水電站導(dǎo)流洞回填灌漿工程施工技術(shù)

□馬建泉（五華縣小水電管理站）

水電站導(dǎo)流洞回填灌漿工程施工技術(shù)

□馬建泉（五華縣小水電管理站）

水電站導(dǎo)流洞回填灌漿是水工建筑物施工中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與重要部位，它關(guān)系到水電站的安全運(yùn)行。文章結(jié)合工程實(shí)例，重點(diǎn)闡述了水電站導(dǎo)流洞灌漿施工技術(shù)，考慮隧洞灌漿的施工作業(yè)難度較大，通過對施工環(huán)境的分析研究，進(jìn)行了合理的施工布置，并運(yùn)用回填灌漿及固結(jié)灌漿技術(shù)對該隧洞工程進(jìn)行施工，保質(zhì)保量地完成了任務(wù)，以期為類似工程提供參考依據(jù)。

水電站；施工；灌漿試驗(yàn)；質(zhì)量檢查

0 引言

隨著社會的發(fā)展，許多水電站建成投入運(yùn)行，然而工程的質(zhì)量好壞決定于施工的質(zhì)量。在水電站導(dǎo)流洞灌漿施工過程中，可能有各種因素影響施工的順利進(jìn)行，針對灌漿施工過程的復(fù)雜性及重要性，施工除了要對其影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析外，更重要的是在施工過程中按照合理的施工流程進(jìn)行，監(jiān)控施工質(zhì)量，以保證灌漿施工的質(zhì)量安全。

1 工程概述

某水電站的導(dǎo)流洞回填灌漿主要分為洞口部分和洞身部分，所使用的原材料為普通水泥。導(dǎo)流洞入口部分的巖層主要為玄武巖、凝灰?guī)r、火山碎屑熔巖，其中凝灰?guī)r主要位于導(dǎo)流洞入口頂部，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，巖層整體呈鑲嵌破碎結(jié)構(gòu)；而洞身部分巖層以玄武巖以及火山碎屑熔巖為主，巖層受到輕微的風(fēng)化，大部分都為塊石，小部分為碎石，整體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

2 準(zhǔn)備工作

2.1 漿料的制備和供應(yīng)

為了提高漿料制備與供應(yīng)的效率，在施工時(shí)使用集中制備的方法，將漿料制備站設(shè)置在導(dǎo)流洞入口附近的公路旁。漿料制備站最多能夠儲存100 t水泥，每小時(shí)能夠制備15 m3的漿料。在制備漿料時(shí)，將準(zhǔn)備好的原材料投入攪拌機(jī)當(dāng)中快速攪拌，混合均勻，然后將混合好的漿料通過泵機(jī)和管道運(yùn)輸?shù)绞┕っ娴臄嚢铏C(jī)內(nèi)，為后續(xù)灌漿工作做準(zhǔn)備。

2.2 污水排放系統(tǒng)

在導(dǎo)流洞內(nèi)設(shè)置有多級集水井，在進(jìn)行污水排放時(shí)，需要利用水泵將污水運(yùn)至污水管道當(dāng)中排出。污水在排出前需要經(jīng)過沉淀池的處理，處理達(dá)標(biāo)以后才能排到當(dāng)?shù)厮诞?dāng)中。

2.3 鉆孔灌漿臺車

鉆孔灌漿臺車的原材料為熱軋槽鋼以及熱軋角鋼，臺車運(yùn)行軌道一共有3條，使用卷揚(yáng)的方式進(jìn)行移動。臺車在同一時(shí)間只能進(jìn)行平行移動或者垂直升降，而且移動范圍有限，如果臺車無法到達(dá)，那么就需要安裝腳手架，搭建新的作業(yè)平臺。在進(jìn)行灌漿操作時(shí)，平臺附近要立好警示牌。

