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一种深孔强岩溶地区帷幕灌浆新工艺探索

更新时间:2009-03-28

1 工程概况

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域西江水系黔江河段大藤峡峡谷出口处,是一座防洪、航运、发电、补水压咸、灌溉等综合利用的大型水利工程,大藤峡水利枢纽工程蓄水后,盘龙铅锌矿矿区的东侧黔江河段回水位将达到61.50m,水库渗漏问题将影响盘龙铅锌矿大岭矿段生产安全。拟在大岭矿段矿区东侧2勘探线和西侧48勘探线附近各布置一道防渗帷幕,防止黔江河水抬升对矿山生产的影响。帷幕孔深基本在220m左右。本次灌浆试验选在东帷幕岩溶强烈发育区进行,探索强岩溶区的灌浆工艺。

SNCR系统中的脱硝反应发生在一个特定的温度区间内,在这个温度区间内,能提供足够的能量使脱硝进行化学反应。对于以氨作为还原剂的SNCR脱硝反应最佳温度窗口为850℃~1100℃。

2 试验段岩溶发育情况

下泥盆统上伦组含水层为盘龙铅锌矿的大岭矿段的直接充水含水层,为本次防渗帷幕工程的帷幕防护地段。钻探揭露的岩溶主要发育在白云岩内,灰岩、泥质灰岩、泥灰岩中岩溶不发育,该岩组的钻孔遇溶洞率为17.78%。溶洞主要分布在-80m标高以上,钻孔遇到的溶洞数占遇溶洞总数的87.09%,由钻孔揭露岩溶发育的平面分布还是垂向上的发育程度可知,岩溶发育都存在在差异性和不均一性,但总体在垂向上随着深度加深,岩溶发育亦随着减弱的规律还是很明显的。

3 灌浆试验设计

根据初步设计文件和勘察文件,东帷幕北部注浆试验段位于岩溶强烈发育区ZK5号钻孔位置,考虑到未来帷幕设计存在优化的可能,将北部注浆试验段孔间距按成4m、6m、8m设置;试验段采用双排直线布孔,排间距为3.0m,分南北两段,每个试验段布置注浆试验孔14个,自检检查孔4个,第三方检查孔1个。先施工靠矿区(西)侧的一排孔,后施工靠黔江侧的一排孔。各排分两序孔施工,先施工Ⅰ序,后施工Ⅱ序孔。帷幕质量检查透水率达到小于5Lu的防渗标准。见图1。

计算该算法第2步和第3步至多需要O(|U|2|A|2),故算法2的时间复杂度为O(|U|2|A|2)。

  

图1 北部试验孔位布置图

4 施工工艺

电源结构明显优化。火电装机占比由2015年约75%下降至2030年的55%,新能源装机占比由2015年的3%大幅提高至15.5%。

对于钻孔回水减少或消失的,或强透水、极强透水的基岩段(透水率≥15Lu),采用粘土水泥浆、膏浆等浆材进行注浆、充填。实施时,以粘土水泥浆开灌(表1中1#或2#配比),按粘土水泥浆、膏浆的顺序,逐级变浓的原则进行。

 

表1 强透水、极强透水地层注浆试验材料

  

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水泥粘土浆浆液制作流程详见图2。

  

图2 水泥粘土浆制作流程图

4.1 注浆管安装

钻孔完成后,用钻机辅助将专用膏浆灌浆管下入至孔底,然后在孔口安装拔管机。

4.2 浆液制作

(1)泥浆配制为集中制浆,在粘土浆制浆站将从附近粘土场购买的粘土原料,用铲车送至粘土制浆机,因粘土制浆机能制出稳定的比重在1.3g/cm左右的粘土浆。

(2)当储浆桶中泥浆符合要求,则通过管路将一定量的成品泥浆抽至膏浆制浆机内,按比例加入水泥浆进行混合搅拌;并在管路上安装自动比重计,随时监测浆液比重。

4.7.2 注浆段结束标准

钻孔进入相对隔水层,各段达到结束标准,在灌注后扫孔,全孔压水试验达到结束标准时,透水率小于5 Lu时,即可认为达到终孔结束标准;若透水率大于5 Lu则采用上行式逐段进行压水试验,并对不合格段次进行复灌。

(4)在粘土水泥浆搅拌桶上安装电子称,首先对符合要求的粘土浆进行进料控制,然后再定量加入水泥,通过强制搅拌机搅拌,搅拌均匀后通过膏浆泵或注浆泵送至钻孔。

4.3 注浆材料

本次注浆试验所采用的注浆材料主要为水、水泥、粘土及少量外加剂,所有注浆材料均达到相应的技术要求。

Research progress in application of polycarboxylate superplasticizer polyether macromonomer 10 13

