1· 特种粘土固化浆液的主要技术性能
特种粘土固化浆液具有高稳定性、基本无析水性、强抗稀释性、胶凝微膨胀性等性能，在初始粘度大、胶凝时间短、早期强度上升固化速度快等方面均可控，有利于较高地下水流速与动水压力和较大地层孔隙条件下快速堵水[1]。特种固化浆液中主要用料为粘土，水泥用量仅为10％～20％，比采用普通水泥浆液造价低。特种粘土固化浆液灌浆的施工工艺与普通水泥粘土灌浆的施工工艺基本相同。
2 ·工程概况
军山水库位于江西省于都县罗坳镇的罗坳村，处于贡水一级支流罗坳河的上游。坝址以上控制流域面积1．3 km2， 水库总库容27．3 万m3， 设计灌溉面积133．33 hm2，是一座以灌溉为主，兼有养殖等综合利用效益的小（2）型水库。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、灌溉引水隧洞及灌溉渠系等建筑物组成。大坝为粘土心墙坝。水库设计洪水位219．55 m，校核洪水位为219．91 m。大坝最大坝高27．2 m，坝顶长90 m，坝顶宽3．5 m。大坝存在的主要问题：坝基渗漏、绕坝渗漏、接触渗漏和坝体渗漏问题。
根据以往小型水库大坝加固经验和《江西省重点小（2）型病险水库除加固初步设计及审批导则》，本次大坝防渗加固拟采用对大坝增设垂直防渗心墙进行防渗加固处理。经方案比较本次除险加固拟采用特种粘土固化剂混合浆液灌浆形成防渗体进行防渗处理。
特种粘土固化剂防渗体布置在大坝坝体桩号K0＋000～K0＋090 范围内，采用双排布置，孔距1．5 m，排距1．0 m，钻孔孔径0．1 m，品字型布置，钻孔深入强风化岩层0．5～1．0 m。防渗灌浆孔平面布置详见图1。
3· 特种粘土固化浆液防渗标准
3．1 材料要求
特种粘土固化浆液由特种结构剂、水泥、粘土、水配制而成。
特种结构剂：灰白色，粉沫状固体，比表面积≥500m2/kg，细度0．08 mm，筛余≤8％，密度2．8～3．15 g/cm3，含水率≤2％，无毒、无气味、非易燃，满足环保要求。储运需确保干燥，严格防潮，内置防潮薄膜编织袋储运，储存期不超过3 个月。不得使用过期、受潮结块的产品。
水泥：要求采用强度等级42．5（或以上）普通硅酸盐水泥，必须妥善保存，严格防潮且储存期不超过3 个月，不得使用过期、受潮结块的产品。
粘土：配制采用粘土料应不含草根、树技、腐植质和碎石等杂物，既可以采用商业粘土，也可以现场就地采取自然粘土、红粘土、膨润土、黄土、粉质粘土等，要求土干净、含砂量小、粘粒含量超过10％或塑性指数不小于15；若就地取用自然粘土，施工之前需做较详细的粘土料场工程地质勘察工作，对不同埋深的粘土取样进行颗分、粘土矿物成分与粘粒含量分析、塑性指数检测、现场小额造浆试验等，据此论证场地粘土是否满足工程设计要求。
水：造浆用水采用无明显化学污染的灌溉水或饮用水。
3．2 控制标准
浆液材料参考配合比（重量比）为：粘土80％，水泥20％，特种结构剂为水泥掺量15％，水料比1∶1，应该注意掺入水量要扣除粘土中的水量。
施工前须进行室内浆液材料配比试验，在此基础上再做若干次现场小额浆液配比的调浆试验，从而选择满足设计要求的合理的配比方案，以供备选。
3．3 灌浆防渗体设计标准
防渗体渗透系数K≤1×10－5 cm/s，浆液设计扩散半径≥0．85 m，有效防渗体厚度不小于1．8 m，防渗体底伸入强风化岩体下部0．5～1．0 m。
4· 特种粘土固化浆液施工工艺
为了掌握军山水库坝体土质情况，防渗体施工前应沿防渗体轴线布设2～3 个先导孔，局部地层条件变化较大应适当加密先导孔。先导孔导出的坝体土土质颜色呈浅灰黄、灰白色，干燥～稍湿，结构大部分较松散，局部呈可塑状，土质以粉（粘）土质砂砾为主，且地层的厚度很大，结构复杂。因此，根据先导孔钻取土样的性质确定了本工程的施工方法采用分段注浆法。分段注浆法施工工艺流程见图2。
5· 特种粘土固化浆液施工技术要求
5．1 制浆要求
