水泥—水玻璃双液注浆技术在引水工程中的应用

水泥-水玻璃双液注浆技术在引水工程中的应用何锡明李振声梁帅锋【摘要】针对宁波白溪引水工程隧洞17标上游出现的渗漏水情况，为确保隧洞运行安全，采用水泥-水玻璃双液注浆技术对引水隧洞渗漏现象进行整治。【关键词】引水隧洞水泥-水玻璃双液注浆堵漏止水一、工程概况宁波市白溪引水工程隧洞17标全长2509.251m，起迄里程为D331+832.249～D334+341.5段，开挖洞径为4.0m的内割圆型。隧洞沿线地形起伏，山地高程一般为100～200m，大部分隧洞埋深大于100m。隧洞围岩大部分呈微风化～新鲜，地下水多为基岩裂隙承压水，断裂构造带为地下水的储存空间和地下水活动的主要通道，设计日平均渗水量45m3/（d·km）。2003年10月6日隧洞17标主洞上游D333+830处发生突水，经现场量测水量达120m3/h，采取底部欠挖渡过后，2003年10月10日D333+814、11月16日D333+643又相继发生两次较大涌水，总水量达250m3/h。2004年2月后D333+643处涌水断流，D333+814、D333+830两处涌水水量趋于稳定，稳定后水量约为50～60m3/h。经现场取样确认，该段地下涌水Mn元素超标，不能满足生活用水要求，加之该段侧向覆盖层较薄，为防止洞内原水外流造成地质灾害，在支护后采用双液注浆方案进行堵漏止水处理。二、漏水影响段的围岩特征和渗漏表征1、漏水影响段围岩地质特征漏水影响段全长94m，里程为D333+796～D333+890，该段围岩为全断面微风化流纹岩，节理裂隙发育，分布密集，多数与隧洞中轴线交角较大，且多呈X状；F1断层内充填砂砾、破碎岩块及断层泥,宽度2～10cm；该断裂带切割多条节理裂隙，且裂隙水连通性好。该段有三处较大出水点，均系基岩裂隙水，其中D333+830出现涌水三个月后水量趋于稳定，稳定后水量约为50～60m3/h。该段设计确认为Ⅰ～Ⅱ类围岩，致密坚硬，抗压强度高，自稳性较好，因节理裂隙发育，且涌水量较大，为确保运行期间隧洞安全，防止洞内原水外流造成地质灾害，支护后采用双液注浆方案进行堵漏止水处理，该段围岩特征详见图1。图1隧洞地质展开图2、漏水影响段渗漏表征漏水影响段由三部分组成，一漏水砼衬砌影响段，里程为D333+796～D333+735（不含两端喷砼渐变部分）；二漏水光洞影响段，里程为D333+835～D333+850，该部分主要存在三条与隧洞轴线交角较大的节理裂隙，且均已在砼衬砌影响段底部出水孔封闭后，出现渗漏现象；三漏水喷锚影响段，里程为D333+850～D333+890，该部分在砼衬砌影响段底部出水孔封闭后，已出现喷砼表面渗水现象增多，渗漏量增大等现象，主要集中表现在该部分的节理裂隙发育地段，具体表现为D333+852喷砼与底板结合部漏水，D333+884孔洞漏水量增大、D333+850～+860段喷砼表面渗水现象增多。三、水泥-水玻璃双液注浆堵漏止水为确保砼衬砌漏水影响段施工质量，在该段砼施工过程中采用裂隙表面封堵、预埋管路等措施对D333+830处涌水进行了集中引排，砼施工时在底板留有φ400的孔洞用于施工排水。1、双液注浆堵漏止水前预处理（1）对于砼漏水影响段，应先进行单液加强注浆，即在该段先进行回填固结加强注浆，并在出水点左右沿纵向间隔80cm各钻设一排注浆孔，并安设孔口连接管及阀门。因出水点孔口过大，在进行封堵前应准备好所需材料，采用快速堵漏剂进行封堵，并在封堵口预埋连接管和阀门，安设孔口压力表和流量计。（2）对于光洞漏水影响段，应先沿裂隙发育方向钻孔，钻孔应尽量多穿透节理裂隙结构面，孔深2.5m，环向间距1.5m，注浆前应对裂隙和节理进行表面封堵，并安设引排管。