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1、环保型丙烯酸盐灌浆材料及其应用屈高见(中国水利水电第三工程局陕西西安7 1 0 0 1 6)摘募通过两则工程实例，简要介绍丙烯酸盐化学灌浆材料的特点及应用体会。装键铡环保材料丙烯酸盐化学灌浆工程应用1 环保型丙烯酸盐灌浆材料随着人们环保意识的提高，从事化学灌浆的专业人员也不得不经常面对化学灌浆与环保的关系问题。制定一个化学灌浆工程方案，从浆材选择到工艺设计，环保因素贯穿始终。在种类众多的化学灌浆材料当中，毒性相对较低的材料更容易脱颖而出。丙烯酸盐作为一种优良的防渗化学灌浆材料，其应用历史国外已有几十年，国内也有2 0 多年历史，在这一过程中，通过该领域前辈专家的不懈努力，使得丙烯酸盐的毒性不断
2、降低，特别是长江科学院谭日升教授利用引力场论和丙烯酸钙对丙烯酸镁毒性的拮抗作用研制成功的丙烯酸钙镁盐凝胶体达到了实际无毒的程度，堪称环保型灌浆材料。不同种类的丙烯酸盐浆液的毒性见表l。表1几种丙烯酸盐浆液毒性对比表名称状态浓度()小鼠最大耐受量(m g k g)毒性分级研究单位丙烯酰胺粉末1 5 0 _ 1 8 0中等毒丙烯酰胺液体1 02 0()0低毒日本A C 一4 0 0液体3 8 4 25 0 0 0(大鼠)接近微毒美国A C M S液体1 22 3 0 0低毒中国水科院丙烯酸钙镁盐凝胶1 5 5 9 1 6 0实际无毒长江科学院这种环保型丙烯酸盐灌浆材料是由丙烯酸钙镁盐溶液和少许甲撑
3、双丙烯酰胺(交联剂)、三乙醇胺(促进剂)、过硫酸铵(引发剂)和水(溶剂)组成。浆材参考配比及主要性能指标见表2。表2丙烯酸盐浆液参考配比及性能指标材料名称作用参考配比丙烯酸盐主剂1 2甲撑双丙烯酰胺交联荆l三乙醇胺促进剂l过硫酸铵引发剂l作者简介：屈高见(1 9 6 7 一)，男，陕西商洛人毕业于成都科技大学水利系，中国水电三局高级工程师，专职从事化学灌浆施工工作。3 0 续裹材料名称作用参考配比水溶剂9 0外观淡蓝色溶液比重1 0 5 1 0 8粘度(P a S)O 0 0 1 5 0 0 0 2 8p H 值7 8胶凝时间可调由上表看出，丙烯酸盐浆材的组成中，绝大部分是水，同时在使用过程中
4、，清洗设备及管路用的清洗剂也是水，一定程度上体现了其环保性和经济性。2 三峡工程坝基帷幕丙烯酸盐灌浆2 0 0 2 年初，笔者有幸参与了三峡工程左岸厂房坝段1 6 号机组基础帷幕灌浆施工任务，其中包括丙烯酸盐加强帷幕灌浆任务，现着重将丙烯酸盐浆材在该坝段帷幕灌浆中的使用情况简要介绍。2 1 丙烯酸盐应用背景三峡左厂1 6 号机组基岩断裂发育，岩体透水率q l L u 频数较高(注：三峡工程主体建筑物基础防渗灌浆帷幕的防渗标准是钻孔压水试验透水率lh 1)，且钻孔涌水现象较普遍，帷幕灌浆单耗较大。根据中国三峡开发总公司转发的三峡枢纽工程质量检查专家组对帷幕灌浆的意见：建议将l 一6 号机组封闭帷
5、幕，由重点加密改为全部加密加深，以形成连续帷幕。为此，设计决定对左厂1 6 号机组段增加一排封闭帷幕灌浆孔，孔距2 5 0 c m，分序施工。同时对浅层6 m 范围采用丙烯酸盐化学材料灌注。所有孔先进行浅层化学灌浆，而后加深用水泥灌浆。化学灌浆段长：第一段2 m；第二段4 m。化学灌浆压力：第一段O 7 M P a；第二段1 0 M P a。化学灌浆后用水泥封孔，同时镶铸孔口管(入岩3 m)，待凝后进行以下各段水泥灌浆。2 2 施工工艺2 2 1工艺流程第一段钻孔一第一段压水一配浆_ 第一段灌浆一+第二段钻孔+第二段压水叶配浆一第二段灌浆_ 化学灌浆结束一拆除孔口装置一扫孔并安装孔口管(水泥灌
6、浆用)。2 2 2 主要工序说明(1)压水试验各孑L 段灌前的压水试验是确定配浆量及选择配比的重要依据。可采用简易压水试验，在稳定设计压力下，每5 m i n 测读一次压人流量，在稳定流量下连续两次取平均值，且两者读数之差小于l L m i n 即结束，最终值为压水试验采用值。压人流量和配制的丙烯酸盐浆液胶凝时间参考对应关系见表3。3 0 表3 压入流量和丙烯酸盐浆液胶凝时间对应关系压入流量值Q(L m i n)浆液胶凝时间(m i n)Q 55 0 一6 05(Q 1 04 0 一5 0Q 1 03 0 4 0(2)配浆正式配浆前应通过反复试验找出不同浆液浓度、不同胶凝时间的多组配方，以满足