本工程采用现场就地采取的自然粘土造浆，其工艺流程见图3。
5．2 钻孔要求
控制网（点）：基本平面控制不低于四等三角网或四级导线的精度；基本高程控制不低于四等水准的精度，测站点高程不低于五等水准的精度。
钻孔孔位允许误差：灌浆防渗体轴线采用经纬仪定点并应至少校正2 次。灌浆防渗体轴线不大于±10mm，注浆的实际孔位与设计孔位之间偏差不得大于10cm，钻孔孔斜测量孔底最大偏差不得大于0．3 cm。
注浆的孔宜采用回转式钻机（金刚石钻头或硬质合金钻头）钻孔，也可以采用冲击式或冲击回转式钻机钻孔；若采用冲击式或冲击回转式钻机钻孔方式，应加强钻孔及孔壁周围裂隙的冲洗。
实际钻孔孔径、孔位及孔深应有记录。钻孔过程中，若因遇土性改变而发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况，应做详细记录；若遇洞穴、塌孔或掉块而难以钻进，可先进行预注浆处理，再行钻进；若出现集中漏水或涌水，应查明情况，分析原因，经处理后再行钻进。
注浆孔（段）钻进结束后，应冲洗钻孔，孔底沉积（孔底沉渣）厚度不得超过20 cm。
各类钻孔当钻进施工作业暂时中止，应妥善保护孔口，防止流进污水或落入异物。
5．3 裂缝冲洗与压水实验要求
采用自上而下分段循环式注浆法、孔口封闭注浆法进行帷幕注浆时，施工之前，应采用压力水冲洗各注浆孔（段）孔壁周围裂隙，且直至回清水为止，应对各注浆孔做全孔一次性孔壁周围裂隙冲洗。冲洗压力可为注浆压力80％且不大于1 MPa。对于地质条件复杂的地段孔壁周围裂隙的冲洗应按照设计要求进行或通过现场试验确定。
帷幕注浆的先导孔应自上而下分段做压水试验，可以采用单点法试验或五点法试验，按照相关注浆规范执行。
采用自上而下分段循环式注浆法、孔口封闭注浆法进行帷幕注浆时，各注浆段在注浆之前宜做简易压水试验。简易压水试验可结合孔壁周围裂隙冲洗进行，压力为注浆压力80％且不大于1 MPa，压水时间为20min，每5 min 测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，成果记为透水率q。
采用自下而上分段注浆法进行帷幕注浆时，各注浆孔注浆之前可在孔底段做一次性简易压水试验。若向遇水后性能易恶化的土层中注浆，可不进行孔壁周围裂隙冲洗和简易压水试验，注浆之后也宜少做或不做压水试验。
5．4 注浆要求
本工程宜采用自上而下分段注浆法或自下而上分段注浆法注浆。
同一注浆段的地层组成、地层结构、渗流通道大小、渗流通道联通性、地下水流速、动水压力等应上下基本一致，注浆段的长度划分应以注浆时漏浆量大小具体掌握，每一注浆段的长度一般以0．5～5 m 为宜，漏浆量较大的地段每一注浆段的长度应不超过0．5 m，漏浆量较小的地段每一注浆段的长度也不超过5 m。无论采用何种注浆工法，均应加注浆尾管，以将浆液送至孔底，注浆尾管距离孔底30～40 cm。
采用分段注浆法时，应通过室内调浆试验或现场小额配比试验具体调配各自浆液的稠度、粘度，相应的注浆压力需通过现场注浆试验确定，以取得最佳的注浆效果。
二排孔灌注帷幕的施工步序：先灌注下游排孔，后灌注上游排孔；每排孔也分为间隔二步序灌注。采用单排孔灌注帷幕，一般为间隔二步序灌注。
灌浆宜采用循环式灌注方式，也可采用纯压式灌注方式。若采用循环式灌注方式，射浆管端部与孔底之间距离不得大于30 cm。
对于一般土石坝或回填土地基，当注浆压力达到0．2 MPa 且吸浆量小于0．4 L/min（泵每分钟向地层中打入的浆液量）时，再继续灌注20～30 min 即告结束。
6· 防渗加固效果检测
在坝体防渗体上布置了3 个检测孔，分别进行注水试验，计算出防渗体的渗透系数，判断防渗体的渗透系数是否满足设计要求。
从坝体取出的防渗体芯样看，芯样光滑平整，灌浆结合体之间胶结密实，水泥、粘土、特种粘土固化剂的混合胶结构对周围土体充填密实，根据水库现场注水试验成果，防渗体渗透系数均小于1．0×10－5 cm/s， 满足设计要求。检测结果见表2。
