淺談隧洞固結灌漿施工工藝

□于　海（新疆水利水電勘測設計研究院）

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淺談隧洞固結灌漿施工工藝

□于海（新疆水利水電勘測設計研究院）

摘要：在水利工程實際施工中，灌漿技術主要應用在建筑物基礎、隧洞防滲和加固方面，這樣能更好地提高一些水利工程的施工質量。文章結合筆者在大唐呼圖壁石門水電站泄洪導流洞的實際工作經(jīng)驗，針對隧洞固結灌漿施工工藝、方法等進行了探討，總結了施工中的難點，并介紹了采取的有效處理措施，旨在為了確保工程的施工質量和安全，以期為同行提供這方面可行的參考。

關鍵詞：隧洞固結灌漿；試驗；材料；漿液

1工程概況

石門水庫壩址集水面積1945.00 km2，多年平均流量15.20 m3/s，水庫正常高蓄水位1240.00 m，死水位1185.00 m，正常蓄水位以下庫容7751.00萬m3，裝機容量95.00 MW（2× 47.50 MW），多年平均發(fā)電量2.30億kW·h，保證出力15.50 MW。泄洪系統(tǒng)固結灌漿施工部位包括泄洪沖砂洞（兼導流洞）進口底板、洞身段、出口消能工底板。泄洪沖砂洞（兼導流洞）埋深20.00～175.00 m，沿線穿越地層為中厚至厚層泥巖、粉砂質泥巖及石英砂巖、泥質粉砂巖等，以及厚層巖屑砂巖、狀礫巖，地質構造以裂隙發(fā)育為主，Ⅲ類圍巖洞段長約151.00 m，占25.30%；Ⅳ～Ⅴ類圍巖洞段長445.00 m，占74.70%，圍巖洞段較長，其巖性軟弱，屬易風化、崩解及軟化巖體，成洞條件及圍巖穩(wěn)定條件差。隧洞洞室主要工程地質問題為圍巖穩(wěn)定問題，而且比較突出，對軟巖洞段應進行有效支護處理。隧洞基本位于地下水位線以下，但地下水活動微弱，局部洞段存在沿裂隙有滲水、滴水，暴雨后少量涌水現(xiàn)象。

2灌漿材料

水泥：按照設計要求選用P.O 32.5普通硅酸鹽水泥，水泥細度要求通過80 μm方孔篩，其篩余量≤5.00%。對所用水泥應嚴格防潮并縮短存放時間，受潮結塊的水泥不得使用，出廠期超過三個月的水泥不得使用。水：灌漿用水滿足混凝土拌和用水要求，溫度≤40℃。砂：工程的灌漿漿液采用純水泥漿液灌注，若需摻砂，必須選用質地堅硬且粒徑≤2.50 mm，細度模數(shù)≤2.00，SO3含量＜1.00%（以重量計），含泥量≤3.00%（以重量計），有機物含量≤3.00%（以重量計）。摻和料：灌漿用摻和料必須經(jīng)監(jiān)理人批準后，方可在水泥漿液中摻入砂、黏性土、粉煤灰、水玻璃等摻和料。各種摻和料的質量要符合SL62—94第2.1.6條規(guī)定，其摻入量應通過試驗確定。外加劑：灌漿必須經(jīng)監(jiān)理批準后，方可在水泥漿液中摻入速凝劑、減水劑、穩(wěn)定劑以及批準的其它外加劑。各種外加劑的質量要符合規(guī)范要求，其最優(yōu)摻加量應通過室內試驗和現(xiàn)場灌漿試驗確定。所有能溶于水的外加劑要以水溶液的狀態(tài)加入。

3灌漿試驗

3.1在正式進行灌漿前，在導流洞進出口各選一單元、隧洞內選取一段（含Ⅳ、Ⅴ類圍巖各一部分）作生產性固結灌漿試驗。

3.2在試驗結束后一個月以內提交試驗報告，報告內容包括：①灌漿原材料品質鑒定資料及漿液配比試驗資料；②灌漿試驗段的工程地質資料；③鉆孔及鉆孔測斜、壓水、制漿、灌漿資料；④檢查孔資料及巖芯評價；⑤分序灌漿成果分析和檢查孔一覽表；⑥單位透水率與單位注入率變化規(guī)律分析；⑦鉆孔功效與經(jīng)濟評價；⑧建議灌漿參數(shù)；⑨結論；⑩工程照片及其他資料。

