CW环氧树脂在三峡CⅢ-2标坝基帷幕中的应用

 
王  昇
(葛洲坝集团基础工程有限公司      湖北宜昌      443002)
 
[摘  要] 一般基础岩层的细微裂隙,即使采用湿磨细水泥浆液灌注,其效果仍不理想,而CW环氧浆材接近“真溶液”,具有强度高,可灌性好等优点,能较好地解决这一问题。
 [关键词]  化学灌浆   帷幕   三峡工程
概述
   三峡升船机~临船1#坝段坝基岩石为闪云斜长花岗岩,建基面为弱风化下部和微新岩体。F23断层和F215断层的交汇发育。断层带宽1~6m。沿主断面分布约10cm糜棱岩,其余为碎裂岩、碎裂闪云斜长花岗岩。构造岩体胶结较差,风化强烈,呈疏松~半坚硬状,局部以疏松为主,并见泥化现象。主断面可见宽度为0.8~5cm。该部位基岩裂隙发育,裂面平直,裂面宽度一般为0.2~1.5mm,多无物充填,呈强透水性。为提高断层及断层影响带帷幕幕体抗渗透破坏能力,保持长期运行安全,设计在该部位布设1排帷幕化灌孔,插于原双排帷幕轴线之间。基础帷幕化灌采用湿磨细水泥浆和CW型环氧树脂浆液进行复合灌注。
2  CW型环氧树脂主要性能及检测结果
   重量比为6:1的CW型环氧树脂材料的主要性能及检测结果见表1。
表1             重量比为6:1的 CW型环氧树脂材料的主要性能及检测结果
材料
项目
设计指标
检测结果
检测方法
A液
相对密度(g/cm3
1.06
1.07
比重秤
PH值
6左右
6
精密PH试纸
B液
密度(g/cm3
 
1.05
比重秤
AB混合液
起始粘度20OC(厘泊)
14-20
16~17
毛细管粘度计
PH值
9左右
8.5
精密PH试纸
胶凝时间(小时)
26-65
78
目测
聚合物密度(g/cm3
1.10-1.12
1.08
比重秤
 
   CW环氧树脂浆材纯聚合物抗压强度和砂浆粘接抗拉强度主要性能见表2。
表2        CW环氧树脂浆材纯聚合物抗压强度和砂浆粘接抗拉强度的主要性能表
项目
指标
检测方法
纯聚合物抗压强度(MPa)
1个月  33.0-47.8
3个月  49.0-70.0
6个月  60.5-72.2
 
砂浆粘接抗拉强度(MPa)
3.5
 
   重量比为6:1的CW型环氧树脂材料胶凝时间试验结果见表3。
表3           重量比为6:1的CW型环氧树脂材料胶凝时间试验
配比(重量比)
试验气温(OC)
初凝时间(h)
终凝时间(h)
备  注
6:1
25
>37
>72
终凝后才能扫孔
 
化灌孔布置
   F215、F23断层发育部位,根据断层在帷幕轴线上发育、分布情况进行布孔。
其布孔特点:根据地质资料确定化灌孔段位,沿帷幕轴线连续性布置。
主要技术要求
   (1)灌浆方法:采用“自上而下、分段阻塞、填压式灌浆法”。
   (2)灌浆段长:第1段(接触段)为2m,第2段为1m,第3段为2m,第4段及以下各段一般为3m。
   (3)灌浆压力:第1段为2.0Mpa,第2段为3.0Mpa,第3段为4.5Mpa,第4段及以下各段为4.5-6.0Mpa。
   (4)断层带部位的灌浆孔段采用湿磨细水泥浆和CW环氧浆液灌注。①若灌浆段灌前压水漏量<10L/min时,可直接采用CW环氧浆液进行灌注。②若灌浆段灌前压水漏量≥10L/min时,可先灌注湿磨细水泥浆至吸浆量≤5L/min时,停止灌注并待凝24小时,再用扩孔钻具对该灌段进行扩孔后,采用CW环氧浆液进行灌注。
灌浆施工
5.1 施工程序
   施工准备→测量放样→抬动观测孔→物探测试孔→先导孔→钻灌I序孔→钻灌II序孔→质量检查。
5.2 CW浆液配制
   (1)压水结束后,应根据施工现场的不同温度和吸水率大小配制浆液。A液、B液
搅拌均匀后倒入储浆桶中进行灌注;配比(重量比): A:B=6:1;在A液、B液混合过程中,应将B液呈线流状、缓缓注入A液,边注入、边搅拌、边测温,保持混合浆温在30℃以下。灌浆用的储浆桶采用内外双层铝桶,桶间可以通循环水进行冷却。
   (2)必须分批配制浆液,随用随配,以保持浆液低粘度,提高灌浆质量,节约浆材。
   (3)第一次配制浆液应略大于管路及钻孔占浆,以后根据吸浆量而定。未加固化剂的必须盛于密闭聚乙烯容器中,置于干燥、阴凉通风处。
   (4)制备的A液、B液应加盖置于阴凉处,严禁靠近热源和光线照射。A、B两液的容器和量具必须分开,严禁混用。
5.3 施工方法
   (1)钻孔:采用XY-2PB型钻机分段造孔。
   (2)冲洗:每段钻孔结束后,应立即用大流量水冲洗,至直回水清10min后结束,并实测孔深,冲洗后孔内残留物厚度不得大于20cm。
   (3)阻塞:第1段阻塞在接触面以上砼内0.5m处;其它各段均阻塞在上一灌浆段的顶部以上约0.5 m处。射浆管下部管口距孔底≤30cm,射浆管采用木质翻浆管,以减少孔内占浆。
   (4)灌前应用风尽量吹干孔内和裂隙中的积水,以保证灌浆质量。若孔内积水无法排尽时,可采用以浆赶水的方式灌注。
   (5)在断层中若有粘结成团的夹物层,可先灌注加活性剂的环氧树脂稀浆或压入3L/min丙酮排水。
   (6)灌浆采用 SNS-10/6型柱塞灌浆泵灌注。
   (7)灌浆开始时,应打开孔口回浆阀门,待孔内气水排尽后,再进行充填式灌浆,灌浆压力逐步升至设计压力。灌浆作业应连续进行。
   (8)灌浆结束标准
在设计压力下,吸浆率为零后再屏浆1小时即可结束;结束后带压闭浆30 min,卸除阻塞设备后,进行无压闭浆24小时。
   (9)封孔
在全孔灌浆完毕后,对全孔进行扫孔至终孔深度后,用0.5:1的水泥浆进行封孔。基岩段使用该孔灌浆时所使用的最大灌浆压力,用置换和压力灌浆法封孔。
灌浆成果分析
6.1 CW环氧灌浆成果统计分析
   临船1#坝段~升船机坝段 CW灌浆统计表见表4。
   从表4表明,CW灌浆共计733段,灌浆总进尺为2918.45m,总灌入量为27992.99L,总耗浆量为56753.63L。
   f215断层经CW灌浆后,后序孔较前序孔的灌入量明显减少,减辐最大为72.14%,最小为22.42%,符合灌浆递减规律,表明灌浆效果明显。
表4                 临船1#坝段~升船机坝段CW灌浆统计表
部位
孔序
灌浆总段数
灌浆总段长(m)
总注入量(L)
总耗浆量(L)
灌浆单耗(Kg/m)区间及段数
平均单位注入量(Kg/m)
平均单位总耗量(Kg/m)
I、II序孔注入量降辐(%)
<1
1~50
50~100
>100
临船1#坝段
I
30
93.75
7265.42
8453.13
1
20
2
7
77.5
90.17
68.53
II
26
103.3
2519.20
3328.30
1
19
4
2
24.39
32.22
左非8#坝段
I
88
320.3
6324.04
9989.79
11
65
7
5
19.74
31.19
72.14
II
72
298.7
1642.33
4264.85
11
60
1
 
