一种金属-有机质络合物作为地下工程渗漏抢险阻水屏障的应用及快速阻水方法

本发明属于岩土工程中的阻水结构，尤其涉及一种金属-有机质络合物作为地下工程渗漏抢险的阻水屏障的应用。

背景技术：

1、沿海城市地下工程的涌水涌砂灾害事故属于频发事故，轻者造成地面塌陷、建筑损坏，重者造成城市区域功能瘫痪、重大人员伤亡，给人民生命和财产安全带来了极大威胁。

2、当前主要的抢险措施一般包括单(双))液浆注浆加固和封堵、聚氨酯堵漏、反滤导管倒水、砂袋反压、棉被或者干海带封堵、砂袋或混合土坝、充气胶囊、降水井降水等。其中，最常用的方式是注浆封堵，但是由于地下水的稀释作用和快速冲刷作用，浆液难以固化生效，导致浆液被地下水冲走，无法有效封堵渗漏点。抢险首要任务是“治水”，因此，部分工程在抢险时尝试采用降水井降水减缓渗漏灾害发展，但在实施过程中，因降水井成井的速度不够快导致抢险的时效性难以保障。此外，降水还会引发场地大范围沉降，对周边邻近建构筑物造成不利影响。

3、大量研究表明，有机质更倾向于与三价离子结合。自然界灰化过程中扮演重要角色的al3+和fe3+都能与有机质产生良好的结合形成金属-有机质络合物。基于自然灰化土层形成过程中因金属离子和有机质络合反应形成不透水土层的过程，国内外学者进行了利用六水合氯化铝(alcl3·6h2o)和以腐植酸钾为代表的有机质(om)相互反应生成铝-有机质(al-om)絮状物来降低渗透系数的研究，研究结果表明该方法可以有效地降低砂土的渗透性，并通过注浆技术将金属-有机质络合物应用在实际工程中，用于改变土壤性质。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明基于土壤灰化原理，提出一种金属-有机质络合物作为地下工程渗漏抢险的阻水屏障的应用，当地下工程结构出现涌水涌砂事故时，通过使用金属-有机质络合物在地下工程结构外围快速形成一道屏障，阻挡外围水源补给，提高屏障内降水效率，漏点堵漏工作的进行能大大加快。同时，可有效防止周边地层(屏障外地层)水位下降，起到保护邻近既有建构筑物的作用。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出的一种有机金属络合物作为地下工程渗漏抢险阻水屏障的应用，本发明中，所述金属-有机质络合物为铝-有机质络合物；在渗漏灾害发生时，将包含有铝-有机质络合物的浆液填充在发生渗漏灾害的地下工程设施外围的砂土空隙中，从而在该地下工程设施外围形成一道阻水屏障。

3、同时，本发明中还提出了地下工程渗漏抢险的快速阻水方法，地下工程结构一旦发生渗漏，配制特定浓度的金属-有机质络合物浆液，在地表向渗漏点附近未扰动土体中打入注浆管，注入金属-有机质络合物浆液，金属-有机质络合物能够有效降低土壤渗透系数，渗透速率大大减缓，快速形成一层络合物屏障以阻拦地下水进入水土快速流失区域，有效阻隔漏点周围土体的地下潜水或承压水的流入，降低漏点附近水头，减缓水土流失速度，延缓灾情发展，进而为屏障内快速打设降水井争取时间。此外，降水井成井后，屏障内的降水效率可以得到大幅提升，从而显著提高抢险的成功率。具体步骤如下：

4、步骤1)制备包含有铝-有机质络合物的浆液：将六水氯化铝与纯水混合，得到浓度为1mol/l的al3+溶液；将百分百水溶性黄腐酸钾与纯水混合，制得总有机碳浓度为10mol/l的有机质溶液；将所述al3+溶液和有机质溶液混合，充分反应，得到包含有絮状物的悬浊液，该悬浊液即为包含有铝-有机质络合物的浆液。

