粘土固化劑技術(shù)應(yīng)用(論文)

1、粘土固化粘土固化劑灌漿技術(shù)在病在病險水庫堤壩除險加固中的加固中的應(yīng)用鄒雙七（417000）張柳春（410011）婁底市水利水電勘測設(shè)計院長沙京網(wǎng)電力科技有限公司[提要]粘土固化劑是一種新的灌漿材料，粘土固化劑灌漿技術(shù)是一種施工簡單方便，既能顯著提高防滲性能又能大幅降低工程造價，且低碳環(huán)保的防滲灌漿新技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于各種地質(zhì)條件下水庫堤壩的除險加固防滲處理。[關(guān)鍵詞]防滲粘土固化劑粘土固化漿液灌漿除險加固湖南省是全國水庫最多的省份，現(xiàn)有

2、各類水庫13326座，其中小型水庫13029座。這些小型水庫大多數(shù)建于上世紀(jì)50～70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(yán)重問題，危及大壩安全。傳統(tǒng)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、土工膜防滲及水泥漿液帷幕灌漿技術(shù)。套井沖抓回填受壩體高度、水位及天氣因素影響；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

3、。當(dāng)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(fù)雜，而且施工工期較長、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(wù)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。粘土固化劑及其灌漿技術(shù)，就是在充分分析傳統(tǒng)灌漿材料和傳統(tǒng)灌漿技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明的一種簡便、高效、經(jīng)濟(jì)的防滲處理方法。它通過簡單的傳統(tǒng)鉆孔灌漿技術(shù)，一次性解決壩體、壩基的防滲加固問題，不但施工簡便、工期

4、可控、低碳環(huán)保，而且防滲性能顯著提高、工程造價大幅降低。1粘土固化劑化學(xué)機(jī)理及其粘土固化漿液主要性能粘土固化劑化學(xué)機(jī)理及其粘土固化漿液主要性能1.1粘土固化劑簡介粘土固化劑簡介粘土固化劑又名特種結(jié)構(gòu)劑，是新一代灌漿材料，為灰白色固體粉末、無味、無毒、非易燃易暴品，細(xì)度80μm的篩余量≤8%、比表面積≥500m2kg密度2.80～3.15gcm3，?！疤胤N粘土固化漿液研制及其工程應(yīng)用成套技術(shù)”，2004年通過了水利部的科技成果鑒定，200

5、5年獲得了國家發(fā)明專利，同年還獲得了廣西壯族自治區(qū)科技進(jìn)步一等獎。1.2粘土固化劑化學(xué)機(jī)理粘土固化劑化學(xué)機(jī)理粘土固化劑溶于水后，立即生成大量的鋁酸根、硅酸根、硫酸根，三者與水泥水化反應(yīng)的生成物Ca(HO)2、水化鋁酸三鈣反應(yīng)，生成均質(zhì)絨毛狀水化鋁酸三鈣、無定型水化硅酸二鈣、具有較大膨脹性的硫鋁酸鈣。反應(yīng)消耗了漿液中大量的拌合水，有利于加速水泥的水化反應(yīng)，生成具有一定強(qiáng)度的結(jié)晶水化粘土固化漿液可適應(yīng)于各種地質(zhì)條件下水庫堤壩的防滲除險加固處

6、理。1.4粘土固化劑灌漿技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)粘土固化劑灌漿技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基巖灌注時，和純水泥漿液相比，至少可節(jié)約工程成本10%以上。首先，粘土固化劑灌漿技術(shù)的灌漿材料是80%的粘土、20%的水泥，粘土固化劑為水泥用量的15%。按水泥400元t、固化劑7.5元kg、粘土15元t計算，可節(jié)約灌漿材料成本20%以上。其次，由于粘土固化漿液基本無析水性、膠凝時間可控、形成的結(jié)石體具有微膨脹性等特點，因此在進(jìn)行基巖灌注時，可以有效控制漿液的擴(kuò)散距離，減少漿

7、液流失，提高灌注效率。采用粘土固化漿液進(jìn)行基巖帷幕灌漿時，和傳統(tǒng)的純水泥灌漿相比，可節(jié)省機(jī)械臺時和人工工時15%以上。對于壩體而言，傳統(tǒng)的防滲加固一般采用沖抓回填或高壓旋噴或土工膜技術(shù)。沖抓回填受壩體高度、水位和天氣限制，且防滲效果相對較差；高壓旋噴雖然防滲效果相對較好，但工程造價高，而且還受場地和電力限制；土工膜技術(shù)施工工藝要求高。采用粘土固化劑進(jìn)行壩體防滲加固，同沖抓回填相比，可顯著提高防滲性能；尤其與高壓旋噴相比，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著

8、，可節(jié)約30%以上的工程成本；與土工膜施工工藝相比，前者采用傳統(tǒng)的鉆孔灌漿工藝，簡單易行。2粘土固化劑灌漿技術(shù)粘土固化劑灌漿技術(shù)2.12.1固化劑灌漿技術(shù)主要設(shè)計參數(shù)固化劑灌漿技術(shù)主要設(shè)計參數(shù)粘土固化漿液僅僅是取代了傳統(tǒng)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(jìn)行防滲加固，其設(shè)計方法與傳統(tǒng)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(jìn)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80～90

9、%、水泥10～20%，粘土固化劑為水泥用量的15～20%。其中水泥為普通硅酸鹽水泥。2.1.12.1.1、壩基灌漿設(shè)計、壩基灌漿設(shè)計灌漿排數(shù)依據(jù)壩基透水性及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(shù)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。灌漿壓力：基巖起始壓力0.2Mpa，每下降5m增加0.05Mpa。2.1.22.