化学浆液在地下连续墙接缝漏水中的应用

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摘 要： 地下连续墙经常会发生涌水涌砂的现象，漏水严重影响了施工的进度，且给盾构始发带来一定的风险，本次连续墙接缝出现处漏水漏砂现象成功有效采用丙烯酰胺化学注浆加固止水，有效渗透入砂土及缝隙中，形成胶结体，止水十分明显

关键词：化学注浆、丙烯酰胺、连续墙

1 工程概况

广州市轨道交通九号线5标土建工程中，【2号风井】围护结构内侧采用Φ1200mm冲孔排桩+800mm厚素混凝土地下连续墙+内支撑的形式。基坑内侧Φ1200mm冲孔排桩间距1300mm，桩长约22m，嵌固深度入微风化1.5m、入中风化3m，冲孔桩采用C30水下混凝土。基坑外侧800mm厚素混凝土连续墙，槽深约22m。在竖井基坑开挖工程中，发现排桩之前发生涌水涌砂的情况，为确保Φ1200mm冲孔桩与800mm素混凝同受力，防止素混凝土连续墙不均匀受力而变形过大开裂，必须对涌水涌砂的桩缝及连续墙接缝进行止水处理。

3 采用的注浆方式

由于之前已对桩缝进行了旋喷桩加固，止水主要是对加固区内的空隙进行填充，所以采用注浆封堵达到止水的效果。选择性能优良的注浆材料和有效的注浆工艺是连续墙孔隙(排桩缝)防渗堵水取得成功的两个关键因素。微孔隙(裂隙)防渗堵水对注浆材料的要求比较严格，要求有良好的可灌性和一定固结强度。注浆材料一般分为悬浮液浆材和溶液型浆材。根据注浆目的、地土条件、工程性质、施工技术及造价高低等因素选择适宜的浆材及合适的浆液配比。

本基坑漏水采用丙烯酰胺化学注浆加固，其机理就是将化学材料通过泵压注入地层，充满裂隙，截断水流通道，并通过浆液的作用将被注体固结为一个整体，从而达到防渗加固作用。丙烯酰胺注浆是以有机化合物丙烯酰胺为主剂，配合其他药剂而制成的液体，其粘滞性与水接近，且凝结前基本维持基本不变，以水溶性状态注入土中，发生聚合反应后形成具有弹性的、不溶于水的聚合物。

丙烯酰胺浆液其颗粒较小，渗透能力很强，浆液能渗入粒径小于0.01毫米的土层或渗透系数大于10-4cm/s的被灌体。胶凝时间可准确地控制在几秒至数十分钟之间。因此既可用于堵住大流量的集中涌水，也可用于细微裂隙的防渗处理，所以决定采用丙烯酰胺浆液进行加固。

4 注浆施工工艺

4.1 施工工艺

本次注浆采用常规地面注浆形式，即在地面钻孔至加固深度，下花冠进行后进行注浆。

施工工艺为：采用钻机钻孔（钻孔直径为Ф108），钻孔至加固区底部，钻孔填套合料，下注浆花管，注浆设备管路连接，待套合料凝固后下注浆头开始注浆，详细注浆流程图如下图所示：

图2 注浆工艺流程示意图

注浆管采用PVC花管，花管只设置在加固深度范围，以上部分采用未开孔的PVC管，花管采用胶带将开孔密封，避免下管时套合料或外部杂质将孔堵塞。下管后孔口周围务必封堵密实，以防止注浆过程中冒浆现象发生。施工前进行配比试验，选择合理凝结时间，配置相应的A、B液。

4.2 配比技术

丙烯酰胺化学浆液主要是有A、B两种液体混合而成，A液为丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺，B液为过硫酸铵与二甲胺基丙腈。

DAP和AP都属于催化剂，他们掺量的多少决定了丙烯酰胺浆液的凝胶时间，对浆液的黏度及稳定性也有重要影响。

表1 丙烯酰胺浆液的标准配方

试剂名称 代号 作用 浓度（重量%） 黏度（×10-3Pa.s） 凝胶时间 抗压强度

（MPa）

丙烯酰胺 A 主剂 9.5 1.2 十几秒至几十分钟 0.4~0.6

亚甲基双丙烯酰胺 M 交联剂 0.5

过硫酸铵 AP 引发剂 0.5

二甲胺基丙腈 DAP 促进剂 0.4

在注浆过程中及时根据施工情况调节浆液配比，从而对浆液凝固时间进行有效控制。由于室内实验条件与现场存在差异，因此室内实验结果要根据野外施工实际条件进行调整，以适应现场的温度、工程地质和水文地质条件。

图3AP浓度对凝胶时间的影响 图4DAP浓度对凝胶时间的影响

5 丙烯酰胺相比常规注浆优缺点

对洞门漏水一般采用水泥单液浆或水泥+水玻璃双液进行加固处理，但加固效果不会是很理想，所以我们通过对比，来了解一下他们的差别。

（1）水泥浆

水泥的颗粒粒径比较大，一般只能进入渗透系数比它大粗砂层或裂缝中，很难进入渗透系数比它粒径的砂土或裂缝中，所以对于存在较厚粉细砂层的地层，水泥浆液对其也不能为力了，况且之前已采用了搅拌桩加固，水泥想渗透止水更为困难；同时，水泥浆其凝结时间较长，在注浆的过程中即使不被地下水冲走，达到强度的时间需要28天，无法满足工期要求。

虽水泥浆液有不足之处，但其材料容易取得，成本较低，无毒性，施工工艺简单方便，适用大多岩土地基的抗渗和加固，常用于岩土裂隙注浆。

（2）水泥-水玻璃浆液

因水泥浆液容沉淀析水、稳定性差、凝结时间较长，在地下水留速较大的条件下注浆时，浆液易受水的冲刷和稀释。为了改善水泥浆的性质，常在水泥浆中掺入各种附加剂，从而达到快速凝结的目的。虽然水泥浆液能及时凝结，但其与水泥浆液粒径相当，始终无法渗透入渗透系数比它粒径的砂土或裂缝中。同时水泥-水玻璃浆液由于凝结时间过快，但渗入空隙未完全就已凝结了，达不到止水的效果，所以也不适用于本工程连续墙接缝漏水。

（3）丙烯酰胺化学浆液

丙烯酰胺浆液其粒径小，能很好的入渗比水泥浆粒径小很多的砂土层级缝隙，且时间易于控制，可在准确地控制在几秒至数十分钟之间，保证浆液的充分渗入加固土体及缝隙。相对水泥浆它强度较小，最大只有0.8MPa左右，但是本次注浆目的主要是止水不是加大强度，所以丙烯酰胺浆液完全满足本次注浆加固的求。其不足之处就是费用较高，施工难度较大，但合理的控制注浆参数及注浆量，在工期及效果相比一定非常明显。

6 结论

洞门连续墙接缝漏水一直是影响盾构始发的一大难题，本次丙烯酰胺化学注浆的成功运用，有效解决了基坑竖井连续墙接缝漏水问题，特别是在砂层中，其止水效果更为突出。对过程记录认真分析及研究，基本掌握了丙烯酰胺化学浆液的各项性能，成功运用于盾构施工领域，同时取得了良好的效果，对今后盾构施工起到很好的指导作用。在今后施工中将不断积累注浆经验，完善该盾构注浆工艺。