CN115262555A

CN115262555A - 用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法

Info

Publication number: CN115262555A
Application number: CN202211037710.2A
Authority: CN
Inventors: 温浩; 李向扬; 姜晓天; 王卫; 邓晓坤; 张贝贝
Original assignee: Shenzhen Guanghuiyuan Water Conservancy Building Engineering Co ltd
Current assignee: Shenzhen Guanghuiyuan Water Conservancy Building Engineering Co ltd
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2022-11-01

Abstract

本发明提供了一种用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，涉及施工技术领域；该方法包括以下的步骤：S10、水玻璃添加试验，确定水玻璃的模数后，添加至水泥浆液中；对浆液的可灌性情况和凝结时间进行试验；S20、制浆，通过制浆设备进行制浆；S30、灌浆，在帷幕灌浆压水试验或钻孔时，发现无回水、无压力，进水量较大且没有减少的趋势，需做好在灌浆时需要添加水玻璃的准备；在进行水泥浆液灌注时浆液浓度达到0.5：1，进浆量达到300L以上时，或进浆在30L/min以上，仍无回浆或压力，即可在水泥浆液中添加水玻璃；本发明的有益效果是：由于灌浆量的减少和结石率高，避免过多的水泥浆液进入地下水中，从而减少或避免了地下水的污染。

Description

用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法

技术领域

本发明涉及施工技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法。

背景技术

大坝的帷幕灌浆特点是孔较深，通常要求孔深入到岩基单位吸水率w<0.05～0.01L/(min·m·m)的等值线以下3～5m，灌浆压力较大。由于大部分水库在进行除险加固时库内仍维持一定的水位，使坝基原渗漏通道仍存在，且部分坝基为岩石基础，裂隙较为发育，水流继续下渗。为减少水流通过坝基下渗，提高水库的运行效果，保证帷幕灌浆在该种情况下的施工质量，这就对该项施工工艺提出了新的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其改进之处在于，该方法包括以下的步骤：

S10、水玻璃添加试验，确定水玻璃的模数后，添加至水泥浆液中；对浆液的可灌性情况和凝结时间进行试验；

S20、制浆，通过制浆设备进行制浆，水玻璃计量误差不大于3％；

S30、灌浆，在帷幕灌浆压水试验或钻孔时，发现无回水、无压力，进水量较大且没有减少的趋势，需做好在灌浆时需要添加水玻璃的准备；

在进行水泥浆液灌注时浆液浓度达到0.5：1，进浆量达到300L以上时，或进浆在30L/min以上，仍无回浆或压力，即可在水泥浆液中添加水玻璃。

进一步的，步骤S10中，水玻璃的模数为2，水泥砂浆中水与水泥的重量比为0.5：1，水玻璃的掺量为1-5％。

进一步的，步骤S10中，记录添加水玻璃后浆液失去流动性和凝结的时间，并记录试验时的天气、气温、湿度的情况。

进一步的，所述的步骤S10中，水玻璃添加试验包括以下的步骤：

S101、编写掺量试验大纲，根据了解的地质情况，结合灌浆和使用的原材料要求，编制室内试验和现场试拌方案，用于指导下一步的试验；

S102、原材料的试验检测，在试验前，对已选择的原材料进行试验检测，详细了解原材料的参数和指标，用于指导下一步的试验和施工使用时进场材料指标变化的对比；

S103、试验仪器设备的准备，对试验需要的仪器设备进行检查和标定，保持性能良好，精度满足要求；

S104、材料称重，根据初步选择的产量配比，对各种原材料进行称量，保证试验成果的准确性；

S105、拌合，采用试验用的泥浆搅拌机进行制浆，投料顺序：先加2/3的用水，再加水泥，再加剩余的水，搅拌5-10S，再加水玻璃，继续搅拌，搅拌时间不少于30-60S；

S106、试验成果分析整理，对拌制的浆液进行观察、记录，详细观察浆液在不同搅拌时间的情况下的可灌性情况、静置状态下竞业的凝结时间、气温和湿度对凝结时间的影响情况、不同掺量下浆液的可灌性和凝结情况；

S107、现场试拌，在灌浆前，原材料进场后，进行现场试拌，对室内试验初步提出的成果进行验证，并将成果与初步试验进行对比；

按初步成果的掺量配比进行现场拌制，并观察浆液的可灌性和凝结时间，以及浆液在不同气温和湿度的条件下的变化情况，并详细记录；

S108、试验成果的提出，进行比对分析后，正式提出符合要求的水玻璃掺量，并对各种因素对浆液的影响情况进行汇总，绘制影响曲线，以便于根据各种条件的变化，及时调整水玻璃的掺量。