4.4 注浆方法

戊戌维新至辛亥革命期间,变法维新的斗士谭嗣同在其《仁学》中说:“吾贵知,不贵行也。知者,灵魂之事也;行者,体魄之事也。”此处谭嗣同重点强调了“知”。但此后这一思想被更为激进的资产阶级革命派所驳斥,资产阶级革命派认为社会变革不能等待开民智完成之后才去进行。他们驳斥了维新派民智未开不能行革命的观点,在“知行之辩”上强调“行”。章太炎说:“人心之智慧,自竞争而后发生,今日之民智,不必恃他事以开之,而但恃革命以开之……公理之未明,即以革命明之;旧俗之俱在,即以革命去之。”[4]认为通过“行”可以由“不知”转化为“知”。

高压脉动灌浆的灌浆流程大致为:钻孔、灌浆准备→孔口处下套管→并安装灌浆器→灌浆段钻孔洗孔→灌浆段灌入封闭浆体→封闭浆体待凝→选择合适浆液灌浆→达到结束标准→自下而上小间隔提升灌注→本灌浆段灌浆结束→进行下一段灌浆。

4.5 注浆压力

各序孔的注浆压力整体参考初步设计,但所列注浆压力更加详细。具体见表2。

 

表2 各序孔灌浆压力参考值

  

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4.6 浆液浓度变换标准

在遇到溶洞、大裂隙,孔口无返水的孔段,根据压水试验结果,确定初始浓度的浆液开灌比,以粘土水泥浆开灌(表1中1#或2#配比),按粘土水泥膏浆的顺序,逐级变浓的原则进行。若注浆40min后仍不起压,则改用浓一级的浆液,当采用最浓浆液(水灰比0.5∶1)仍不起压时,则采用间歇注浆,间歇注浆一次注浆约50m3,间歇时间为浆液初凝以后,终凝以前。

4.7 注浆结束标准

(1)一般情况下,注浆压力均匀持续上升达到设计终压,单位注浆量不大于1L/min,继续灌注30min,即达到本次注浆结束标准;岩溶发育地层在注浆压力达设计压力,单位注浆量小于2L/min时,继续灌注30 min,亦可结束本次注浆。

4.7.1 单次注浆结束标准

注浆过程正常进行的前提下,可依据以下3点结束注浆。

同时,乡居经营者可以加入法国农会的“欢迎到农庄”(Bienvenue-à-la-ferme)网络,根据规定,家庭旅馆在建设后达到三稻穗标准,且每年经营6个月,连续10年后可以得到政府发放的家庭旅馆修缮补助津贴。为了保证已获得认证乡居别墅的质量,避免经营者存在侥幸心理,降低服务标准,协会每年还会淘汰部分不符合标准的成员。农民还可通过农会的培训学习相关的知识和技能,并获得最新的行业政策咨询⑥。

(2)单次未达到上面标准的段次注浆(如间歇注浆、设备故障引起的中断注浆),扫孔后可以不压水直接注浆,直到单次注浆达到上面标准。

交通洞断面尺寸为3.3×4m的城门洞型,进口地板高程803.56,坡度为4%的上坡,长度196m,洞身用混凝土衬砌40cm厚。

施氏找到了一个“三”讹为“二”的证据,虽是孤证,亦足欣喜。他说,至今却“尚未发现《正义》‘年四十二’之‘四’讹为‘三’的”⑦。这就把“建元六年说”的一条路给堵死了。但是我们仍可以追问:所谓“南化本”(按,这个本子是南化氏所藏南宋黄善夫本《史记》)的作“三”不作“二”的依据又是什么呢?施氏说:“我认为,张守节依据《索隐》‘年三十八’之文,以推断司马迁作史时42岁,这个说法是可以成立的,至少说不是妄言。”那么我们也可以问:难道南化本没有可能是由《正义》之“四十二”推出的“三十八”么?因为是孤证,就总不能说很稳当。而袁传章先生更有力地驳之曰:

本次注浆试验主要采用纯水泥浆液,在处理耗浆量大的溶洞或大的裂隙时采用水泥粘土膏浆浆液。本文主要论述粘土水泥膏浆在岩溶强烈发育段的应用。

在达到上面“单次注浆结束标准”的前提下,进行扫孔冲洗,再进行压水试验,满足设计要求,即可认为达到本段结束标准。

4.7.3 注浆孔(整孔)结束标准

(3)按比例加入改性剂及早凝型结构剂进行搅拌,搅拌时间大于1min,搅拌均匀。

特殊地段(溶洞、风化蚀变带等)采用了可控复合膏浆高压脉动灌浆,可控复合膏浆高压脉动灌浆技术是采用既具一定流动可灌性、又具一定高塑性变形强度及时变性的特殊复合膏浆,利用浆液可控凝结及时变的特性,采用全液压无级调速高压脉动灌浆泵,借助脉动瞬间高压促使浆液通过特殊灌浆头灌注,能有效控制浆液的扩散范围,保证浆体在钻孔周围较均匀扩散充填透水孔隙,从而使松散强透水地层内快速形成防渗效果较好的连续帷幕体。

5 效果分析

5.1 注浆效果分析

根据检查孔及表3综合分析,各孔距注浆效果均满足要求,注浆孔的各孔距均可达到施工目的。

 

表3 各孔验证透水率及检查孔透水率统计成果表

  

