用DCG工法快捷围堵地下涌水的四个窍门

用DCG工法快捷围堵地下涌水的四个窍门

邓敬森

（广东灌浆岛科技发展有限公司  广东阳江  529500）

摘要：本文以治理兴源铅锌矿尾矿坝溃坝险情、小太平河污水泵站基坑涌水和常张高速公路某特大桥桩孔涌水为例，介绍DCG工法在快捷围堵地下涌水中的应用及其良好效果，提出了“快捷围堵”、“围水的常见难题”等概念，总结了快捷围堵地下涌水的四个窍门。

关键词：DCG工法  灌浆  地下涌水  快捷围堵  常见难题  窍门

前言

挖孔桩、基坑、隧道、堤坝等在施工或使用中常会遇到渗漏、甚至涌水突泥的情况。地下涌水问题，往往给施工或使用造成很大麻烦，由于处治不当继而引发重大事故的事例屡见不鲜。地下涌水处治已是工程界公认的施工难题之一。灌浆法围堵地下水有没有一般性规律？或者有没有什么绝招？爱因斯坦说，提出一个问题比解决一个问题更重要。笔者愿意把从堵水实践中获得的几个小窍门奉献业界，权当抛砖引玉。

1、围堵地下涌水的其他办法

围堵地下涌水的方法很多：土办法有打木桩、用土或混凝土掩填，往漏水通道塞钢丝绳、麻包、止水带、甚至黄豆（98年长江堤坝堵管涌一事，中央电视台报道）……，五花八门的这些办法成功率低，带有很大的偶然性。比较科学的办法有压钢板桩法（有时需配合灌浆）、高喷法、深层搅拌法、水泥灌浆法、化学灌浆法（一般用聚氨酯、丙烯酸盐等浆材）。然而，这些办法中，压钢板桩法限于可以压入钢板桩的地质环境使用，并且深度一般不超过15米；高喷法布孔多、工期长、费用大，有时还受工作面限制，若对付流动中的地下水，难以形成围水帷幕；深层搅拌法也难以应对动水，且限于软土地质环境使用，一般不能超过12米，因设备笨重还受场地限制；普通的水泥灌浆法也因施授浆材的凝固时间太长（一般超过120s），因而难以堵绝动水，并且常常大量跑浆、浪费严重；使用高分子浆材的化学灌浆法围水效果较好，但其浆材价格相对偏高，在实际工作中难以大量推广使用。

2、DCG工法用于围堵地下水的机理

“DCG工法”在土体中的堵水机理为：配制好的浆液藉用双液灌浆系统送到需处理的土层中，浆

液先是选择岩土体的薄弱环节，“自动追踪”涌水通道，在压力的作用下，不管是顺水还是逆水方向，

都可填充岩土体裂隙并迅速初凝，裂隙被“堵塞”后，灌浆压力即自行上升，使土体产生“液压开裂”，

作者简介：邓敬森，1967出生，男，广东灌浆岛科技发展有限公司董事长兼总经理，长期从事化学灌浆企业经营管理以及专业技术的研发工作。

浆液沿裂面进入并迅速初凝，入浆通道也被“堵塞”，于是又产生新的劈裂面……。在此同时，随着浆液的连续进入，已经初凝的浆液对劈液面的土体进行挤压，使土体颗粒产生移动，重新排列进而脱水密实。上述过程不是逐一发生，而是几乎同时发生的，并在一定范围内在不同层面以同一方式连续而密集地重复，使处理范围的土体充分地得到劈裂灌浆和压密灌浆的作用，从而达到堵水和加固的双重作用。其浆材不仅能“自动追踪”水脉，还能不受水流干扰而在涌水通道中快速凝固，这是该工法用于快捷堵水的重要机理。

3、快捷围堵的定义

    所谓快捷围堵地下涌水，就是采用一种施工方法，可以立竿见影地堵绝某一个涌水通道，如果通过一系列的整体布局，还可步步为营地使成片的地下水被围挡在指定的区域之外；这种快捷结果不是非预见性的偶然，而是可以预见的必然。灌浆法是快捷围堵地下涌水的主流工法。