特种粘土固化浆液具有高稳定性、基本无析水性、强抗稀释性、胶凝微膨胀性等性能，在初始粘度大、胶凝时间短、早期强度上升固化速度快等方面均可控，有利于较高地下水流速与动水压力和较大地层孔隙条件下快速堵水[1]。特种固化浆液中主要用料为粘土，水泥用量仅为10％～20％，比采用普通水泥浆液造价低。特种粘土固化浆液灌浆的施工工艺与普通水泥粘土灌浆的施工工艺基本相同。
2 ·工程概况
军山水库位于江西省于都县罗坳镇的罗坳村，处于贡水一级支流罗坳河的上游。坝址以上控制流域面积1．3 km2， 水库总库容27．3 万m3， 设计灌溉面积133．33 hm2，是一座以灌溉为主，兼有养殖等综合利用效益的小（2）型水库。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、灌溉引水隧洞及灌溉渠系等建筑物组成。大坝为粘土心墙坝。水库设计洪水位219．55 m，校核洪水位为219．91 m。大坝最大坝高27．2 m，坝顶长90 m，坝顶宽3．5 m。大坝存在的主要问题：坝基渗漏、绕坝渗漏、接触渗漏和坝体渗漏问题。
根据以往小型水库大坝加固经验和《江西省重点小（2）型病险水库除加固初步设计及审批导则》，本次大坝防渗加固拟采用对大坝增设垂直防渗心墙进行防渗加固处理。经方案比较本次除险加固拟采用特种粘土固化剂混合浆液灌浆形成防渗体进行防渗处理。
特种粘土固化剂防渗体布置在大坝坝体桩号K0＋000～K0＋090 范围内，采用双排布置，孔距1．5 m，排距1．0 m，钻孔孔径0．1 m，品字型布置，钻孔深入强风化岩层0．5～1．0 m。防渗灌浆孔平面布置详见图1。
3· 特种粘土固化浆液防渗标准
3．1 材料要求
特种粘土固化浆液由特种结构剂、水泥、粘土、水配制而成。
特种结构剂：灰白色，粉沫状固体，比表面积≥500m2/kg，细度0．08 mm，筛余≤8％，密度2．8～3．15 g/cm3，含水率≤2％，无毒、无气味、非易燃，满足环保要求。储运需确保干燥，严格防潮，内置防潮薄膜编织袋储运，储存期不超过3 个月。不得使用过期、受潮结块的产品。
水泥：要求采用强度等级42．5（或以上）普通硅酸盐水泥，必须妥善保存，严格防潮且储存期不超过3 个月，不得使用过期、受潮结块的产品。
粘土：配制采用粘土料应不含草根、树技、腐植质和碎石等杂物，既可以采用商业粘土，也可以现场就地采取自然粘土、红粘土、膨润土、黄土、粉质粘土等，要求土干净、含砂量小、粘粒含量超过10％或塑性指数不小于15；若就地取用自然粘土，施工之前需做较详细的粘土料场工程地质勘察工作，对不同埋深的粘土取样进行颗分、粘土矿物成分与粘粒含量分析、塑性指数检测、现场小额造浆试验等，据此论证场地粘土是否满足工程设计要求。
水：造浆用水采用无明显化学污染的灌溉水或饮用水。
3．2 控制标准
浆液材料参考配合比（重量比）为：粘土80％，水泥20％，特种结构剂为水泥掺量15％，水料比1∶1，应该注意掺入水量要扣除粘土中的水量。
施工前须进行室内浆液材料配比试验，在此基础上再做若干次现场小额浆液配比的调浆试验，从而选择满足设计要求的合理的配比方案，以供备选。
3．3 灌浆防渗体设计标准
防渗体渗透系数K≤1×10－5 cm/s，浆液设计扩散半径≥0．85 m，有效防渗体厚度不小于1．8 m，防渗体底伸入强风化岩体下部0．5～1．0 m。
4· 特种粘土固化浆液施工工艺
为了掌握军山水库坝体土质情况，防渗体施工前应沿防渗体轴线布设2～3 个先导孔，局部地层条件变化较大应适当加密先导孔。先导孔导出的坝体土土质颜色呈浅灰黄、灰白色，干燥～稍湿，结构大部分较松散，局部呈可塑状，土质以粉（粘）土质砂砾为主，且地层的厚度很大，结构复杂。因此，根据先导孔钻取土样的性质确定了本工程的施工方法采用分段注浆法。分段注浆法施工工艺流程见图2。
5· 特种粘土固化浆液施工技术要求
5．1 制浆要求
本工程采用现场就地采取的自然粘土造浆，其工艺流程见图3。
