要

9、施工機械材料             2.3.1主要施工機械及數量             鉆  機：采用SGZLIIA型回轉鉆機5臺        灌漿機：采用BW200/40型泥漿機3臺        制漿

10、機：采用J100*2型高速攪拌機3臺        儲漿槽：采用0.2立方米立式攪拌機3臺。             2.3.2主要使用施工材料             水泥         

11、0;   采用合格、新鮮的425#普通硅酸鹽水泥        鈣基膨潤土        采用225目的鈣基膨潤土        純堿             采用工業用純堿    

12、0;   水玻璃            采用40°be水玻璃，模數3.03.3             3、施工技術及要求             3.1布孔及施工順序    &#

13、160;        針對二期上游圍堰的結構特點，決定在龍口段30m范圍內及二期上游圍堰與河中混凝土縱向擋水圍堰接頭部位20m范圍內按2×0.5m孔間排距呈梅花型布置三排孔，其余部位按2×0.5m孔間排距進行布置兩排孔。孔深深入基巖1.0m。             3.2施工順序及施工工藝流程       

14、0;     施工順序：下游排孔（序孔）上游排孔（二序孔）中間排孔（三序孔）。        施工工藝：采用金剛石鉆頭、合金鉆頭進鉆，孔口封閉、自上而下分段灌漿。        工藝流程：76mm開孔（鑄2.5孔口管，長1.5m）56mm鉆頭鉆孔堵漏灌漿封孔。             3.3造孔技術

15、要求             造孔采用SGZIIIA型回轉鉆機及76mm、56mm合金或金剛石鉆頭進鉆，開孔直徑76mm、終孔直徑56mm；        孔位偏差10mm，孔斜率1%；        鉆孔施工采用低泵量、慢速、低壓進鉆、防止燒、埋鉆等事故的發生；      &#

16、160; 鉆孔時對孔內情況進行詳細記錄，如：地質情況、各孔段水流漏失情況、空洞等以備有針對性地進行集中處理；        采用76mm鉆頭進鉆結束后，首先安裝2.5孔口管，然后進行自流式灌漿，并在漿液中加入水泥重量3%的水玻璃以加速漿液的凝固，待凝12小時后方可進行下一施工工序。同時保證孔口管的深度、垂直度及牢固性。             3.4灌漿技術要求    

17、;         3.4.1 孔口段灌注方法             孔口段采用自流式灌漿，漿液采用水玻璃水泥砂漿。             3.4.2 孔口段以下部分灌注方法        

18、60;    孔口段以下采用孔口封閉、自上而下分段灌漿，每段長2.03.0m。當漏失嚴重時，首先采用水玻璃水泥砂漿進行自流式灌注，待凝12小時后改用鈣基膨潤土水泥砂漿進行孔口封閉式灌漿，反之，則直接采用鈣基膨潤土水泥砂漿進行孔口封閉式灌漿。灌漿結束24小時后方可進行下一步施工作業。             3.4.3漿液配比          &#

19、160;  水泥水玻璃砂漿的漿液配比采用：水泥+35%水泥重量的40°be水玻璃；        水泥鈣基膨潤土砂漿的漿液配比采用：水泥+10%水泥重量的225目鈣基膨潤土+5%鈣基膨潤土重量的工業用純堿。             3.4.4鈣基膨潤土漿液水灰比          

20、0;  采用：2.15：1、2.4：1、1.49：1、1.04：1、0.67：1、0.58：1共六個比級。             3.4.5制漿工藝             水泥鈣基膨潤土漿液的配制方法：鈣基膨潤土加水攪拌3min加工業須知純堿攪拌2min加水泥攪拌2min使用；     

21、0;  水泥水玻璃砂漿的配制方法：水泥加水攪拌3min加水玻璃攪拌30s1min使用。             3.4.6灌漿壓力             采用0.10.5Mpa。在地表不冒漿、不抬動等現象的正常情況下，將灌漿壓力盡量升高到0.2Mpa。        

