1、第一章 前言湖南省是全國水庫最多的省份，現有各類水庫 13326 座，其中 小型水庫13029座。這些小型水庫大多數建于上世紀 5070年代， 且以土石壩為主，大部分堤壩存在壩體、壩基滲漏。土石壩大壩基本 存在壩基滲漏、繞壩滲漏、接觸沖刷破壞、散浸、沼澤化、流土、管 涌等嚴重問題，危和大壩安全。傳統的水庫堤壩防滲處理主要采用套井沖抓回填、高壓噴射灌 漿、土工膜防滲和水泥漿液帷幕灌漿技術。 套井沖抓回填受壩體高度、 水位和天氣因素影響； 高壓噴射灌漿成本高， 受施工場地和電力約束； 土工膜防滲， 施工要求高。 當前同一病險水庫的除險加固常常是上述 多種施工方法并存，不但施工程序復雜，而且施工工期

2、較長、工程投 資較大、防滲效果難以保障。因此，在病險水庫除險加固任務繁重， 資金偏緊的情況下， 迫切需要一種施工簡便、 防滲效果好又能降低工 程成本的全新的防滲方法。 粘土固化劑和其灌漿技術， 就是在充分分 析了傳統灌漿材料和灌漿技術的基礎上發明的一種簡便、 高效、經濟 的防滲處理方法。它通過簡單的鉆孔灌漿技術，一次性解決壩體、壩 基的防滲加固問題，不但施工簡便、工期可控、低碳環保，而且防滲 性能顯著提高，工程造價大幅降低。粘土固化劑屬于新一代灌漿材料， 2004 年通過了水利部的科技 成果鑒定， 2005 年獲得國家發明專利，同年還獲得了廣西壯族自治 區科技進步一等獎。 由該灌漿材料與粘土、

3、 水泥配制的特種粘土固化 漿液具有優于現行普通水泥漿液、水泥粘土漿液的多項良好技術性 能，如無析水性，初始粘度、穩定性好，膠凝時間等均可控，結石體 早期強度上升較快且可控，在流動性、可泵性、固化性、抗地下水稀 釋性、吸水性、膠凝體積膨脹性、可重復灌注性、封堵性，以和結石 體抗地下水和酸堿侵蝕性、 抗震性等方面皆有極明顯的優勢。 滲透系 數達到10-6 10-9 cm/s量級。粘土固化漿液無毒、無臭、易清洗，對人體無害，因而，漿液 工程應用無環境土壤和地表水、地下水的水質污染。粘土固化劑徹底解決了水泥與粘土不相容的技術難題。它的應 用，不但提高了灌漿防滲加固的技術性能指標， 而且在基本不改變施

4、工方式的同時，還能大大降低水泥用量，即節約了資源，又保護了環 境，還能有效降低工程成本。該發明專用技術現已轉化成了成熟的高科技產品，并形成了完 整的粘土固化漿液病險水庫堤壩除險加固防滲灌漿成套技術。 從 2002 年發明以來已廣泛應用于廣西、江西、山東、黑龍江、四川、安徽等 多個省市的防滲加固工程， 典型應用案例包括粗砂、 卵石層江堤防滲 加固工程、巖溶壩基防滲加固工程、壩基壩體強透水層防滲工程。長 沙京網電力科技有限公司作為湖南省的推廣應用總代理，于 2010 年 3 月在雙峰縣峽山塘水庫完成了湖南省水利廳下達的粘土固化劑防滲 加固試點工作，并取得了圓滿成功。2010年 12月，湖南省水利廳

5、下發了關于進一步推擴粘土固 化劑在我省病險水庫除險加固過程中試用的函 （湘水函 2010183 號）。粘土固化劑防滲加固應用技術規范是對SL62-94水工建筑物水泥灌漿施工技術規范和 DL/T5238-2010土壩灌漿技術規范規 定的補充，并根據湘水科教 20105 號文件文件精神制定的，目 的是保證施工精確到位， 滿足防滲工程技術要求以和帶來良好的經濟 效益和社會效益。由粘土固化劑配置而成的特種粘土固化粘液一般采用鉆孔灌漿 方式對壩體、 壩基進行充填式防滲灌漿， 其設計方法和施工方法同傳 統的水泥漿液和粘土水泥漿液灌漿方法基本相同。 對于不適宜于采用 鉆孔灌注的，可以采用高壓旋噴進行灌注。采