进一步的，所述的步骤S107中，为保证准确性，需对进场的原材料的性能和参数的指标进行试验检测。

进一步的，步骤S20中，除水玻璃以外的其他各种原材料计量误差不大于5％。

进一步的，步骤S30中，水泥浆液在添加水玻璃后，凝结时间会提前，采用以下措施进行应对：

在灌浆添加水玻璃前，对步骤S10中水玻璃掺量试验成果进行现场试配验证，以防水泥或水玻璃成份含量变化，导致浆液的可灌性及凝结时间发生变化。

水玻璃的配比以水泥用量为准，水玻璃的计量误差不大于3％；

采购水泥时，水泥采用普通硅酸盐水泥，且控制筛余量不大于5％。

进一步的，所述的步骤S30中，在灌注过程中，水玻璃的掺量根据压水试验、钻孔取芯及水泥浆液灌注情况，并结合灌浆管路和孔深进行调整；

水玻璃掺量从1％开始，凝结时间选择在30±2min；

灌浆量达到300L仍无回浆或无压力的情况下，增加水玻璃掺量，凝结时间选择在10-20min；如有回浆或有灌浆压力，可立即停止添加水玻璃，改用浆液浓度1：1水泥浆液灌注，并变浓至0.5：1，结束该段灌浆。

进一步的，在水玻璃掺量增加后，如灌浆量达到600L以上仍无回浆或灌浆压力，可灌注浆液浓度1：1的水泥砂浆300L后，暂停灌浆15-30min，然后继续灌注浆液浓度1：1的水泥砂浆，有回浆或有压力时，并变浓至0.5：1，结束该段灌浆。

本发明的有益效果是：由于灌浆量的减少和结石率高，避免过多的水泥浆液进入地下水中，从而减少或避免了地下水的污染。

附图说明

图1为本发明的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法的流程示意图。

图2为本发明的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法中水玻璃添加试验的详细步骤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1所示，本发明提供了一种用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，该方法主要包括水玻璃添加试验、制浆以及灌浆的步骤，具体的，本实施例中，每个步骤详细内容如下：

本实施例中，水玻璃的模数为2，水泥砂浆中水与水泥的重量比为0.5：1，水玻璃的掺量范围为1-5％，添加水玻璃时逐级增加；步骤S10中，记录添加水玻璃后浆液失去流动性和凝结的时间，并记录试验时的天气、气温、湿度的情况。

步骤S20中，除水玻璃以外的其他各种原材料计量误差不大于5％。

由于水泥浆液在添加水玻璃后，凝结时间将会提前至几十秒至几十分钟不等(与水玻璃掺量有关系)，对这一情况要高度重视，可采取以下措施进行应对：

(1)在灌浆添加水玻璃前，要对掺量试验成果进行现场试配验证，以防水泥或水玻璃成份含量变化，导致浆液的可灌性及凝结时间发生变化。

(2)水玻璃的配比以水泥用量为准，水玻璃的计量要准确，误差不大于3％。水玻璃的质量要稳定，浓度、模数等参数要可靠，必要时可进行检测，以与试验时水波璃的各种参数进行对比，要做到基本一致。

(3)采购质量稳定的厂家生产的水泥，以筛余量不大于5％的普通硅酸盐水泥为佳。水泥的安定性等要符合规范规定。

(4)使用的拌合用水要符合规定，和试验时的水质基本一致。

(5)制浆机使用高速搅拌机，搅拌时间不少于30S,在开始搅拌时方可掺加水玻璃。制浆机要有备用。

(6)可采用三柱塞灌浆泵，使灌浆压力及进浆量平稳，避免造成脉动压力。为保证灌浆连续进行，要有备用灌浆泵。

(7)压力表要经过校准，最大量程不小于灌浆设计最大压力的1.5倍。宜采用防震型压力表。

(8)灌浆管应采用耐压管，灌浆完成要及时冲洗。止浆塞要符合要求。

(9)操作工人要熟练，责任心强。

本发明的操作要点在于水玻璃添加剂量选择。在水玻璃使用前，要在试验室进行掺量试验，取得成果后，在灌浆添加水玻璃前进行现场试拌验证，以防水泥或水玻璃成份含量等的变化，导致浆液的可灌性及凝结时间发生变化。