3.3灌漿試驗驗收工作由業(yè)主組織監(jiān)理、設計、施工等單位組成驗收小組進行，灌漿試驗報告經(jīng)審查批準后，方可進行正式生產性灌漿。

4固結灌漿施工工藝

4.1施工工藝流程

固結灌漿工藝流程：鉆孔→洗孔和壓水試驗→灌漿→封孔

4.2鉆孔

利用灌漿臺車作為施工平臺，采用100B型潛孔鉆或TY28型手風鉆造孔，隧洞回填灌漿孔可兼做固結灌漿孔，待回填灌漿結束7 d后，在原位重新鉆孔，沖洗后進行固結灌漿。進出口底板固結灌漿應在底板混凝土達到70%設計強度后方可進行。鉆孔孔位偏差控制在20 cm以內，開孔角度偏差≤2°，孔徑≤38 mm，孔深應滿足設計要求。

4.3鉆孔沖洗及壓水試驗

鉆孔結束，采用壓力水對鉆孔、裂隙進行沖洗，待孔口回清水為止，孔內巖屑殘留厚度≤20 cm。沖洗壓力為灌漿壓力的80%，若該值＞1.00 MPa時，采用1.00 MPa。

固結灌漿灌前簡易壓水試驗必須報批確定。簡易壓水試驗采用單點法，試驗壓力值為該段最大壓力值的80%，但最大值不超過1 MPa，壓水時間20 min。

4.4灌漿

①灌漿方法：固結灌漿采用孔口封閉、孔內循環(huán)的純壓式灌漿工藝。灌漿塞塞在底板或蓋重混凝土內。灌漿孔優(yōu)先采用單孔灌漿，當相鄰孔發(fā)生串漿或吸漿量較小時，可采用多孔并聯(lián)灌注，并應控制壓力，只允許同一環(huán)上的灌漿孔并聯(lián)灌注，孔數(shù)為兩個，孔位保持對稱。②灌漿次序：灌漿孔統(tǒng)一編號，按環(huán)間分序環(huán)內加密的原則進行。③漿液水灰比及灌漿壓力：采用1：1、0.80：1、0.60：1三個比級，漿液采用比重計校準測量濃度，固結灌漿壓力為0.50～1.20 MPa。④灌漿分段：孔深在基巖段長度＜6 m時，可全孔一次灌注；孔深在基巖段長度＞6 m時應采用分段灌注。⑤漿液變換：一是當灌漿壓力保持不變，注入率均勻減少時，或當注入率保持不變，壓力均勻上升時，灌漿應持續(xù)進行，不得改變水灰比；二是當某一級水灰比的注漿量超過300 L，灌漿壓力及注入率均無明顯改變時，漿液可加濃一級。變漿后如壓力突增或注入率突減，應立即查明原因，進行處理；三是當注入率＞30 L/min時可視具體情況適當越級變濃。⑥灌漿結束標準：在規(guī)定壓力下，當注入率＜1 L/min時，繼續(xù)灌注30 min即可結束。⑦封孔：灌漿孔和檢查孔結束后，應排除孔內積水和污物，采用“全孔灌漿法”進行封孔，孔口處理。過流面：待灌漿孔清理完畢后，采用水灰比為0.50：1的濃漿進行封孔，封孔灌注壓力為該段最大灌漿壓力，灌注完成后，按要求進行封孔；其他部位封孔：封孔灌漿水灰比為0.50：1，灌漿壓力為該孔最大灌漿壓力。封孔完成后將孔口抹平。⑧灌漿記錄及監(jiān)測：采用測記灌漿壓力、注入率等施工參數(shù)的自動記錄儀。在每一灌漿單元設置抬動觀測孔，洞身段設置在變化較大的直墻中部，灌漿過程中加強抬動觀測，當變位＞0.20 mm時，應立即降低灌漿壓力。

