[发明专利]可控粘土膏浆灌浆技术

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电、矿山工程内学科的岩土工程领域的帷幕灌浆，具体涉及到可控粘土膏浆灌浆技术，适用于含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层的防渗，土洞、溶洞的防渗和充填加固。

背景技术

在水利水电工程、矿山工程中，经常遇到不良的地质构造，如较大的土洞、溶洞或者是含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层。在这类地层中，当开挖边坡，或施工各种竖井、巷道等构造物时，含有较大的土洞、溶洞或者是含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层易出现大面积的渗漏，导致拟定的工程无法施工，需要进行防渗。

目前主要采用砼防渗墙、高压喷射灌浆方法、常规灌浆法等进行处理。

砼防渗墙是通过采用相应机械先开挖成槽，再往槽段内浇筑混凝土，使之形成连续的砼防渗墙，以阻止水体外泄与渗漏。防渗墙槽体开挖需要一定的时间，槽段形成过程中，含水层内水体在水头作用下会迅速向槽段内排溢，极易造成槽段墙体垮塌，成槽难度极大，此外，砼浇筑过程中，还会受到水头的顶托和水流的冲刷，使砼浇筑不密实、离析，起不到防渗的效果。

高压喷射灌浆方法系在钻孔内利用高压水或高压浆流对土体进行切割，并用水泥浆液与切割后的土体充分拌合形成水泥土混合体，各灌孔桩墙相互搭接起到整体防渗作用。由于高喷防渗墙整体形成受下列因素控制：钻孔斜度、孔深、切割水压力、浆体的凝结速度、地下水流的淘蚀作用、墙体的连续性。其中地下水水流使旋喷桩体难以连续形成，同时未完全风化的岩体阻碍水泥浆对土体的切割与固化，导致形成的墙体整体防渗效果差。 

常规帷幕灌浆是采用钻孔，利用水泥浆或粘土水泥浆用泵送入灌段，充填较大的土洞、溶洞或者是含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层中的空隙，通过成排连续钻孔灌浆，进行防渗，形成连续帷幕，阻止水体外泄。这种方法在较大的土洞、溶洞或者是含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层施工时，需要安装孔口止浆塞，工艺复杂；浆材易沿一个方向跑浆，浆材耗量非常大，施工排数多，施工周期非常长，防渗效果差，满足不了这类地层防渗的需要。

发明内容

为了对较大的土洞、溶洞或者是含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层进行防渗处理，针对已有技术在处理过程中存在的不足，本发明提供了一种快速、经济的可控粘土膏浆灌浆技术。该技术能达到很好的防渗效果且施工时间短。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

可控粘土膏浆灌浆技术，采用双缸往复泵进行间歇式往复灌浆，将成本较低、流动性很小的粘土膏浆压入到所述土洞、溶洞或者岩土层中，利用粘土膏浆的粘滞力、内摩擦阻力以及周围介质的反压力等来平衡灌浆压力，实现对粘土膏浆扩散半径的可控性，通过自下而上、无栓塞灌浆，形成需要的连续、完整、低渗性系数幕体。

所述粘土膏浆的流动度为60～80mm（用圆盘法所测得，参照规范GB/T 8077，下同）。在实施过程中，针对土洞、溶洞或者是含有断层发育、裂隙组面众多的全风化或强风化岩土层中的填充情况，一般先采用流动度75mm左右的浆液进行灌浆，在灌浆量超过600L/m，而灌浆压力上升不快时，可采用流动度60mm左右的粘土膏状浆液，进行灌浆。

其中，所述粘土膏浆的材料配比为：水泥:粘土:速凝剂:增稠剂=100:100～300:2～10:0.1～0.5，水量根据浆液的流动度进行调节控制，通常水固比在1:0.7～1.3之间。采用流动度为60～80mm的粘土膏浆进行灌浆时，可以无栓塞灌浆或者是不封孔灌浆。在灌浆过程中，浆液在灌浆压力作用下，沿灌浆管上冒小段距离，同时浆体受其粘滞力、内摩擦阻力作用，很快与灌浆压力达到一个平衡过程，因此可以达到无栓塞灌浆或者不封孔灌浆的效果。

所述粘土膏浆的制浆工艺流程为：采用粘土制浆机将原状粘土和水制成1.20～1.35g/cm³的粘土原浆，然后加入干水泥或水泥浆，进行搅拌均匀，再加入速凝剂和增稠剂，所述速凝剂可以为硅酸钠、铝酸钠、石膏、硫酸铝中的一种或几种，所述增稠剂可以为丹宁酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、钠羧甲基纤维素中的一种或几种。