6、用高壓旋噴進行灌注， 其設計方法是：粘土固化劑按水泥用量的 1520%與水泥干拌均勻后 直接按高壓旋噴方式進行灌注。由粘土固化劑配置而成的特種粘土固化漿液可廣泛應用于包括 砂卵石層、碎石層、地下水侵蝕層等各種地層條件下的壩基、壩體的 防滲加固工程，不但可以顯著提高病險水庫、堤壩的防滲性能，而且 還可節約工程成本、縮短施工工期，實現低碳環保。第二章 注漿材料與注漿設備2.1 注漿材料2.1.1 特種粘土固化劑 特種粘土固化漿液的關鍵成分，由多種天然礦物材料經高溫活 化處理與研磨、 拌合混配而成。 質量控制標準： 灰白色，粉沫狀固體， 比表面積500mVkg，細度 0.08mm篩余w 8% 密度

7、2.8g/cm 3 3.15g/cm3，含水率w 2%無毒、無氣味、非易燃、滿足環保要求。 儲運條件：確保干燥條件，嚴格防潮，內置防潮薄膜編織袋儲運，儲 存期不超過 3 個月，不得使用過期、受潮結塊的產品。2.1.2 特種粘土固化漿液 由特種粘土固化劑、水泥、粘土、水配制而成。帷幕注漿，漿 液材料配比一般方案：粘土 8090%，水泥 1 0 20%，特種結構劑為 水泥摻量1020% （如：若水泥用量為100kg，則相應摻入1020kg 特種結構劑），水料比0.8:12:1，均為重量百分比（wt咧。若要求 進一步提高漿液的可注性， 可以適當增加粘土固化劑的摻入量； 若要 求進一步提高漿液結石體的

8、強度， 可以適當增加水泥、 粘土固化劑的 摻入量；若要求進一步提高漿液結石體的抗滲性， 可以適當增加粘土 固化劑的摻入量；當然，水泥、粘土固化劑摻入量增加也有利于同時 提高漿液結石體的強度、抗滲性。2.1.3 水泥采用 32.5或 42.5普通硅酸鹽水泥， 必須妥善保存、 嚴格防潮且儲存期不超過 3 個月，不得使用過期、受潮結塊的產品2.1.4 粘土既可以采用商業粘土， 也可以現場就地采取自然粘土、 紅粘土、 膨潤土、黃土、粉質粘土等，要求土干凈、含砂量小、黏粘（即粒徑 小于0.055mm）含量應超過25%和塑性指數不小于15;若就地取用 自然粘土， 施工之前需做詳細的粘土料場工程地質勘察工作

9、， 對不同 埋深的粘土取樣進行顆分、 粘土礦物成分與粘粒含量分析、 塑性指數 檢測、現場小額漿試驗等，據此論證場地粘土是否滿足工程設計要求。 特別說明： 由于粘土國固化劑的高效作用， 漿液的固化封堵與加固對 粘土質量要求并不很高， 若設計允許， 在現場采區典型粘土有困難情 況下，甚至可以采用含有一定有機質、鹽堿成分的耕土、淤泥、海土 等造漿，也能夠達到很好的防滲加固效果。2.1.5 水造漿用水采用無明顯化學污染的灌溉水或飲用水。2.1.6 若采取向漿液中摻入其它各種外加劑、粉煤灰、粉細砂、瓜片 狀碎石、中粗砂等的措施， 施工之前，必須進行室內漿液配比試驗與 現場小額漿液配比試驗， 以尋求最佳的

