固化灰浆防渗墙施工成功

1）固化灰浆防渗墙简介

固化灰浆防渗墙是在槽段造孔完毕后，向泥浆中加入水泥等固化材料，砂子、粉煤灰等掺合料、水玻璃等外加剂，经机械搅拌或压缩空气搅拌后形成的防渗固结体。该项目研究成果“防渗墙墙体浆材与造墙工艺”获得国家发明专利（ZL 200710024094.6）。

固化灰浆防渗墙研究与应用是柔性材料防渗墙发展的必然。固化灰浆防渗墙，因墙体强度指标和地基土接近，与防渗体周围地基的协调变形能力好，受力后墙身不易出现开裂，抗渗性能稳定，浆材固结不受成槽作业时间限制，且固化时间可控。该类防渗墙因其成槽作业的废泥浆无须排放，就地处理造墙，墙体各项性能指标适宜，成本低，无环境污染，有着巨大的发展潜力和市场需求。因受浆材配制和固化工艺的限制，固化灰浆防渗墙成墙深度一般不超过50 m。固化灰浆地下连续防渗墙施工方法主要包括泵循环施工法、置换施工法、气拌原位搅拌法等。

固化灰浆防渗墙墙体浆材由护壁用泥浆和固化用原始灰浆两部分组成。对于防渗墙固化用原始灰浆，进行水泥基浆液配制时，考虑经济成本及便于现场操作等因素，主要使用普通硅酸盐水泥，选用的水泥外加剂主要有水玻璃（NaO.nSiO2）、氯化锂（LiCl）等速凝剂；奈系磺酸盐类缩合物（NUF-5）、木质素磺酸钙、x404等减水剂；硫酸铝、硫酸钠等交联早强剂。此外，可掺入适量的粉煤灰等辅料，掺入粉煤灰的固化灰浆，可降低经济成本，并利于环境保护。

固化灰浆防渗墙体浆材具有较好的防渗性能和抗侵蚀性能、灰浆体凝结时间可控性好、抗压强度和弹性模量适宜、与地基变形协调能力强、对环境无污染、利于现场配制及低成本等。混合浆材密度为1.3～1.7 g/cm3，凝结墙体28 d抗压强度为0.5～1.5 MPa、弹性模量为50～800 MPa、渗透系数≤10-7 cm/s、单位吸水率ω≤10-8 m/s；新拌混合浆液失去流动性时间≥4 h，固化时间≤24 h。

2）固化灰浆防渗墙浆材制搅工艺

一般情况下，固化灰浆的制搅为分置换法、原位搅拌法和泵循环加压气搅拌法等，应用较多的是前两种制搅方法。置换法模拟试验装置如图9.12所示，其施工步骤如下：

①用吊架和手动葫芦拔出防渗墙接头管。

②在试验槽内下入灌注导管。

③按设计配合比和用量在高速搅拌机内搅拌固化用灰浆。

④将拌制好的固化灰浆通过导管送入试验槽底部，顶排出槽内泥浆。

⑤随着固化灰浆的上升，逐步拔出导管，但导管口始终埋在固化灰浆内。

⑥固化灰浆浇筑完毕后，拔出导管，取样装模进行物理力学性能测试。

图9.12　置换法模拟试验(www.xing528.com)

泵循环原位搅拌法模拟试验装置如图9.13所示，其施工步骤如下：

①按设计配合比，配制好成槽护壁用不分散低固相黏土泥浆，在高速搅拌机中搅制，约搅拌15 min。

②由槽孔底部放出部分泥浆，一边排放泥浆一边向槽孔内加入水玻璃和水泥砂浆，约搅拌15 min。

③用砂浆泵循环孔内混合泥浆，即由底部抽出，再送入顶部，直至混合均匀为止，约搅拌20 min。

④边循环边在不同深度处取样测其容重，检查是否混合均匀。

⑤取样成型，进行物理力学性能测试。

图9.13　泵循环原位搅拌法模拟试验装置

3）固化灰浆防渗墙浆材制搅工艺的改进建议

因置换法是通过泵送浆材将槽内泥浆置换掉，该法不能充分利用槽内既有泥浆，浆材配制成本高，泥浆浪费严重，且槽段连接质量差；搅拌法是采用泵吸反循环或压缩空气等方式实现槽内既有泥浆和后期灌注浆材混合的。实践证明搅拌法比置换法应用效果好，但搅拌法的施工工艺需要不断改进与完善。

根据室内模拟试验情况，提出搅拌法固化工艺改进的建议如下：

①在单元槽段的成槽施工末期，逐步往槽内泥浆中掺加固化用原始灰浆，在成槽机挖土作业时实现槽内既有泥浆和固化用原始灰浆的初次混合。

②在槽段造孔完毕后，再加入固化灰浆配方中的部分速凝剂（主要是水玻璃），经机械搅拌或压缩空气搅拌后实现槽内所有浆液的最终均匀混合，在凝结固化时间内形成防渗墙墙体。该方法在泥浆和灰浆初次混合时只加入一部分水玻璃（总用量的1/3～2/3），可以避免浆液过早凝结，等到槽段造孔完成后，再加入剩余的水玻璃，并在凝结固化时间内形成墙体。