5.5
14.28
升船机坝段上游排
I
211
807.3
5075.70
16442.64
18
190
1
2
6.29
20.37
22.42
II
186
814.0
3973.90
10120.49
43
138
4
1
4.88
12.43
升船机坝段下游排
I
60
240.9
432.0
1871.33
13
47
 
 
1.79
7.77
77.09
II
60
240.2
760.4
2283.1
16
43
1
 
3.17
9.51
合   计
733
2918.45
27992.99
56753.63
114
581
21
17
9.59
19.45
 
 
6.2 CW环氧灌浆检查孔压水试验分析
   CIII-2标CW环氧—水泥复合灌浆,灌前压水共计1147段,其中透水率小于1Lu的有1126段,占压水总段数的98.17%,透水率小于5Lu的有20段,占压水总段数的1.74%,透水率大于5Lu的有1段,占压水总段数的0.09%。透水率最大为左非8#坝段HZF8-I-13的第1段5.2Lu。具体情况见表5,临船1#坝段~升船机坝段I、II序孔压水统计表。
表5                   临船1#坝段~升船机坝段I、II序孔压水统计表
部位
孔序
压水总段数
透水率(Lu)区间及段数
平均透水率(Lu)
I、II序孔透水率降辐(%)
<1
1~5
5~10
临船1#坝段
I
60
54
6
 
0.389
64.43
II
36
35
1
 
0.138
左非8#坝段
I
170
161
8
1
0.215
82.06
II
134
134
 
 
0.039
升船机坝段上游排
I
376
374
2
 
0.058
26.90
II
251
248
3
 
0.042
升船机坝段下游排
I
60
60
 
 
0.020
60.00
II
60
60
 
 
0.032
合           计
1147
1126
20
1
 
 
   由表5可以看出,上述各坝段的透水率降辐明显,说明通过CW灌浆处理后,f215断层透水情况有明显改善。其中透水率大于1Lu的21个灌段,主要集中在第1~5段,部分透水率大于1Lu的孔段出现在基岩细微裂隙较发育和断层张开较明显的部位。经灌浆CW环氧处理后检查,压水压力2Mpa,其透水率均小于1Lu(见表6)。
表6    临船1#坝段~升船机坝段I、II序孔CW灌浆化学灌浆检查孔压水试验成果表
部位
孔数
总段数
透水率(Lu)区间、段数/频率(%)
透水率超标率
备注
<1
1~3
3~5
>5
段数
%
升船机坝段
2
33
33
 
 
 
 
 
 
左非8#坝段
2
24
24
 
 
 
 
 
 
临船1#坝段
1
5
5
 
 
 
 
 
 
合计
5
62
62
 
 
 
 
 
 
   灌浆结束14天后对四个物探孔进行了声波测试,波速提高明显,岩体弹性模量得到提高。
结 语
   尽管水泥浆液经过湿磨后,能改变浆液性能,但其仍属颗粒(D95<40μm)的悬浊液,对细微裂隙的可灌性、灌浆效果有其局限性。而CW环氧浆液接近真溶液,粘度略大于水,渗透性与水相近。从水泥帷幕灌浆与CW环氧浆液帷幕灌浆成果资料、质量检查结果分析表明,真溶液的CW环氧浆液较水泥浆液具有较好的可灌性。由于CW环氧浆材具有常温固化、聚合体强度高、化学性能稳定等特点,灌注后它不仅能提高断层及断层影响带帷幕幕体抗渗透破坏能力,而且也能提高岩体的抗压与抗拉强度。
 
 
 
作者介绍:王昇  工程师  葛洲坝集团基础工程有限公司  湖北宜昌  443002
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