10、漿液材料配比與水料比， 使得 漿液的粘度（初始粘度）與重度（比重）滿足注漿泵的泵送要求，漿 液的膠凝時間、流動性（流變參數） 、穩定性和結石體的抗滲性、抗 壓強度、彈性模量滿足工程防滲加固的設計要求。2.2 注漿設備2.2.1 粘土打漿機將粘土打碎成粗漿放入泥漿池。2.2.2 高速攪拌機采用攪拌轉速應不小于 400r/min 的高速攪拌機打造漿液。作用 為將粗漿已與干拌好了的水泥、 粘土固化劑， 與符合水料比的水一起 高速攪拌。2.2.3 干拌桶（盆） 用于水泥和粘土固化劑干拌。2.2.4 測量機具 包括電子秤、量杯等。2.2.5 其它設備與傳統灌漿設備相同 包括泥漿泵、鉆機等傳統灌漿必備設備

11、。第三章 粘土固化漿液性能和設計參數3.1 粘土固化漿液性能3.1.1 漿液基本無析水性，且穩定性和流動性好。在水料比小于 2:1 范圍內皆可滿足析水率小于 5%的要求，且有 良好的流動性和可灌性。因特種粘土固化漿液中無多余的水分，灌漿后無多余水分的逸出而留下未被充填的空隙。 因此，特種粘土固化漿液將地層空隙全部 充滿的可能性大。3.1.2 初凝時間和膠凝時間在幾十秒到幾小時可控 通過調整漿液的水料比和特種粘土固化劑的摻量可調節特種粘 土固化、漿液的初始粘度和膠凝時間。3.1.3 擴散半徑可控 通過控制特種粘土固化漿液的初凝時間和膠凝時間，可以充分 保證漿液在注漿管內的輸送與地層中的擴散，從而

12、達到設計擴散半 徑。因擴散半徑可控，從而減少了漿液流失、縮短了灌漿時間。粘土 固化漿液的最小擴散半徑大于 0.6m。特種粘土固化漿液結石體滲透系數較小，可達10-7cm/s，并且具有明顯的膠凝體積膨脹性，在水中具有很好的抗軟化性能。3.1.5 特種粘土固化漿液的主要材料是十分低廉的粘土，且可就地取材，不但節約了大量的材料成本，而且還減少了大量的運輸成本。同 高壓旋噴相比， 可節約 30%以上的工程成本， 和純水泥灌漿相比可節 省 10%以上的工程成本。3.1.6 采用特種粘土固化漿液灌漿不會造成環境土壤和地下水、地表 水的任何水質污染。3.2 固化劑灌漿技術主要設計參數 粘土固化漿液僅僅是取代

13、了傳統的水泥漿液和水泥粘土漿液、 粘土漿液，因此， 用粘土固化劑進行防滲加固，其設計方法與傳統的 灌漿方法基本相同。 粘土固化漿液一般先對壩體和壩基進行鉆孔， 然 后對壩體和壩基采用充填式灌漿。粘土固化漿液配比采用重量配比：粘土 8090%水泥1020%粘土固化劑為水泥用量的1520%3.2.1 壩基灌漿設計 灌漿排數依據壩基透水性和需要形成的帷幕厚度來確定，可以采用單排孔、雙排孔或三排孔等，排數不同其灌漿孔距不同，孔距范圍一般為2m。100m單位長度灌漿量用80%粘土、20%水泥取代100% 的水泥，并增加水泥用量 15%的粘土固化劑。 基巖灌注壓力： 起始壓 力0.2MPa,由上至下，每增

14、加 5m,灌注壓力增加0.05MPa。3.2.2 壩體灌漿設計 灌漿排數根據壩體、孔隙率、壩體土料性質和透水性確定,一般采用單排孔，或雙排孔，單排孔孔距一般采用1m，雙排孔孔距一般采用1.2m、排距0.6m，100m單位灌漿量根據壩體孔隙率大小按粘 土固化漿液的重量配比設計。土層灌漿壓力：0.100.2MPa。3.2.3 工程概算（詳見附表 14） 該概算中的工長、高級工、中級工、初級工每工時單價按湖南省水利廳 2008年 16 號文件執行，分別為 9.87元、6.32元、7.22元、5.6 元。第四章 實施技術方案和施工方案4.1 技術方案依據設計要求并參照 SL62-94水工建筑物水泥灌漿