4、围堵地下水的常见难题

   采用灌浆法快速围堵地下水，导致施工困难、效果不佳的常见难题有如以下4个：

①地下水处流动乃至喷涌状态，灌入的浆材无法在预定位置停留固结，无法形成止水栓塞或帷幕；

②灌浆处理部位覆盖层太浅甚至无覆盖层（如挖孔桩的桩孔围水），浆材会大量跑失，难以有效作用在涌水通道中；

③浆材被水侵扰而难以固结，甚至刚出灌浆管口就被流水打散冲走；

④工艺繁琐，设备笨重，工期长，不符合抢险或抢工期的迫切要求。

上述问题困扰着广大灌浆工作者，也是探索快捷堵水工法的研究方向。

5、工程实例

5.1尾矿坝破损地下排水管涌水治理

5.1.1 工程概况

阳朔县兴源铅锌矿尾矿库库容量约为30万立方米。在尾矿库始建时，即将一根口径60厘米的排水管铺设于尾矿库底，从库坝至山泉水汇集处，纵贯库底约400多米长，用于排放山泉水，泉眼附近有一条泄洪沟，用于排放尾矿坝地表渗水。现已被尾矿砂深埋约11米。由于该地区地下水丰富，管线底层部分土体软弱，加之被管线上覆盖的尾矿砂重压，地下排水管出现沉陷、破损情况。2008年6月发现大量含有放射性矿渣的水从该管路涌出，严重污染当地环境。又过了一个月，尾矿坝出现了一个巨大塌陷漏斗，当地政府动员了400多人的抢险队伍日夜奋战了近20天，实施了各种办法却不见效果，险情越来越大，时值暴雨季节，万一溃坝，将污染整个珠江流域下游，富饶的珠三角将顿成禁区。

5.1.2治理方法选择

 排水管路破沉陷、破损，大量地下水携带矿渣从管路涌出，造成严重的环境污染问题。封堵该管路，不让水从管路中涌出，即可消除水流携带矿渣造成的污染问题。直径60cm的急流从管路中涌出，若从出口处封堵，大量的水渗入尾矿坝废渣中，必会加剧溃坝的病害。因此，必须从管路的上游（即塌陷漏斗附近）进行封堵，让泉水经过沉淀后从旁边的泄洪沟排走。

曾使用过的办法：从地面上钻孔，通过地面孔向涌水管道中塞钢丝绳、树枝、止水带、麻袋等物，同时进行灌浆处理；由于水流太急，填塞到管路中的阻水物立即被水流冲走，根本起不到作用，所灌浆液也随水流全部排出管外，无法达到封堵的目的；

本次采用的灌浆方法——DCG工法：通过灌浆孔在管路中大量快速灌浆，浆液迅速凝固，从而阻断水流，最终达到封堵管路的目的。

5.1.3、施工情况

（1）布置灌浆孔。在距离塌陷漏斗中心50m处布设灌浆孔3个，相距5米；灌浆孔与排水管相交，孔深达到排水管中；

（2）安装灌浆管和布袋。将灌浆管安装到灌浆孔中，管底达到排水管中；中间的灌浆管出口处安装一个鼓胀后长3米、直径0.8米的圆柱状帆布袋。

（3）灌浆。先灌中间的孔位，由于该孔位的出浆安装了布袋，浆液在5分钟内注满布袋，并在10秒钟内开始固结，形成栓塞堵住急流；随即在下游孔位灌浆，2小时内灌入速凝的浆材约8立方米，进一步巩固了中间孔位已实现的堵水效果；最后对上游孔位大量灌浆，共灌入快凝浆材约16立方米，目的是堵住导致塌陷漏斗的漏水口，以彻底消除溃坝险情。

化灌堵水抢险布孔示意图

5.1.4、工程效果

钻孔等准备工作花费了1天时间，从配置浆液到完成灌浆堵断涌水仅用了0.5h，进而对管路灌浆充填，耗用5h。一个动用数百人抢险，折腾了近20天，每天耗费巨资，牵动省市县各级领导神经的溃坝险情，用了不到2天时间完全解决；而实际上堵住涌水的灌浆过程只用了不足5分钟。本次抢险灌浆直接成本不超过3万元。

5.2、湖南常张高速公路某特大桥桩孔涌水处理

5.2.1工程概况

    湖南省常德至张家界高速公路建于2002年，施工中某特大桥遭遇“卡脖子”难题，一根直径1.8m的挖孔桩不能按时完工，原因是该挖孔桩在约32米深处涌水突泥，采用了多种方法都无法解决，工期因此一拖就过了8个月。这将导致整座特大桥不能如期竣工，工程指挥部称此桩为“阻挡高速公路胜利通车的碉堡”。

5.2.2处治措施

（1）回填桩孔。需要用砂土对桩孔进行回填，回填厚度为9米。这是一个增厚覆盖层使施灌的浆材更多地进入涌水通道的质量措施，又是一个防止跑浆进入桩孔造成浪费、造成后续开挖困难的节约措施。

（2）布孔。在桩孔周边呈正方形布孔4个，在桩孔中心布孔1个；要求钻孔时认真记录地层钻进情况，绘成柱状图以指导灌浆施工；孔深超过该桩底3米，为36.4米；钻孔耗时9天。

（3）灌浆。先灌外围的4个孔，后灌桩孔内的1个孔；共灌入浆材122m³，耗时4天。

5.2.3处治效果

工程完工后第三天开始开挖桩孔，一直挖至预定的桩底深度，不再发生涌水突泥问题。困扰了8个多月的“卡脖子工程”用了不到半个月时间得到彻底解决。

6、临桂小太平河泵站基坑涌水处理

6.1工程概况

桂林市临桂县小太平河污水泵站基坑，从2005年开挖至2008年耗时近4年而未能竣工。原因是基坑开挖时大量涌水，大量抽水已致使基坑方圆600米范围的多个鱼塘塘底塌陷，塘水漏干,数十幢民房、多条道路、一个桥梁也出现不同程度的沉陷、倒塌，数百米外的机场油库也因此不能正常使用。估计损失达数千万元。更重要的是若不处理好地下涌水问题，该工程将无法继续施工，而不能建成此污水泵站，美丽的漓江将遭受严重污染。