在一个具体实施例中，水玻璃添加试验包括以下的操作流程及要点：

所述的步骤S10中，结合图2所示，水玻璃添加试验包括以下的步骤：

试验要明确目的、原材料的来源、可能的影响因素、掺量试验方法以及浆液的可灌性要求、试验需用的仪器设备等；

S104、材料称重，根据初步选择的产量配比，对各种原材料进行称量，保证试验成果的准确性，误差要满足要求；

对试验观测记录进行分析整理，初步提出与现场工况基本一致、基本符合灌浆要求的掺量配比；

所述的步骤S107中，为保证准确性，需对进场的原材料的性能和参数的指标进行试验检测；

进行灌浆操作，具有以下几处要点：

1、添加时机的选择；

在进行水泥浆液灌注时浆液浓度达到0.5:1时，进浆量达到300L以上，或进浆在30L/min以上，仍无回浆或压力，即可考虑在水泥浆液中添加水玻璃。

2、水玻璃的称量；

水玻璃的配比以水泥用量为基准，水玻璃的计量要准确，误差不大于3％。

3、水玻璃的质量；

水玻璃的质量要稳定，浓度、模数等参数要可靠，必要时可进行检测，以与试验时水波璃的各种参数进行对比，要做到基本一致。

4、施工设备；

要有符合要求的制浆、灌浆、止浆塞、压力表等设备。

5、制浆；

先加2/3的水，再加水泥，再加水搅拌10s左右再加水玻璃，注意观察浆液的可灌性等情况。

6、灌注；

水玻璃的掺量可根据压水试验、钻孔取芯及水泥浆液灌注情况，并结合灌浆管路、孔深等，可先从低掺量开始，凝结时间宜选择在30min左右。在灌浆量达到300L仍无回浆或无压力的情况下，可在适当增加水玻璃掺量，凝结时间选择在10-20min,,如有回浆或有灌浆压力，可立即停止添加水玻璃，改用1:1水泥浆液灌浆，并变浓至0.5:1，按规定结束该段灌浆。

在水玻璃掺量增加后，如在灌浆量达到600L以上仍无回浆或灌浆压力，可灌注1:1水泥浆液300L后，暂停灌浆15-30min，然后继续灌注1:1水泥浆液，有回浆或有压力时，按规定再变浓至0.5:1，按要求结束该段灌浆。

尽量考虑连续灌注；另考虑到可能的环境变化，要高度灌注制浆的可灌性及灌浆过程中的情况。

另外，在上述的实施例中，还包括有质量保证措施，分为灌浆过程中的质量控制和灌浆完成后的质量检查，其中灌浆过程中的质量控制分为以下七个方面：

(1)水泥应经检验合格，且质量稳定、各种参数变化较小，并满足设计及相关要求。宜采用灌浆水泥或筛余量不大于5％的普通硅酸盐水泥。

(2)水玻璃在试验检测合格后使用，模数及浓度要和掺量配比试验基本一致。

(3)水质要满足相关规定，并和水玻璃掺量试验用水基本相一致。

(4)称量要准确，误差尽量小。

(5)灌浆过程中灌浆压力或注入率突然改变较大时应立即查明原因采取相应的措施处理。

(6)灌浆过程中应定时测量记录浆液密度必要时应测量记录的浆液温度，灌注稳定时还应测量记录浆液粘度。

(7)水玻璃的用量，要严格根据试验成果和现场试配情况添加，并观察搅拌桶内浆液的流动性等情况。

灌浆完成后的质量检查包括以下内容：

(1)由于采用这一工艺，是在地下裂隙发育或存在地下水流动的情况下进行的，为保证灌浆质量，可在该孔附近按规范规定布置检查孔进行压水试验。

(2)试验应在该部位灌浆结束14d后进行，并自上而下分段卡塞进行压水试验。

(3)坝体与基岩接触段及其下一段的合格率应为100％，再以下的各段的合格率应在90％以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的100％且不集中灌浆质量可认为合格，否则需重新处理。

(4)帷幕灌浆检查孔应采取岩芯，计算获得率并加以描述。

另外需考虑水泥浆液在添加水玻璃后，造成浆液凝结时间提前这一影响，保证灌浆连续实施，要保证机械设备的性能良好，并及时进行保养检修，并有备用机械。因故中断灌浆的时间尽量缩短至5min以内，避免出现灌浆泵、灌浆管及孔内浆液凝结堵塞。在复灌时可先采用3:1-2:1水泥浆液进行疏通、稀释孔内浆液。