3 灌漿測試

3.1 實(shí)驗(yàn)室灌漿測試

一是，對灌漿所使用的水泥原料進(jìn)行抽樣測試，測試其性能是否滿足灌漿施工的要求。二是，檢測漿料中水灰比的合理性以及其他添加劑的正確使用量等，主要檢測項(xiàng)目包括：漿料制備流程以及混合時(shí)間、漿料的密度或者比重檢測、漿料的粘稠度、漿料中固體沉淀的穩(wěn)定性、漿料凝固的時(shí)間及漿料中石質(zhì)材料的強(qiáng)度。

3.2 現(xiàn)場灌漿測試

3.2.1 測試目的

首先通過測試得到鉆孔間距、漿料水灰比、灌漿時(shí)所施加的壓力等關(guān)鍵性的參數(shù)，為灌漿施工提供數(shù)據(jù)參考；其次通過測試可以確認(rèn)所選施工工藝的實(shí)用性；再次通過測試可以檢查所選原材料以及施工設(shè)備是否滿足灌漿施工的要求。

3.2.2 固結(jié)灌漿實(shí)驗(yàn)

3.2.2.1 場地的選擇

先向1號導(dǎo)流洞內(nèi)灌注混凝土，灌注完成以后，待混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一半時(shí)就可以選擇合適的部分進(jìn)行固結(jié)灌漿試驗(yàn)。按照設(shè)計(jì)方案設(shè)置好鉆孔位置、鉆孔深度、鉆孔間距等，然后將24個(gè)測試孔分成4組，每組6孔，分別施加大小不同的壓力，并檢測其灌漿的效果。試驗(yàn)場地有專門的觀測裝置，整個(gè)灌漿實(shí)驗(yàn)的過程都可以用該裝置進(jìn)行觀測。

3.2.2.2 施工工藝

施工大致流程:設(shè)置好專門的觀測裝置—1序列鉆孔—1序列灌漿—2序列鉆孔—2序列灌漿-效果檢測。

鉆孔使用沖擊鉆孔的方式：沖擊鉆機(jī)孔徑為6 cm，效果檢測時(shí)需要用到地質(zhì)鉆機(jī)，地質(zhì)鉆機(jī)孔徑為7.50 cm?？锥粗g的距離為3 m，深度為5 m。在鉆孔操作以前，鉆孔技術(shù)人員需要預(yù)先進(jìn)行放點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場明確地標(biāo)出每個(gè)孔洞的準(zhǔn)確位置以及對應(yīng)的編號。鉆孔操作結(jié)束以后，會在孔洞內(nèi)留下許多殘?jiān)藭r(shí)就需要進(jìn)行孔洞清洗工作，將孔洞內(nèi)的殘?jiān)懦觥＠盟脼榍逅┘右欢ǖ膲毫?，然后通入到孔洞?dāng)中進(jìn)行洗孔，洗孔完畢以后還需要進(jìn)行壓水測試，檢驗(yàn)孔洞周圍巖層的透水性。洗孔壓力與壓水測試的壓力都設(shè)置為灌漿壓力的80%。

固結(jié)灌漿是將漿料一次性灌注到孔洞當(dāng)中，使?jié){料在孔洞內(nèi)循環(huán)流動，從而完成灌注。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件勘察，選擇水灰比為3∶1，2∶1，1∶1，1∶2以及2∶1，1∶1，4∶5，3∶5兩大組。具體情況如表1。

表1 固結(jié)灌漿參數(shù)設(shè)置表

首先使用機(jī)械設(shè)備對孔洞進(jìn)行封堵，然后再用人工涂抹水泥砂漿的方式對孔洞進(jìn)行進(jìn)一步處理。在灌漿結(jié)束以后，需要對灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測，可通過壓水測試的方法檢查孔洞的透水性，要保證孔洞壓水測試結(jié)果符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告編制

在實(shí)驗(yàn)完成以后需要將所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，編制成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式，發(fā)送給專業(yè)工程師，用于施工參數(shù)的確定。

4 具體工藝

4.1 回填灌漿

4.1.1 鉆孔操作

在無筋混凝土襯砌的部分，可以使用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔施工，孔徑為4.80 cm；在鋼筋混凝土襯砌的部分需要預(yù)先鋪設(shè)好管道，然后再用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔深度為0.10 m，記錄好混凝土層的厚度。