5特殊情況處理

5.1灌漿過程中發(fā)現(xiàn)串漿時，采用以下辦法處理

一是如被串孔正在鉆進，應立即停鉆。二是串漿量≤1L/min時，可在被串孔內注入水流。三是串漿量較大時，盡可能與被串孔同時灌注。但應注意控制灌漿壓力，防止巖體及混凝土襯砌抬動。當無條件同時灌注時，應封堵被串孔，對灌漿孔繼續(xù)灌注，直到灌漿結束，立即掃開被串孔清洗再進行灌漿。

5.2灌漿施工必須連續(xù)進行，若因故中斷，宜按下列原則進行處理，并作記錄

①盡可能縮短中斷時間，及早恢復灌漿。②若中斷時間＞30 min，應設法沖洗鉆孔，如沖洗無效，則應掃孔重新灌注。③恢復灌漿后，開始應使用中斷前的水灰比。如吸漿量相似或略有減少，則應逐漸加濃漿液，直至灌漿結束。如吸漿量較中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，則認為該灌漿段不合格。

5.3在有涌水的孔段灌漿時，可采取下列措施

一是灌漿前應測定涌水壓力和涌水量；二是盡量縮短灌漿段長；三是灌漿結束后屏漿時間≥2 h；四是待凝時間≥48 h。五是必要時可在漿液中摻速凝劑。

5.4特殊孔段的灌漿

大耗灰量灌漿難以結束時，應采用下列措施：低壓、濃漿、限量、限流、間歇灌漿；漿液中摻加速凝劑；灌注穩(wěn)定漿液或混合漿液。

6固結灌漿質量檢查

采用鉆孔壓水試驗成果為主，結合灌漿資料、鉆孔取芯等綜合評定。采用單點壓水試驗方法進行檢查，其檢查孔的數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的5.00%，檢查結束后進行灌漿和封孔。檢查孔的布置，由監(jiān)理、設計、施工單位依據(jù)灌漿資料、施工情況現(xiàn)場確定。檢查孔的巖芯采取率＞85%，并進行地址描述，巖芯應妥善保管。固結灌漿的壓水試驗檢查，其孔段合格率應在80%以上；不合格孔段的透水率值不超過設計規(guī)定值的50%，且不集中，灌漿質量可認為合格。

7質量保證措施

7.1設備質量保證

成立設備檢修小組，檢修人員實行跟班作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題及時排除，規(guī)定定期檢查、檢修、保養(yǎng)制度，確保施工設備安全正常運行。

7.2灌漿材料質量保證

灌漿材料（水泥）符合國家規(guī)范標準，每批水泥都有出廠產品檢驗報告；灌漿水泥在使用過程中注意防潮，不使用受潮結塊的水泥，水泥出廠至使用期≤3月。

7.3灌漿施工過程中質量保證

灌漿施工過程中，實行現(xiàn)場技術員全程跟班制，嚴格把握灌漿施工質量，加強監(jiān)督與指導灌漿施工，配合監(jiān)理進行灌漿驗收與簽證工作。

7.3.1嚴格執(zhí)行“三檢制”

作業(yè)班組施工人員，對完成的工序進行“初檢”；作業(yè)隊技術員負責完成工序的“復檢”，并提交施工記錄；項目部質量管理部專職質檢員進行“終檢”，并向監(jiān)理單位提交質量檢查記錄，申請監(jiān)理驗收。各級質檢人員必須在質檢合格證上簽字認可，上道工序不合格不得進行下道工序。灌漿工程屬于隱蔽工程，單孔驗收前，由作業(yè)班組做好相關記錄；作業(yè)隊技術員保證資料的內容完整、數(shù)據(jù)準確；然后由項目部質量管理部質檢人員審核，各方面資料準備齊全后報請監(jiān)理驗收。

7.3.2施工中加強對不良地質段的檢測工作，認真研究，作好切實可行的施工措施，確保施工質量達到設計要求。

8結語

當前水利工程施工灌漿技術手段是實踐當中相當常見并且價值相當巨大的技術手段之一，灌漿施工的應用前景和應用領域都十分廣闊，嚴格落實施工中固結灌漿工藝要點，有助于提高工程的質量，因此要加強灌漿施工技術在實際施工中的運用。

（責任編輯：韋詩佳）

中圖分類號：TV543.3

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0058-02

收稿日期：2016-01-22