（3）对于喷锚漏水影响段，应针对渗漏情况设置截水环，截水环孔采用梅花型布置，孔深2.5m，环向间距1.5m，排距2.5m，注浆前针对渗漏情况布设引排管。2、双液注浆堵漏止水处理（1）注浆原则针对漏水影响段的渗漏水情况，并结合节理裂隙发育情况，合理选择浆液配比，以确保灌入浆液有效的扩散半径，扩散半径控制在3m以内，混合浆液初凝时间控制在2min以内。注浆孔位布置应遵循“分段，分批，逐步加密”的原则，针对不同的渗漏情况布设中深、浅孔，中深孔排水降压，浅孔注浆；注浆时应遵循“先外后内、先稀后浓”的原则，即施工先从影响区边缘向中心逐段逼近，灌注浆液浓度应由稀逐渐变浓。（2）注浆材料及配比参数①注浆材料选择水泥-水玻璃双液。水泥：选用32.5R的普通硅酸盐水泥；水玻璃：选用浓度Be′=30～40，模数M=2.8～3.1的水玻璃原液。②配比参数为控制水泥-水玻璃浆液胶凝时间及浆液扩散半径，取得良好的注浆封堵效果，经试验室配比试验表明，水泥-水玻璃浆液胶凝时间可在几秒至几十分钟内准确控制，其胶凝时间与水泥品种、水泥浆水灰比、水玻璃溶液浓度、水玻璃溶液与水泥浆的体积比等因素有关，如图2和表1所示。表1水泥-水玻璃浆液不同条件下的胶凝时间（M=3.0）水玻璃浓度Be′=30Be′=35Be′=40W:C(重量比)水泥浆：水玻璃1:0.51:1.027″50″29″56″34″1′07″0.6:11:0.51:1.031″56″37″1′12″42″1′32″0.8:11:0.51:1.040″1′12″47″1′26″52″1′52″1:1在同一条件下，水泥中硅酸三钙越多、水泥浆水灰比越低、水玻璃溶液浓度越低、水玻璃溶液与水泥浆的比例越小，浆液胶凝时间越短。图2水泥浆与水玻璃浆液不同体积比的胶凝时间根据现场试验数据统计结果显示，在保证浆液可灌性和有效扩散距离前提下，应根据渗漏水情况、节理裂隙发育情况合理选用浆液配比，并同时在实际施工中根据吸浆量和注浆压力适时做以调整。（3）注浆工艺①作业方式：注浆方式采用全孔一次性压入或间歇式压入进行，因工地现场无双液注浆机，故在注浆工作面布置两台同型号单液注浆机。②注浆压力：采用“分级升压法”进行注浆压力控制，开始注浆时，不宜将压力升至过高，而应由低到高逐渐提高，注浆压力一般控制出水点压力的2～3倍范围内。③注浆工艺流程详见图3。图3双液注浆工艺流程图（4）安全技术措施①注浆应及时测定出水压力，以便确定注浆压力。②注浆时注浆设备应设在工作面，以便取得良好的注浆效果。③在注浆过程中应随时观察出水点及周边节理裂隙的渗漏水情况，如出现串浆、漏浆等现象，应采取表面封堵、间歇注浆、加浓浆液等技术措施及时进行处理。④注浆时若采用间歇注浆方式，间歇时间应视浆液的胶凝时间而定，稍短于浆液胶凝时间。⑤注浆前向注浆孔内压入高锰酸钾颜色水做压水试验，观察并记录注浆孔附近的串（冒）浆点，并用棉絮进行及时封堵。（5）效果评价水泥-水玻璃双液注浆结束后，通过现场观测，砼衬砌影响段预留孔洞全部封闭，砼表面无明显渗漏现象；光洞影响段，渗漏现象已明显得到控制；锚喷影响段，砼表面已无明显渗漏现象。堵漏结果表明，采用水泥-水玻璃双液注浆堵漏止水方案堵水率达到90%以上，实现了封闭裂隙，减少漏水通道，控制渗流量，确保隧洞稳定预期目的，封堵效果能满足隧洞运行安全要求，已达到设计和规范要求。四、结束语水泥-水玻璃双液注浆技术因其价格低廉、可操作性强、良好的堵漏补强效果，正日益得到广泛应用。其在本工程上的成功应用充分证明了其良好的堵漏适用性，其良好堵漏效果可供其它工程借鉴参考。参考文献1、杨晓华等．《水泥-水玻璃双液注浆在黄土隧道施工中的应用》[M]．中国公路学报．2、闫勇等．《水泥-水玻璃浆液性能试验研究》[M]．水文地质工程地质．3、《水利建筑物水泥注浆施工技术规范》[M]．中华人民共和国水利部电力工业部．