4.1.2 灌漿施工

在回填灌漿過程中，需要用到灌漿泵以及砂漿泵。將待灌漿的區(qū)域進(jìn)行劃分，每個(gè)區(qū)域內(nèi)包含有兩個(gè)襯砌段，灌漿的孔洞分為兩個(gè)序列，每個(gè)序列的孔洞當(dāng)中都含有頂孔?；靥罟酀{的壓力標(biāo)準(zhǔn)以及漿料的水灰比都是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定的，1序列孔洞灌注漿料的水灰比為3∶5或者1∶2，2序列孔洞灌注漿料的水灰比為1∶1和3∶5。如果孔洞內(nèi)某些部位的空隙部分太大，那么需要使用砂漿進(jìn)行填充，但是用于填充的砂漿質(zhì)量不能超過水泥漿料質(zhì)量的2倍。

在固定的壓力之下對孔洞進(jìn)行灌注，直到孔洞吸漿達(dá)到飽和，無法繼續(xù)吸漿，繼續(xù)灌注5 min，即可停止灌漿。如果在灌漿過程中由于意外事故而停止灌漿，那么要在最短時(shí)間內(nèi)重新恢復(fù)，如果停止灌漿的時(shí)間超過了半個(gè)小時(shí)，需要對孔洞進(jìn)行清洗，方可繼續(xù)進(jìn)行灌漿，若清洗以后孔洞依然不能繼續(xù)吸漿，則在該孔洞附近另尋鉆孔點(diǎn)，鉆孔灌漿。

灌漿操作完成以后，需要及時(shí)清理孔洞內(nèi)的積水和雜物，切除暴露在外的預(yù)埋管，然后將孔洞進(jìn)行封堵，檢查封堵的質(zhì)量。當(dāng)所襯砌的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的70%以后，就可以開始灌漿操作。灌漿操作之前需要對待灌漿區(qū)域進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)缺陷，要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，保證后續(xù)灌漿施工的質(zhì)量，避免出現(xiàn)漏漿等問題。向深處孔洞進(jìn)行灌漿時(shí)，表層孔洞可以作為通風(fēng)、排水通道。當(dāng)深處的孔洞灌漿完成，已經(jīng)開始堵塞時(shí)，就可以轉(zhuǎn)到表層孔洞進(jìn)行灌漿，直至所有孔洞全部完成灌漿。灌漿時(shí)不能中斷，必須連續(xù)操作，如果因特殊原因中斷，要在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)灌漿，如果孔洞無法吸漿，則對孔洞進(jìn)行清理以后再恢復(fù)灌漿。灌漿效果的檢測需要等漿料完全凝固，時(shí)間大約在灌漿結(jié)束的7 d之后。檢測時(shí)，將水灰比為2:1的漿料注入到孔洞當(dāng)中，如果在10 min內(nèi)注入量都沒有超過10 L，就說明灌漿效果比較好。

4.2 固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿主要分為進(jìn)水塔灌漿與導(dǎo)流洞身灌漿兩個(gè)部分。在導(dǎo)流洞身的灌漿之前需要先對回填灌漿的效果進(jìn)行檢測，所以固結(jié)灌漿的時(shí)間與回填灌漿至少相隔7 d。

4.2.1 施工工序

測量放點(diǎn)→鉆孔→洗孔→灌漿→封孔

4.2.2 鉆孔

該工程鉆孔設(shè)備使用的是風(fēng)動沖擊鉆機(jī)，鉆孔定位的誤差不能超過0.10 m。鉆孔時(shí)孔洞直徑為6 cm，使用風(fēng)動沖擊鉆機(jī)；效果檢測時(shí)孔洞直徑為7.50 cm，使用地質(zhì)鉆機(jī)。鉆孔的深度必須要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如果在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)掉塊、換層、漏水等問題，要及時(shí)進(jìn)行記錄。為了保證鉆孔方向的準(zhǔn)確，要經(jīng)常對孔洞進(jìn)行傾斜角的測量，測量工具主要有羅盤以及專用測斜儀兩種。