15、施工技術 規范和DL/T5238-2010土壩灌漿技術規范規定，同時結合具體 工程水文地質和粘土固化漿液的特性，特制定如下技術方案：4.1.1 孔位確定 由專業測量人員按設計要求進行現場孔位放樣并作明顯標記。4.1.2 分配孔序、單元、孔號鉆灌依設計要求按分排、分序、單元進行。4.1.3 漿液材料配比確定粘土 8085% 水泥2015% 固化劑為水泥摻量的 1520% 粘土為就地采挖的粘土（要求做土工試驗） ，水泥為 32.5 或 42.5 級 普通硅酸鹽水泥， 粘土固化劑為專利產品。 特殊情況依據技術人員要 求可以對配比進行微調。4.1.4 漿液水料比確定一般采用 2:1、1.5:1、1.2

16、:1、1:1 四檔，2:1 用于基巖開灌， 1.5:1 用于基巖續灌和壩身灌注， 1.2:1 用于間隔灌注， 1:1 用于封孔。特殊 情況依據技術人員要求可以對水料比進行微調。4.1.5 鉆孔方式確定按設計方案確定。4.1.6 灌注方式確定按設計要求進行，土層自上而下或自下而上分段灌注，基巖自下而上分段灌漿。壓力控制按設計要求，并采用循環式和純壓式相結合的綜合灌漿法。 鉆灌事故處理鉆孔出現垮孔、孔壁不均勻等現象，必須進行漿液護壁處理。 灌漿時出現冒漿、壩體兩側漏漿等現象時，必須停灌，待滲漏處初凝 后續灌。4.2施工方案依據技術方案、現場實際情況、設計方案，特制定如下施工方 案：工藝流程平整材料

17、和制漿場地-測量放樣-鉆機就位-鉆探施工-清孔-安裝灌漿管-打制粘土原漿-配制漿液-灌漿-停灌-卸灌漿管封孔。施工和測量設備名稱型號規格數量備注鉆機2臺以工程量大小和進度為準粉碎機11kw1臺同上泥漿泵1臺同上高速攪拌桶600L, 5kw2臺同上抽漿泵1臺同上水泵2臺同上輔助工具1批灌漿工作管2套同上水管、漿管1批測量用具電子秤、壓力表、流量計、量杯、秒表、浮標、m尺人員配置崗位人數姓名職責項目經理1負責施工方案的實施技術監理1負責技術方案的實施現場技術2負責工人的操作技術指導班長3本班的管理工人15操作廚師1424工程質量管理制度425安全文明生產制度425.1文明施工制度1、現場應設置醒目

18、的安全警示標志。2、現場材料歸類插牌堆放。3、施工區與辦公生活區分隔。4、辦公生活區保持清潔衛生。5、施工盡量做到不擾民。6、食堂應符合衛生要求。安全生產制度1、非施工人員不得擅自進入施工現場。2、必須帶安全帽進入現場。3、做好機電設備的安全防護裝置。4、須由專業人員操作機電設備。5、設置安全防護、安全警示標志，并不得擅自拆除和移位6、嚴禁酒后上班。7、嚴禁現場打鬧、玩笑。8、嚴禁上、下班聚賭第五章 施工工藝和技術規程為了確保工程質量，必須嚴格按照如下施工工藝和技術規程進 行施工。5.1制漿采用天然粘土造漿的制漿工藝流程：量，然后按照灌漿段以和灌漿要求制定的水料比并向粘土粗漿中補加水，攪拌1

19、2min,粘土原漿便打造成功。5） 將已干拌均勻的水泥和固化劑加入正在攪拌的原漿中，充分攪拌7 10min,粘土固化漿液就配制完成。6）將粘土固化漿液過篩導入第二個高速攪拌桶中繼續高速攪拌710mi n,待灌。5.2 鉆孔工藝依據SL62-94水工建筑物水泥灌漿施工技術規范和 DL/T5238-2010土壩灌漿技術規范規定。5.3 灌漿工藝5.3.1 設備準備和布置5.3.2 灌注工藝規程為了確保灌注質量,根據設計要求,在灌漿中必須嚴格執行如 下技術措施和操作規程：對于基巖,巖心完整的可以分段灌注,但接觸段必須將栓塞 栓在接觸帶以上的套管里。對于基巖,巖心不完整的通孔一次灌注,將栓塞栓在接觸帶

