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灌浆技术及其发展 中国水利水电科学研究院 2011年11月 灌浆历史——200 年 中国经历了60多年的发展 。 浆液技术、灌浆工法技术研究的新进展,可以进一步解决了许多水工建筑物防渗和加固难题，许多改善的技术已成为我国坝工建设的重大技术措施。 超细水泥灌浆技术 膏浆及速凝膏浆技术 双限压力控制技术与GIN工法 坝基岩溶渗漏灌浆处理 砂砾石覆盖层灌浆技术 灌浆设计理论的发展 灌浆技术存在的问题 影响灌入能力的根本原因是水泥颗粒的几何尺寸。 南非、德国、俄罗斯、美国和我国： 筛分或磨细:Dmax40μm，D5010μm 日本研制的超细水泥： D505μm 据称近上万吨的应用实践表明，超细水泥具有良好的可灌性和力学性能。 从1984起，我们研究和试制了适应于微细裂隙岩体加固灌浆所需要的超细水泥。 试验研究，如获得更细的水泥，则带来强度衰减、能耗、成本等问题，影响其实用性，换言之超细水泥有其合理细度的问题。 试验研究：超细水泥的细度高、活性大、保水性强，颗粒凝聚现象强烈。加大浆液的水灰比，虽然其流动性大幅度增加，但其结石强度将显著降低。因此改善分散性和流动性的外加剂、高速搅拌制浆技术成为影响其实用性的关键。 二滩拱坝的坝基为弱风化岩体，隐微裂隙发育。正长岩强风化夹层出现频率较高，玄武岩多见小型破碎带。 灌浆试验，III序孔采用超细水泥和低水灰比水泥浆液灌注，平均灌入量比采用普通水泥浆灌注的II序孔还高，避免了灌浆过程中的失水回浓现象。 正长岩和玄武岩试区，单位吸水率由III序孔灌前的5Lu及0.9Lu，分别降至灌后的0.71Lu及0.45Lu。 切片鉴定，发现的最小可灌岩体裂隙开度为0.06mm。 超细水泥的生产成本高，储存、运输均不方便。 研制了湿磨水泥浆设备，在现场直接加工水泥浆，使水泥颗粒最大粒径降至10μm以下。 磨细浆液的结石强度视不同的水灰比和磨细程度，在2.0～20.0MPa之间。 湿磨水泥技术具有使用方便、成本较低的特点，尤其对于防渗工程具有良好的处理效果和优越的经济性能。 对坝基溶洞、堆石体，以及地基空洞回填处理等大孔隙地层防渗与加固问题，常采用灌浆方法进行处理。 对扩散范围的控制多采用速凝浆液来进行： 造价昂贵 水玻璃为调凝组分，耐久性差 速凝时间控制困难：地下水、温度等环境因素，与实 验室不一样 砂浆 浆、石分离，水下浆液易流走 我们开发了水泥膏浆灌浆技术 水泥膏浆一般是指水泥浆液中掺入大量粘土构成的低水灰比膏状的浆液，也可以在浆液中视当地材料情况掺入粉煤灰、磨细矿渣等掺合料，也可掺入少量的外加剂。 抗水流冲释性 : 整体抗冲，与低水灰比浆液、砂浆的主要区别 膏体的流动特性和扩散特性 明显的扩散前锋面 触变性 流动时，宾汉姆流体；静止时，固体性质 红枫水库堆石坝－堆石体帷幕 坝高52.5m，堆石体孔隙率为21.6～38.6%。 为取代原木斜墙防渗结构，设置灌浆帷幕。 试验采用了多种材料与工艺，最后采用水科院的粉煤灰水泥膏浆。 灌注试验表明，膏浆解决了无充填大孔隙堆石体中灌浆控制的难题，且工效约提高3倍多， 。 试验压力下，单位注入量2.5t/m，灌后可见结石充填饱满、粘结牢固，可达到工程防渗和结构强度的要求。 水泥膏浆首次在堆石体工程中得到应用。 龙塘水轮泵站大坝－无动水溶洞封堵 圬工硬壳坝，坝基第一层贝壳岩出现溶洞及坝基中粗砂层中大量漏水，坝底严重掏空，坝身出现多处裂缝。 溶洞大者达1.0m左右，且无充填，采用水泥膏浆进行了坝基灌浆加固处理。 142m长的坝基处理工程不足2个月即完成，达到了造价低廉、可控性强、空洞充填饱满的加固要求。 乌拉泊水库－覆盖层灌浆帷幕 坝基覆盖层18～30m，实测最大渗透系数达1.2cm/s，用一般灌浆方法难以在动水条件下形成帷幕。 采用水泥膏浆，成功完成了灌浆试验，灌后帷幕渗透系数小于10-4cm/s量级。 速凝水泥膏状浆液 大范围的调整浆液初、终凝时间在数分钟至数小时之间，结石的抗水流冲刷能力强，适于动水条件下堵漏灌浆。 第一代：利用铝酸盐水泥与 普硅水泥的快凝反应 重庆彭水水电站围堰 土石围堰，大江截流、合龙后采用了高喷灌浆、静压注浆等措施进行围堰的防渗处理，在静压注浆过程中对部分耗浆量大的孔采取了水泥－水玻璃双液灌注等处理措施。 防渗施工完毕后，围堰仍然存在着较大的渗漏量，高喷灌浆和静压灌浆防渗处理未能取得预期的效果。 特点： 在堰体河床底部存在大规模块石堆积层 围堰