4.2.3 洗孔

在鉆孔完成以后需要對孔洞進(jìn)行沖洗，保證孔洞內(nèi)無雜物，為灌漿施工打好基礎(chǔ)。

4.2.4 壓水測試

在灌漿結(jié)束以后，需要對灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測，可通過壓水測試的方法檢查孔洞的透水性，要保證孔洞壓水測試結(jié)果符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。壓水測試所用壓力為灌漿壓力的80%。在多個(gè)孔洞當(dāng)中選擇5%的比例進(jìn)行壓水測試。

4.2.5 灌漿

灌漿設(shè)備為三缸柱塞灌漿泵，灌漿方式選用的一次性內(nèi)部循環(huán)灌漿法。灌漿孔洞可以分為兩個(gè)序列，分別為第一序列和第二序列。整個(gè)灌漿過程都是由自動記錄儀進(jìn)行記錄，各項(xiàng)參數(shù)是通過固結(jié)灌漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析得到的。如果灌漿時(shí)發(fā)現(xiàn)漏漿，要立即降低灌漿壓力，限制漿料注入的速率，并采取相應(yīng)措施對漏漿處進(jìn)行處理。灌漿時(shí)出現(xiàn)串漿問題時(shí)，如果串漿孔洞已經(jīng)處理完畢，達(dá)到了灌漿的要求，那么可以在該孔洞增設(shè)灌漿裝置，兩孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。如果串漿孔洞不滿足條件，那么需要對串漿孔洞進(jìn)行封堵。如果在灌漿過程中由于意外事故而停止灌漿，那么要在最短時(shí)間內(nèi)重新恢復(fù)，如果停止灌漿的時(shí)間超過了半個(gè)小時(shí)，需要對孔洞進(jìn)行清洗，方可繼續(xù)進(jìn)行灌漿，若清洗以后孔洞依然不能繼續(xù)吸漿，則在該孔洞附近另尋鉆孔點(diǎn)，鉆孔灌漿。如果發(fā)現(xiàn)孔口涌水，那么可以適當(dāng)提高灌漿的壓力，并加入速凝劑加快漿料凝固，有效解決涌水問題。當(dāng)灌漿速率過快而無法有效停止灌漿時(shí)，可以加入適量速凝劑加速漿料凝固或者降低灌漿壓力減緩灌漿速度。

4.2.6 孔洞封堵

用水灰比為1:2的濃漿對孔洞進(jìn)行封堵，壓力設(shè)置為灌漿壓力的最大值。

4.2.7 觀測工作

使用預(yù)先設(shè)置好的觀測裝置對整個(gè)灌漿過程進(jìn)行觀測，將觀測結(jié)果發(fā)送給專業(yè)工程師，如果發(fā)現(xiàn)問題立即暫停灌漿，并及時(shí)研究出解決方案。

4.2.8 效果檢測

通過壓水測試、鉆孔檢測、取芯檢測等方法對孔洞灌漿質(zhì)量進(jìn)行綜合評估。所有檢測孔洞的合格率≥85%，且在不合格孔洞當(dāng)中透水率小于標(biāo)準(zhǔn)值的1.50倍，分布較為分散，則可認(rèn)為本次灌漿施工是合格的。

5 結(jié)語

灌漿施工的質(zhì)量受到許多因素的影響，包括施工工藝、施工技術(shù)、施工方案以及施工環(huán)境等。所以，要想保證灌漿施工的質(zhì)量，就必須要從多個(gè)方面對實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)分析，不僅要采用先進(jìn)的施工技術(shù)，把握好施工工藝，還要針對灌漿施工過程中的各種問題采取有效的解決措施。只有控制好每一道工序的質(zhì)量，才能保證灌漿施工的整體質(zhì)量。

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TV543

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：1673-8853（2017）02-0072-03

2016-12-13

編輯：左英勇

馬建泉（1980-）男，工程師，主要從事水工建筑工作。