隧洞岩溶涌水灌浆处理材料主要有水泥浆、水泥黏土浆、水泥砂浆等,采用水泥浆液或水泥黏土浆液应用于岩溶地层的涌水灌浆封堵时,因其流动性好,在灌注溶缝或管道发育、连通性好、透水性强的岩溶地层时,容易出现灌浆量相当大、长时间不起压现象,无效灌浆量过多,造成工程施工时间长,材料损耗大,灌浆成本高;采用水泥砂浆泵进行灌浆,在灌浆过程中容易出现砂浆离析、堵管、灌浆压力不够等问题,灌浆堵水效果差。为达到对一定规模渗流通道动水进行快速、有效封堵目的,常用性能相对稳定、抗水流冲刷不易分散的膏浆进行灌注并取得不错效果。
膏状浆液流动性较差,而且其屈服强度和塑性黏度也非常大,传统搅拌机和灌浆泵不能满足施工要求,需要加以改进,利用高压力、大流量双缸泵将流动性较小的膏浆,以挤压方式注入岩溶管道中,通过充填、挤压密实方式将溶洞充填或充填物挤密固结,从而达到控制浆液扩散半径,快速形成有效防渗堵(幕)体的目的(图5.4.2-1)。
膏浆灌浆在岩溶涌水地层中灌注,相比常规灌浆具有鲜明的优点,主要体现在:施工期短,见效快,掺加固化剂及外加剂基本无毒,价格较低,容易采购和保存,适应性强,不受场地大小、施工环境条件限制;灌浆材料主要为水泥和黏土,节能环保优势显著。
图5.4.2-1 灌浆采用的膏状浆液
(1)浆液拌制。施工中采用特制的大功率低速搅拌机拌制。(www.daowen.com)
(2)浆液试验。膏状浆液(GS化学膏浆)性能与流动度试验如图5.4.2-2所示。膏浆灌注后效果与灌后芯样如图5.4.2-3所示。
图5.4.2-2 膏状浆液(GS化学膏浆)性能与流动度试验
图5.4.2-3 膏浆灌注后效果与灌后芯样图
(3)灌浆泵选择。现在常用的高压灌浆泵泵头均采用钢球结构组成单向阀门,活塞在缸体内向前运动,推动浆液向前流动,顶开钢球,浆液向灌浆管路流动;活塞向后运动,钢球落回球窝内,流出的浆液不能倒流,新的浆液流入缸体,如此循环,将浆液灌入被灌体内。膏状浆液由于黏度非常大,浆液在管路中运动阻力很大,灌浆时,钢球可能不能及时回到原位,不能起到单向阀的作用,浆液不能向前流动而不能被注入地层中。在膏状浆液实际灌注时,曾采用加大钢球重量,依靠重力促使钢球回位,解决了膏状浆液灌注问题。
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