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(xiǎn)水庫(kù)堤壩除險(xiǎn)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(cè)設(shè)計(jì)院長(zhǎng)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(jiǎn)單方便，既能顯著提高防滲性能又能大幅降低工程造價(jià)，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(kù)堤壩的除險(xiǎn)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(xiǎn)加固湖南省是全國(guó)水庫(kù)最多的省份，現(xiàn)有

2、各類水庫(kù)13326座，其中小型水庫(kù)13029座。這些小型水庫(kù)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(wèn)題，危及大壩安全。傳統(tǒng)的水庫(kù)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(chǎng)地和電力約束；土工膜防滲，施工要求高

3、。當(dāng)前同一病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)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(zhǎng)、工程投資較大、防滲效果難以保障。因此，在病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固任務(wù)繁重，資金偏緊的情況下，迫切需要一種施工簡(jiǎn)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(jiǎn)便、高效、經(jīng)濟(jì)的防滲處理方法。它通過(guò)簡(jiǎn)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(wèn)題，不但施工簡(jiǎn)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(jià)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(jiǎn)介粘土固化劑簡(jiǎn)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(wú)味、無(wú)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(guò)了水利部的科技成果鑒定，200

5、5年獲得了國(guó)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(jiǎng)。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(wú)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(kù)堤壩的防滲除險(xiǎn)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(shí)，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(jì)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(wú)析水性、膠凝時(shí)間可控、形成的結(jié)石體具有微膨脹性等特點(diǎn)，因此在進(jìn)行基巖灌注時(shí)，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(shí)，和傳統(tǒng)的純水泥灌漿相比，可節(jié)省機(jī)械臺(tái)時(shí)和人工工時(shí)15%以上。對(duì)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(duì)較差；高壓旋噴雖然防滲效果相對(duì)較好，但工程造價(jià)高，而且還受場(chǎng)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(jiǎn)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(jì)參數(shù)固化劑灌漿技術(shù)主要設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)壩體和壩基進(jìn)行鉆孔，然后對(duì)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(jì)、壩基灌漿設(shè)計(jì)灌漿排數(shù)依據(jù)壩基透水性及需要形成的帷幕厚度來(lái)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(zhǎng)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?jí)毫?.2Mpa，每下降5m增加0.05Mpa。2.1.22.