22、     3.4.7漿液變換要求             開灌時漿液水灰比采用5.12：1，然后逐級由稀變濃。變換標準為：當注入量達450公升而壓力和吸漿量均無改變時，可以變濃一級；當吸漿量大于30公升/min時可以越濃一級。             3.4.8灌漿結束標準    

23、;         一序孔當最濃級漿液注入量達600公升時，可結束灌漿；二序孔，當最濃級漿液注入量達150公升時可以結束灌漿；三序孔當最濃級漿液吸漿量達1升/min時，再持續灌漿10min后可以結束灌漿。             3.4.9封孔要求             封孔采

24、用0.5：1濃漿及人工結合將孔口封堵密實。             3.5特殊情況的處理             若遇塌孔、埋鉆、空洞等現象時，必須停止進鉆，然后進行灌漿、掃孔等工作，待復雜孔段灌漿完并待凝12小時后，方可進行下一步施工作業。        若鉆孔過程中遇沖洗液大量漏失時，

25、可以在孔口加細砂、豆石、鋸沫或水玻璃等物質進行堵漏，待凝24小時后方可進行下一施工作業（加水玻璃時待凝12小時即可）。        在灌漿過程中，若遇漏漿、冒漿、串漿、地表嚴重抬動等現象時，可以采取降壓、限流、間歇灌漿、待凝或改用水玻璃水泥砂漿灌漿并待凝等方法進行處理。             3.6質量檢查        &

26、#160;    灌漿質量根據注水試驗進行檢測，k值可根據下列經驗公式進行計算。        K=0.336Q/LH(4L/D)        其中：k滲透系數；        L段長(m)；        H注水造成水頭高度(m)    

27、0;   Q吸水量（噸/晝夜）        D鉆孔直徑(m)。             4、成果分析             4.1灌漿成果分析          &#

28、160;  經過對各灌漿孔段施工記錄的統計分析，得出二期上游圍堰鈣基膨潤土帷幕灌漿“填筑層厚度單位耗量關系折線圖”如下所示：        通過上述填筑層厚度單位耗灰量關系折線圖，可以更進一步認識圍堰堰體的內在質量，為堰體在今后的運行過程中有針對性地處理相關問題提供了一個強有力的證據。             4.2成本分析      

29、        二期上游圍堰在施工閉氣過程中，共計施工帷幕孔279個，累計鉆孔2377m，灌漿2377m，平均單位耗灰量177kg/m，總耗灰量538.42T。由于采用“鈣基膨潤土帷幕灌漿”技術后，不僅在工程質量方面達到預期效果，同時也大大地降低了施工成本。經與普通帷幕灌漿相比，其經濟指標如下表一所示。                鈣基帷幕實際成本與普通帷幕預算成本相比主要經

30、濟參數對照表        附表一                        參數名稱        單位       

31、60;鈣基帷幕        普通帷幕        指標差（鈣基帷幕-普通帷幕）            人工費        萬元        4.4

32、60;       8.5        -4.1            材料費        萬元        38.5    

33、;    56.7        -18.2            機械費        萬元        60.4       

34、; 217.0        -156.7            工程預算總造價        萬元        131.7        365.

35、9        234.2            經濟預算指標        元/m        554.5        1547.3 

36、0;      992.9    (注：人工單價按大源渡工程調整后的結算單價，機械臺時費及取費標準均按電水規1997031號文取定，材料價格均為市場價)             經與原設計高噴灌漿相比（注：原設計高噴灌漿為孔距1m、孔深7.0m、累計灌漿總長2415m），其經濟指標如下表二所示。       

37、             鈣基帷幕實際成本與高噴預算成本相比主要經濟參數對照表         附表二                        參數名稱&

38、#160;       單位        鈣基帷幕        高噴灌漿        指標差（帷幕-高噴）            人工費  &#

39、160;     萬元        4.4        14.5        10.1            材料費     

40、0;  萬元        38.5        52.06        13.6            機械費        萬元&#

41、160;       60.4        104.2        43.9            工程預算總造價        萬元        131.7        219.8        88.1            經濟預算指標        元/m