20、 以上的套管里。對于土體,采取自上而下分段灌漿,第一段帶兼有壓漿的作用，套管5001000mn深，將栓塞栓在套管內進行灌漿。土體下段的鉆孔必須在前段灌注后 2h 以后進行。灌漿時加灌漿尾管，以將漿液送至灌漿段尾50cm處。灌漿壓力通常依設計，在特殊情況下在未達到壓力下停灌確 定是否間隙灌注或終止灌注。采用循環式和純壓式相結合的綜合灌漿方式，確保漿液能達 到細小縫隙和有效擴散距離。孔口由專人查看壓力表和回漿閥， 確保回漿壓力達到設計值。孔口開挖至土層以下30cm處，并用封口袋扎緊筑實，然后用 粘土夯緊，制成孔口壓漿板。對于孔壁不規則的孔，先初灌一次，達到泥壁護壁，待 24h 后掃孔復灌。同一段灌

21、注中如出現無壓力，無回漿，吃漿量大的孔采取分 時間隙灌注，并改用1.2:1的濃漿，間隔時間首先是 2h,如果仍然 無壓力，無回漿，吃漿量大，延長間隔時間到 24h。各灌注段灌注結束，在壓力正常且壩面未裂縫的情況下一般 不等漿液初凝后就實施下一段的灌注。對壩面裂縫的孔嚴格在 24h 后再實施下一段灌注。 灌漿壓力（回漿壓力表值）設計無要求的：1）土體灌漿壓力控制為 0.10.2MPa。2）基巖的灌漿壓力0.20.5MP&灌漿工作管示意圖。5.3.3 封口方法對孔口的密封一直是一個難題，因為多數壩頂就是簡易公路，鋪有 10cm 厚的碎石層，漿液極易從土層滲出到碎石層，為此，采取 了如下兩種

22、方法：第一，開挖至粘土層30cm 以上深處，用纖維袋包裹套管砸緊，并用粘土夯實的， 防止因孔壁不規則造成漿液沿套管外 壁冒出；第二，通過 1 序孔灌注土層至壩面裂縫，制作壓漿板，阻止 漿液從碎石層冒出。5.3.4 漿液濃度變換原則 施工中，根據灌注的實際情況需要適時改變漿液的濃度，漿液 濃度的變換原則：1）在灌注基巖時，首次采用 2:1 的漿液，然后改為 1.5:1 續灌， 根據吸漿情況改為 1.2:1 灌完。2）土體統一采用 2:1 或 1.5:1 的漿液。5.3.5 灌漿結束封孔灌漿結束條件：1）終灌時， 利用粘土固化漿液基本無析水性等特點， 當灌注達 到設計壓力后，吸漿量小于 4L/mi

23、n 或 1L/min 時，續灌 20min 或 10min 左右。對于壩體而言，若壩面同時出現細長裂縫，可以結束灌漿。2）對于存在較大溶洞等滲流通道的壩基基巖灌漿， 吸漿量超過 設計量，仍無壓力的，暫時終止灌漿，等待初凝后，分時灌注，間隔 時間2h24h。封孔方法： 1）采用濃漿（水料比小于 1:1 ）。2）采用“全孔灌漿封孔法” 。5.3.6 灌漿班報1）由現場監理簽字確認，對異常孔要申報以確定方案。2）灌注量超設計值的，要由業主、監理簽字確認。3）采用標準班報表記錄。第六章 質量保證措施6.1 建立工程質量管理制度 嚴把材料關，不合格材料堅決不允許進場。 嚴把技術關，嚴格按照技術方案和施工