本发明的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，经济合理、设计科学，采用工艺优化、劳动力优化、材料投入优化等方式尽可能提高工作效率，针对岩基裂隙(孔洞)中存在地下水流动的情况下，通过合理布置帷幕灌浆孔，对水泥浆液材料添加水玻璃、速凝剂等方式。

根据岩基裂隙存在和坝前水位的情况，将单排帷幕孔部分调整为两排或三排，并结合浆液外加剂的添加这一技术，解决了在岩基裂隙中存在地下渗流较大或裂隙较发育且延伸较远的情况下，纯水泥浆液帷幕灌浆效果差这一难题。

水泥、水玻璃双液浆是以水泥和水玻璃作为灌浆材料的主剂，按要求的比例同时注入双液混合器内使其充分混合形成双液浆。这种双液浆具有价格便宜、无毒、凝结时间短、速度快、结石强度高等特点，不仅具有水泥浆液的优点，而且还有化学浆液的一些特性，凝结时间根据需要可以准确控制到从几十秒钟到几十分钟，灌后结石率可达100％，在地下流动的情况下，可灌性比纯水泥浆液明显提高。这种浆液克服了单纯水泥浆液的凝结时间长且难以控制，动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。

水玻璃对水泥浆凝结速度有较大的影响。水玻璃是硅酸钠的水溶液，通常以Na2O·n SiO2表示，而最常见的是Na2O·SiO2。硅酸钠是一种强碱弱酸盐，在水溶液中强烈水解，并达到水解平衡，硅酸钠水解生成难溶于水的硅酸，而使水溶液呈喊性，但由于硅酸的生成量很小而不会出现凝胶沉淀。水玻璃也具有胶体性质，胶体微粒带负电荷。在水泥中加入水后，水泥矿物发生的水化反应，主要是硅酸三钙的水解。当把水玻璃加人到水泥浆液中以后，水泥浆的凝结速度显著提高。

在帷幕灌浆施工过程中，水泥浆液在逐级变浓至0.5:1无回浆且无灌浆压力时，岩基中可能存在地下水流动带走并稀释浆液，或裂隙较发育延伸较远，可在水泥浆液中添加水玻璃，加快水泥浆液的固化速度。对凝结时间、水泥浆液配比选择、添加的时机和添加剂量等作为技术要点。

采用本发明的方法后，由于灌浆量的减少和结石率高，避免过多的水泥浆液进入地下水中，从而减少或避免了地下水的污染。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：

2.根据权利要求1所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，步骤S10中，水玻璃的模数为2，水泥砂浆中水与水泥的重量比为0.5：1，水玻璃的掺量为1-5％。

3.根据权利要求2所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，步骤S10中，记录添加水玻璃后浆液失去流动性和凝结的时间，并记录试验时的天气、气温、湿度的情况。

4.根据权利要求1所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，所述的步骤S10中，水玻璃添加试验包括以下的步骤：

5.根据权利要求4所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，所述的步骤S107中，为保证准确性，需对进场的原材料的性能和参数的指标进行试验检测。

6.根据权利要求1所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，步骤S20中，除水玻璃以外的其他各种原材料计量误差不大于5％。

7.根据权利要求1所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，步骤S30中，水泥浆液在添加水玻璃后，凝结时间会提前，采用以下措施进行应对：

8.根据权利要求7所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，步骤S30中，水泥浆液在添加水玻璃后，凝结时间会提前，采用以下措施进行应对：

9.根据权利要求1所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，所述的步骤S30中，在灌注过程中，水玻璃的掺量根据压水试验、钻孔取芯及水泥浆液灌注情况，并结合灌浆管路和孔深进行调整；

水玻璃掺量从1％开始，凝结时间选择在30±2min；

灌浆量达到300L仍无回浆或无压力的情况下，增加水玻璃掺量，凝结时间选择在10-20min；如有回浆或有灌浆压力，可立即停止添加水玻璃，改用浆液浓度1：1水泥浆液灌注，浆液浓度变浓至0.5：1，结束该段灌浆。

10.根据权利要求9所述的用于水库除险加固的掺加水玻璃帷幕灌浆施工方法，其特征在于，在水玻璃掺量增加后，如灌浆量达到600L以上仍无回浆或灌浆压力，可灌注浆液浓度1：1的水泥砂浆300L后，暂停灌浆15-30min，然后继续灌注浆液浓度1：1的水泥砂浆，有回浆或有压力时，浆液浓度变浓至0.5：1，结束该段灌浆。