湿磨水泥帷幕灌浆试验及应用

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1、湿磨水泥帷幕灌浆试验及应用熊新（中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳550008）【摘要】汉江王甫洲水电站厂坝区帷幕灌浆工程，主要施灌地层为疏松砂砾岩，过去在这类地层灌浆施工中，通常采用防渗墙或化学灌浆方法，随着制浆设备的发展和注浆材料的开发，该工程采用了湿磨水泥浆液，在以疏松砂砾岩地层为主的坝基中进行帷幕灌浆试验，并在施工中成功应用，与以往所采用的其它灌浆方法相比，具有操作简单、造价低、质量保证、减少对地下水和施工环境的污染等优点，为此本文对这次试验和应用作一介绍。.jyqk，厂房建基面EL56.33~51.07m，

2、正常高水位EL86.23m，其中在电厂区船闸、重力坝、主厂房和安装场基础相应布置了防渗帷幕灌浆，防渗线总长457.5m，最大钻孔深度30.5m，防渗面积超过6000m2（见图1）。1.2电厂区、船闸及重力坝座落在第三系沉积岩的软质基础上，所揭露地层除第四系全新统的冲积物外，主要为第三系下统夹马槽组（Ej）的粘土岩、砂质粘土岩（CLs），粉砂岩（Siss）、细砂岩（SS）、中粗砂岩（Ss）及含砾石中粗砂岩——砂砾岩（Scg），产状近于水平，微倾南东方向，倾角小于5度，除少部份砂岩胶结强度高而成块状外，其余呈疏松状或簿层到片

3、状，其中粉细砂岩尖灭明显，在施工区内出露很少。其中：（1）粘土岩、砂质粘土岩粘土矿物成份70%以上，以伊利石为主，高岭石次之，含少量石英、长石碎屑，局部含硬度达八级以上的透镜钵。该组岩层致密、透水率小于5.2Lu，是帷幕灌浆底线的确定岩层，但岩层软弱，主要通过灌浆来提高其承载力。（2）粉砂岩、细砂岩主要成份为石英、长石碎屑，胶结物为方解石和混质杂基，胶结尚好，部份泥化，灌浆的主要目的是提高防渗能力和强度。（3）砂岩、砾质砂岩（疏松砂砾岩）其颗粒成份变化大，砾石硬度高、含量大、粒径在10～20mm之间，主要为脉石英和石英、

4、胶结物多为泥质杂基，方解石次之，胶结度差，大部份成疏松状，为强透水层，层间孔隙承压水的富水层，以粘土岩层作为该富水层的隔水顶底板，由于是汉江水切穿上隔水层直接补给承压水富水层，承压水头较稳定，为灌浆工作的主要施灌岩层。2.湿磨水泥灌浆试验2.1试区选择与钻孔布置。（1）由于电厂区、船闸及重力坝均座落在第三系沉积岩的软弱基础上，岩层产状近于水平，横向变化不明显，为了确保试验与其它工程施工不发生干拢，将试验场地选在坝上游侧，距设计帷幕线水平距离50m左右的空地上，该处的高程位置和出露地层均比较接近于设计帷幕体处的平均状况。试

5、验孔相继穿过粘土岩、砂质粘土岩（CLs）（厚1.5~2.0m）→粉砂岩（Siss）（厚1.0~3.5m）→粘土岩、砂质粘土岩（CLs）（厚3.0~7.0m、中间局部夹0~2.0m中粗砂岩）→疏松砂砾岩（Scg）（厚6.0~8.0m）→粘土岩、砂质粘土岩（CLs）。其中主要施灌地层疏松砂砾岩（Scg）出露完整，试区具有较好的代表性。（见图2）（2）试验区钻孔布置轴线与设计主帷幕线平行，钻孔按单排孔形式布置，分三序施工，设灌浆试验孔9个（Ⅰ序3个、Ⅱ序2个、Ⅲ序4个），孔距分2.0m和2.5m两种，钻孔顶角均为0度，其中1～

6、3为先导孔，深25.0m，其余均为22.0m，共计201m，检查孔3个，均为22.0m深，其中三级五点法压水1个，做耐压、破坏试验1个，声波测试孔4个（2组），深度为24.0m，抬动观测孔2个，深度为24.0m。（见图2）。注：设计均为垂直孔。2.2现场试验。2.2.1主要设备。（1）钻探机械选用SGZ-ⅢA型地质钻机，灌浆设备为SGB6-10型三缸单作用卧式柱塞灌浆泵，排量100L/min，压力10MPa，制浆采用ZJ-400型高速制浆机拌制，GSM-1型浆液湿磨机磨细，各作业面用JJS-2型台式双层搅拌桶储浆。各项设

7、备性能都比较稳定，能满足灌浆技术要求。（2）GSM-1型浆液湿磨机主要靠上下两片磨盘作相对转动，水泥浆介质流过其间被磨细，主要技术参数为：电机功率5.5KPa灌浆压力，以下各段以第一段为基数，塞位每增加孔深1m，压力相应增加0.025MPa，最大灌浆压力为0.65MPa。在灌浆过程中对抬动变形值进行观测，抬动变形值控制在200μ以内，当在设计压力下抬动变形量大于200μ时降低灌浆压力一半，直至灌浆结束。（3）灌浆结束标准：灌浆施工规范要求，各孔段灌浆在设计压力下，当吸浆量≤1L/min时继续灌注60min，可结束灌浆。但

8、在试验施工中，由于采用了湿磨水泥浆液，其塑性粘度相应偏大，另外在疏松砂砾岩地层中灌浆，在屏浆压力作用下，加快了浆液升温速度和浆液析水速度，浆液容易变稠，导至屏浆时多次出现埋钻事故，经现场多次测定总结，将屏浆时间控制在40min以内，可大大避免埋钻事故的发生，为此在实际工作中把40min作为屏浆时间的指导参数。2.2.