24、方案施工。 加強監督檢查，每道工序堅持先驗收后施工，防止偷工減料 和弄虛作假等危害工程質量的行為發生。 強化“質量為本”意識，讓人人重視質量，使人人成為質量 監督員，對施工質量實行“一票否決”制度。6.2 建立了三級質量監管體制班長T現場技術T技術監理班長是第一質量保證責任人，確保本班的鉆孔質量、灌注質 量。現場技術負責隨時處理出現的技術問題。 技術監理負責監督技術措施的落實。6.3 主動請求工程監理單位全程監督檢查6.4 項目經理、技術監理 24h 不間斷跟蹤指導，和時處理施工工程中 出現的問題。6.5 工程質量通過壓水試驗和注水試驗檢測。一般地，土層注水試驗 需要工程完工后 7 天，壓水試

25、驗需要工程完工后 15天進行。附表 1：帷幕灌漿鉆干孔（土層）編號名稱和規格單位數量單價（元）合價（元）-一-直接工程費9562.431直接費8732.811.1人工費4290.23工長工時359.87345.45高級工工時359.32326.20中級工工時497.22353.78初級工工時5835.63264.801.2材料費1287.07合金鉆頭個2.550.00125.00合金片kg0.4250.00100.00巖心管、沉淀管、灌漿管m880.00640.00鉆桿m280.00160.00鉆桿接頭個1.960.00114.00水m300.500.00粘土m307.000.00其他或零星材

26、料費元1139.0013.00%148.071.3機械使用費3155.51干鉆機臺時7540.073005.25灌漿泵中低壓泥漿臺時0.00泥漿攪拌機臺時0.00其它機械費元3005.25150.261.4嵌套項2其他直接費元8732.81218.323現場施工管理費8732.81611.30-二二間接費9562.43669.37三企業利潤元10231.80716.23四稅金元10948.03352.53合計100m單價元11300.55注：該概算中的工長、高級工、中級工、初級工每工時單價按湖南省水利斤2008年16號文件執行，分別為 9.87元、9.32元、7.22 元、5.6 元。附表2：

27、帷幕灌漿鉆孔（基巖）編號名稱和規格單位數量單價（元）合價（元）-一-直接工程費12005.361直接費10963.801.1人工費2484.28工長工時189.87177.66高級工工時379.32344.84中級工工時1297.22931.38初級工工時1845.61030.401.2材料費4061.80金剛石鉆頭個3450.001350.00擴孔器個2.1600.001260.00巖心管、沉淀管、灌漿管m380.00240.00鉆桿m2.680.00208.00鉆桿接頭個2.960.00174.00水m36000.50300.00其他或零星材料費元3532.0015.00%529.801.

28、3機械使用費4417.72地質鉆機150型臺時10540.074207.35灌漿泵中低壓泥漿臺時00.000.00泥漿攪拌機臺時00.000.00其它機械費元4207.355.00%210.371.4嵌套項2其他直接費元10963.802.50%274.093現場施工管理費10963.807.00%767.47-二二間接費12005.367.00%840.38企業利潤元12845.737.00%899.20四稅金元13744.933.22%422.59合計100m單價元14187.52注：該概算中的工長、高級工、中級工、初級工每工時單價按湖南省水利斤2008年16號文件執行，分別為 9.87元

29、、9.32元、7.22 元、5.6 元。附表3:壩體灌漿編號名稱和規格單位數量單價（元）合價（元）-一-直接工程費14629.081直接費13359.891.1人工費6199.91工長工時439.87424.41高級工工時699.32643.08中級工工時2617.221884.42初級工工時5805.63248.001.2材料費4234.8142.5水泥t1.94400.00776.00粘土t7.6818.00138.24固化劑（水泥用量的15%）kg385.127.502888.40水m3250.5012.50其他或零星材料費元3815.1411.00%419.671.3機械使用費2925.17灌漿泵中低壓泥漿臺時3234.551105.60泥漿攪拌機臺時3115.94494.14粘土粉碎機40型臺時3020.00600.00地質鉆機150型臺時1240.07480.84膠輪車臺時1170.90105.30其它機械費元2785.885.00%139.291.4嵌套項2其他直接費13359.892.50%334.003現場施工管理費元13359.897.00%935.19-二二間接費14629.087.0