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EJ01、EJ03、EJ043个检查孔布置在帷幕体中间在钻进过程中冲洗液漏失量很小。分段压水试验中,各单元检查孔压水试验合格率均大于90%。由此证明本次注浆试验工程所形成的帷幕幕体从压水试验效果评价来讲是合格的。

因此,对于那些微课制作水平不高,对于教学的重难点把握不好的教师,一方面可以自我学习微课的制作技术做到精通,还要精心研究教材,认真备课,从而真正掌握每堂课的教学重难点;另一方面可以根据教学的实际需要,从互联网上下载一些需要的微课,认真学习和研究,分析他们的课程结构,分析他们的呈现方式,分析他们的授课内容等.这样可以改变自身制作和教学中存在的不足,进而很快提高老师的微课制作水平

5.2 注浆材料

根据本次试验并结合以往矿区有关的资料,本试验段白云岩含水层一般以裂隙为主(特殊情况除外),且部分区段存在溶洞(ES05、ES07共探明4个溶洞),矿区排Ⅰ序孔共进行压水试验45次,大于15Lu的段次为31段,占总段数的75.6%。说明本试验区域总体透水量大,耗浆量大,通过本次注浆试验,在注前透水率小于15Lu的孔段采用纯水泥浆液灌注,在灌前透水率大于15Lu的孔段堵水帷幕采用了粘土水泥膏浆进行灌注,经Ⅱ序孔参考以及检查孔压水试验检验,证明粘土水泥膏浆能满足防渗效果要求。

6 粘土水泥膏浆的应用

相对于纯水泥浆,水泥黏土浆液用于基础加固、防渗堵水而言,具有原材料成本低、环保等优势,形成的帷幕具有耐久性好、抗溶蚀等优点,在施工过程中制浆、灌浆操作方便,已成为注浆行业使用量最大、使用面最广的注浆材料,被广泛应用于矿山、隧道、水利水电、市政等多个领域的防渗和加固工程中。

采用水泥黏土浆进行对强岩溶发育段进行灌浆试验,有如下几点理由。

实验药品:实验用水为去离子水,p H值为7.0,离子组成仅为H+和OH-;载气为高纯度氮气(纯度99.999%);六水合氯化铝、氯化钠、无水硫酸钙、无水硫酸镁、十八水合硫酸铝、硫酸钠等分析纯以及质量分数为38%的盐酸。

6.1 规范许可

在《矿山帷幕注浆规范》和《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》中,明确规定帷幕注浆可使用水泥黏土浆。

6.2 近年来应用工程

近年来应用粘土掺入灌浆的大型工程:常德南方石灰石矿涌水治理工程(中国建材控股)(2015年);中关铁矿帷幕注浆工程(2008年);凡口铅锌矿帷幕灌浆工程(2007年);怀集藤铁矿帷幕注浆工程(2012年);南水北调中线总干渠Ⅳ渠段鹤壁段掏沙洞灌浆工程(2011年);四川龙凤水电站右岸防护提防渗处理工程(2012年);托口水电站河湾地块防渗工程(2012年);广东阳江平堤水库帷幕灌浆工程(2013年)等等。

6.3 黏土储量丰富

初步调查结果显示,附近有多个黏土矿厂,专生产黏土向广东、广西供应,品质较好,储量丰富,可以采用购买方式。

6.4 经济性

对于帷幕注浆工程,耗浆量大的地层主要为宽大裂隙和岩溶地段,这类地层耗浆量占注浆总量的90%以上。如果采用大量的黏土代替水泥,将大幅度降低材料采购成本。

6.5 耐久性好

经多个专项课题研究报告和多个工程应用证明,水泥黏土浆或水泥黏土膏浆结石体的耐久性比纯水泥浆要好。

6.6 环保性优

黏土是广泛分布于附近地表,经机械挖取、转运、筛分、破碎,即可变成注浆原材料。在生产过程中,基本不产生温室气体如CO2。而生产水泥,每生产1t水泥,将产生0.44tCO2。因此,节省水泥,是绿色注浆的一大趋势。

7 结 语

综上所述,水泥黏土膏浆是未来基础处理的一种趋势,能逐步代替传统的纯水泥浆处理方式,随着我国西部大开发,尤其在我国的云贵川及两广地区,因地域发展需要,更多的岩溶地质水库的建设,这种经济、环保、耐久性好,工艺简单的基础处理方式更有发展空间。

参考文献

[1]张贵金,彭春雷.一种适合松软地层高效控制灌浆的新工法—自上而下、浆体封闭、高压脉动灌浆[J].水利水电技术,2012,(3):33-36.

[2]李亚武.岩溶地基处理技术 [J].铁道工程学报,2002,12(4):44-49.

[3]张景秀.坝基防渗与灌浆技术[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

[4]长沙有色冶金勘测设计研究院.大藤峡水利枢纽工程库区防护工程勘察设计Ⅳ标段盘龙铅锌矿防渗帷幕东帷幕注浆试验报告[R].

 
陈冠军
《湖南水利水电》 2018年第03期
《湖南水利水电》2018年第03期文献

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