7、不同前提条件的灌浆需要。试验得出的配方仅适用于施工所在地的水质条件和当时的气温条件。当水质及气温等外部条件发生变化时，应重新试验配方，且不可以不变的配方应万变的外部条件。丙烯酸盐浆液的浓度用所灌地层含水量控制，经验对应关系见表4。表4丙烯酸盐浆液的浓度地层情况浆液的浓度()一般情况1 0细微裂隙1 2钻孔有涌水1 5钻孔有涌水且压人流量 1 0 L m j n2 0因丙烯酸盐浆液瞬间胶凝，影响浆液胶凝时间的因素又较为复杂，故配浆以少配多次的原则进行，以最大程度减少浪费。一般第一批混合的浆量以满足管路和孔段占浆量再加开始1 0 m i n 的吸浆量为限，以后每批混合浆量以满足1 0 m i n
8、的吸浆量为限。(3)灌浆分序两段灌注，灌浆过程按“双液分批混合，连续灌注”的原则进行。灌浆开始时，打开孔口排水阀门，待浆液将孔内积水顶出后，关闭阀门，进行纯压式灌浆，灌浆压力逐步升至设计压力。灌浆结束标准为在设计压力下，连续三次读数小于O 1 L m i n。2 3 灌浆成果l 一6 号机组下游帷幕灌浆历时三个月，累计灌入丙烯酸盐浆液7 2 t，l 一6 号机组丙烯酸盐灌浆成果见表5。表51 6 号机组丙烯酸盐灌浆成果灌段长度累计灌浆量单位长度进浆量灌前平均压水量灌后平均压水孔序(m)(L)(L m)(L m i n)量(L m i n)I1 4 43 2 7 02 2 71 4 3 81 0
9、 82 1 0 01 9 41 0 6 32 8 82 1 4 87 4 6O 6 6 80合计5 4 07 5 1 83 1 从表5 可以看出，灌浆单耗和灌前压水量两个指标自I 序孔至序孔逐渐递减，规律非常明显。而灌后压水检查的值为零，说明丙烯酸盐浆液对细微裂隙可灌性非常好，在相对不透水的构造岩中，丙烯酸盐浆液尚有一定的注入量，本次丙烯酸盐加强帷幕灌浆取得了非常好的效果。3 地下洞室丙烯酸盐堵防渗漏灌浆3 1 工程概况及采用丙烯酸盐灌浆的原因陕西宁强二郎坝水电枢纽天生桥发电放空隧洞系竖升式进水口有压隧洞，承担发电引水，水库放空的任务。隧洞圆形衬砌，洞径D=3 6 m，衬砌厚度4 0 c m，
10、电站设计水头8 0 m，洞身承受最大水头1 3 5 m。发电洞洞身穿过砂质白云岩，为稳定的类围岩。该发电洞运行多年后发现施工缝漏水、混凝土衬砌点面(散)渗等病害。为了预防该引水洞在高水头运行时发生“内水外渗”现象，制定了以洞内壁喷涂处理为主的方案，即最大限度使用内表面喷涂法，使管内表层混凝土形成致密的防渗层，主要目的是防止“内水外渗”，喷涂材料选用和混凝土粘接强度高、性能优越的环氧涂料。但由于喷涂前围岩微细裂隙中的储存水通过混凝土裂缝向外渗水，给混凝土内壁喷涂造成困难。因此决定在喷涂作业前，先选用一种成本低、粘度低、高穿透性、防渗性能好的化学灌浆材料对渗漏区周边围岩进行压力灌浆，使管内壁变成无
11、水状态然后喷涂。根据方案对灌浆材料的要求，综合比较各种防渗灌浆材料，认为丙烯酸盐浆材比较理想，而且成本较低。3 2 主要工序灌浆施工一般工序流程为：钻孔一清孔_ 安装灌浆塞一配浆_ 灌浆_+拆卸灌浆塞一灌浆孔回填封堵(包括盲孔、废孔)、表面清理一竣工。灌浆：灌浆方法和前述三峡工程帷幕灌浆相似。点面渗区域灌浆时，由于渗点分散，连通性差，往往需要密布孔反复灌，直至表面发干，满足涂刷条件。3 3 施工情况总结本次共处理2 0 0 余m 2 点面渗。在处理过程中，由于渗水点分散，内部渗水通道连通性差，处理时需要密布孔，反复灌，大多数部位经过3 4 次灌浆后都能满足涂抹要求。点面渗处理累计灌注丙烯酸盐1
12、 1 3 6 0 L，环氧增厚涂料5 0 0 k g。全部处理部位一次通过验收，质量优良。4 结语三峡工程丙烯酸盐加强帷幕灌浆和二郎坝水电枢纽天生桥发电放空隧洞围岩渗漏丙烯酸盐灌浆取得了明显的技术效果和良好的经济效益。两则工程实例表明，丙烯酸盐是一种较为环保、防渗性能优良且成本相对低廉的化学灌浆材料，在大力提倡环保概念的今天，它必然会引起大家的关注。同时，我们作为经常使用各类化学灌浆材料的施工单位，也迫切想看到种类更丰富的环保型化学灌浆材料出现。3 1 参考文献 1 谭日升(6)：2 7 3 4 2 蒋硕忠，2 0 0 0。7 1 丙烯酸盐化学灌浆材料的研究及其应用 J ，岩土工程学报，1 9 9 l，李长生，谭日升化学灌浆与环境保护 J ，长江科学院院报，3 黄国兴，陈改新水工混凝土建筑物修补技术及应用 M 北京：中国水利水电出版社。1 9 9 8 4 屈高健，水工隧洞衬砌混凝土常见病害的综合治理 M ，水工混凝土建筑物检测与修补北京：北京科海电子出版社，2 0 0 3 3 1