6.2病害分析

桂林地区属于喀斯特地貌，岩石发育，岩层中裂隙、溶洞甚多。小太平河泵站基坑开挖过程中采取封堵涌水措施不力，于是大量抽水强行施工，最终导致地面塌陷，池塘干涸，工程施工中断。本工程只要封堵进入基坑的地下涌水通道，即可解决问题。

6.3 处治措施

小太平河污水泵站基坑深11米，用16台150～200mm口径的水泵不断抽水，仍然不能抽干积水实施基坑开挖作业。涌水量大，范围宽，采用普通水泥灌浆，浆液会随水流进入基坑，无法封堵涌水通道。DCG工法所有浆液具有速凝的作用，浆液可在裂隙或孔洞中迅速固结，封堵水流通道后，还可借助灌浆设备的压力作用，逆水上行，扩大封堵范围，加强封堵效果。因此，本工程采用DCG工法进行灌浆围堵处理。

6.4 施工设计

（1）、工程目的：灌浆封堵基坑漏水通道，使基坑开挖过程中涌水量大幅减小，使施工得以顺利进行；

（2）、布孔形式：沿基坑边布孔2排，为一序孔，排距1.5米，孔距4米，距离基坑边3米布孔以保持足够的覆盖厚度，防止灌浆时浆液跑失，布孔68个；在基坑布孔28个，为二序孔，若一序孔施工后基坑底仍有涌水时才对这些孔实施灌浆，否则放弃。布孔图如下图。

基坑堵水帷幕布孔图

（3）、孔深：超过基坑底3米，此时若遇溶洞、溶槽等涌水通道，继续钻孔直至穿透土质充填物；基坑边孔深约14米，基坑底孔深约4.2米；

（4）、化学浆材：本工程采用“水泥+DCG-979＋MX2000”浆材，浆液配比为水：水泥：DCG979：MX2000＝0.75：1：0.2~0.35：0.06，凝固时间≤30s；

（5）、灌浆压力：0.2~1.0Mpa；

（6）、静水措施：灌浆时禁止在基坑抽水，这是为了防止抽水形成地下水流动而导致帷幕失效。

6.5 处治效果

本工程的原要求：基坑内冒水量要减小85％以上，达到只用2台150mm出水口的抽水机抽水就可进行后续基础施工的要求。而实际上，基坑周围孔位灌浆完成后抽水发现，基坑中的水很快就全部抽完，水抽干后没有再出现涌水情况，因此取消了基坑底部的灌浆；后续的开挖和基础施工过程中，基坑一直处于几乎无水状态。该围水工程耗时15天，就终结了近4年的困扰。基坑围水效果如下图。

基坑涌水围堵效果示意图

7、解决涌水难题的五个窍门

   综上所述，影响快速围堵地下水效果有4个难题，我们在实践中则总结了4个针对性的窍门。这些施工窍门在众多的快速围堵地下水工程中经常使用，效果显著。

①.静止。就是设法让地下水在堵水施工时静止不流。针对不同的施工场地条件，常用的办法是禁止在基坑或桩孔内抽水。

   ②.袋装。就是采用类似布袋灌浆的工法，使用速凝的浆材，让套着布袋的灌浆管放到涌水通道中，然后慢慢地施灌，防止灌破布袋，布袋撑饱之时就是堵绝涌水之时。

   ③.回填。就是用砂土或沙袋对涌水口或桩孔内回填，然后布孔灌浆，灌浆后再挖除所填土体。

   ④.速凝。在所有的围堵地下涌水工程中，都应使用速凝浆材，一般要求凝固时间在20s以内。

8、结语

通过上述三个工程实例可知，DCG工法用于围堵地下涌水其效果是“省、快、好”的。该工法不仅可用于基坑、桩孔等地下涌水的快速封堵，还可用于隧道、地下室、防空洞等渗漏水病害的快速处理，也可用于水库、大坝渗漏管涌的快速抢险。本文总结的这四个窍门，终归只是经验性的小技巧，还不能认作是快速堵水的规律性东西；但可以认为，用其他灌浆法围堵地下涌水时也合适参考使用。

参考资料

⑴熊厚金，林天健，李宁编著. 岩土工程化学［M］. 北京：科学出版社，2001.

⑵杜嘉鸿，张崇瑞，何修仁，熊厚金编著. 地下建筑注浆工程简明手册［M］. 北京：科学出版社，1993.

⑶陈永贵，周银生，张可能，邓飞跃. 城市垃圾卫生填埋场垂直防渗技术研究. 见：蒋硕忠，张捷主编. 绿色化学灌浆技术. 武汉：长江出版社，2006.

⑷汪在芹，邓敬森编著.化灌企业成功之路. 武汉：长江出版社，2009.