5．2 钻孔要求
控制网（点）：基本平面控制不低于四等三角网或四级导线的精度；基本高程控制不低于四等水准的精度，测站点高程不低于五等水准的精度。
钻孔孔位允许误差：灌浆防渗体轴线采用经纬仪定点并应至少校正2 次。灌浆防渗体轴线不大于±10mm，注浆的实际孔位与设计孔位之间偏差不得大于10cm，钻孔孔斜测量孔底最大偏差不得大于0．3 cm。
注浆的孔宜采用回转式钻机（金刚石钻头或硬质合金钻头）钻孔，也可以采用冲击式或冲击回转式钻机钻孔；若采用冲击式或冲击回转式钻机钻孔方式，应加强钻孔及孔壁周围裂隙的冲洗。
实际钻孔孔径、孔位及孔深应有记录。钻孔过程中，若因遇土性改变而发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况，应做详细记录；若遇洞穴、塌孔或掉块而难以钻进，可先进行预注浆处理，再行钻进；若出现集中漏水或涌水，应查明情况，分析原因，经处理后再行钻进。
注浆孔（段）钻进结束后，应冲洗钻孔，孔底沉积（孔底沉渣）厚度不得超过20 cm。
各类钻孔当钻进施工作业暂时中止，应妥善保护孔口，防止流进污水或落入异物。
5．3 裂缝冲洗与压水实验要求
采用自上而下分段循环式注浆法、孔口封闭注浆法进行帷幕注浆时，施工之前，应采用压力水冲洗各注浆孔（段）孔壁周围裂隙，且直至回清水为止，应对各注浆孔做全孔一次性孔壁周围裂隙冲洗。冲洗压力可为注浆压力80％且不大于1 MPa。对于地质条件复杂的地段孔壁周围裂隙的冲洗应按照设计要求进行或通过现场试验确定。
帷幕注浆的先导孔应自上而下分段做压水试验，可以采用单点法试验或五点法试验，按照相关注浆规范执行。
采用自上而下分段循环式注浆法、孔口封闭注浆法进行帷幕注浆时，各注浆段在注浆之前宜做简易压水试验。简易压水试验可结合孔壁周围裂隙冲洗进行，压力为注浆压力80％且不大于1 MPa，压水时间为20min，每5 min 测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，成果记为透水率q。
采用自下而上分段注浆法进行帷幕注浆时，各注浆孔注浆之前可在孔底段做一次性简易压水试验。若向遇水后性能易恶化的土层中注浆，可不进行孔壁周围裂隙冲洗和简易压水试验，注浆之后也宜少做或不做压水试验。
5．4 注浆要求
本工程宜采用自上而下分段注浆法或自下而上分段注浆法注浆。
同一注浆段的地层组成、地层结构、渗流通道大小、渗流通道联通性、地下水流速、动水压力等应上下基本一致，注浆段的长度划分应以注浆时漏浆量大小具体掌握，每一注浆段的长度一般以0．5～5 m 为宜，漏浆量较大的地段每一注浆段的长度应不超过0．5 m，漏浆量较小的地段每一注浆段的长度也不超过5 m。无论采用何种注浆工法，均应加注浆尾管，以将浆液送至孔底，注浆尾管距离孔底30～40 cm。
采用分段注浆法时，应通过室内调浆试验或现场小额配比试验具体调配各自浆液的稠度、粘度，相应的注浆压力需通过现场注浆试验确定，以取得最佳的注浆效果。
二排孔灌注帷幕的施工步序：先灌注下游排孔，后灌注上游排孔；每排孔也分为间隔二步序灌注。采用单排孔灌注帷幕，一般为间隔二步序灌注。
灌浆宜采用循环式灌注方式，也可采用纯压式灌注方式。若采用循环式灌注方式，射浆管端部与孔底之间距离不得大于30 cm。
对于一般土石坝或回填土地基，当注浆压力达到0．2 MPa 且吸浆量小于0．4 L/min（泵每分钟向地层中打入的浆液量）时，再继续灌注20～30 min 即告结束。
6· 防渗加固效果检测
在坝体防渗体上布置了3 个检测孔，分别进行注水试验，计算出防渗体的渗透系数，判断防渗体的渗透系数是否满足设计要求。
从坝体取出的防渗体芯样看，芯样光滑平整，灌浆结合体之间胶结密实，水泥、粘土、特种粘土固化剂的混合胶结构对周围土体充填密实，根据水库现场注水试验成果，防渗体渗透系数均小于1．0×10－5 cm/s， 满足设计要求。检测结果见表2。