5、步骤2)在渗漏灾害发生时，通过注浆技术将包含有铝-有机质络合物的浆液填充在地下工程设施漏点位置周围的土体流动区域外围的砂土空隙中，所述铝-有机质络合物可以降低砂性土渗透系数，即降低了注浆区域土壤的渗透性，在该地下工程设施外围形成一道阻水的屏障，从而阻挡了屏障外部的地下潜水或是承压水进入屏障范围内。

6、步骤3)在屏障范围内采取降水和漏点堵漏措施，由于设置了阻水屏障，因此，大大降低了降水和漏点堵漏的工作难度，提高了地下工程渗漏抢险的工作效率。

7、进一步讲，所述的快速阻水方法，其中，：

8、步骤1)中，所述al3+溶液和有机质溶液混合后，其中，al3+/总有机碳的摩尔比在0.06～0.10之间。

9、步骤2)中，通过注浆技术将包含有铝-有机质络合物的浆液填充在地下工程设施漏点位置周围的土体流动区域外围的砂土空隙中，形成5～10m厚的铝-有机质络合物屏障，使得注浆区域土壤的渗透性较低，有效地阻挡了屏障外部地下潜水或是承压水。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、(1)由于本发明中涉及到的金属-有机质络合物，材料性能十分稳定，易于贮存，因此，可以提前配制，抢险时，可直接通过注浆管注入，能够快速形成阻水屏障，抢险的时效性得到了保障。

12、(2)本发明中金属-有机质络合物是利用土壤灰化原理，采用三价金属al3+和有机质发生络合反应生成的絮状沉淀物，绿色且环保，其在地层中可长期稳定存在，不污染环境，符合当下绿色地下工程要求。同时，其造价低廉，具有广阔的应用前景。

13、(3)本发明中提出的快速阻水方法不是用以现有技术中常用的抢险措施(例如降水、堵漏等)，而是与其联合同步开展。阻水屏障只需在受灾结构周围形成，其操作便捷、见效迅速、阻水效果强，可大大提升后续联合采用的其他抢险措施(例如降水、堵漏)的效率和成功率。

技术特征：

1.一种有机金属络合物作为地下工程渗漏抢险阻水屏障的应用，其特征在于，所述金属-有机质络合物为铝-有机质络合物；在渗漏灾害发生时，将包含有铝-有机质络合物的浆液填充在发生渗漏灾害的地下工程设施外围的砂土空隙中，从而在该地下工程设施外围形成一道阻水屏障。

2.一种地下工程渗漏抢险的快速阻水方法，其特征在于，步骤如下：

3.根据权利要求2所述的快速阻水方法，其特征在于，步骤1)中，所述al3+溶液和有机质溶液混合后，其中，al3+/总有机碳的摩尔比在0.06～0.10之间。

4.根据权利要求2所述的快速阻水方法，其特征在于，步骤2)中，通过注浆技术将包含有铝-有机质络合物的浆液填充在地下工程设施漏点位置周围的土体流动区域外围的砂土空隙中，形成5～10m厚的铝-有机质络合物屏障。

技术总结本发明公开了一种金属‑有机质络合物作为地下工程渗漏抢险的阻水屏障的应用，在地下工程发生涌水涌砂事故时，通过使用金属‑有机质络合物在地下结构渗漏区域外围快速形成一道屏障，阻挡外围水源补给，进而可在屏障内采取降水措施，并配合传统漏点堵漏措施，达到快速抢险的目的。相较于无阻水屏障的情况，有阻水屏障可大大提高屏障范围内土体的降水效率，同时还可有效防止屏障外地下水位下降、地层沉降，对屏障外建构筑物起到一定的保护作用。本发明中金属‑有机质络合物是利用土壤灰化原理，采用三价金属Al<supgt;3+</supgt;和有机质发生络合反应生成的絮状沉淀物，绿色且环保，具有广阔的应用前景。技术研发人员：张天奇,袁腾飞,李振昆,郑刚,邱惠敏受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11