水工隧洞回填灌漿的設(shè)計與施工工藝探討

張照舉，李念軍

（清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511853）

1 引言

20世紀(jì)初的水工隧洞多采用混凝土預(yù)制件結(jié)合回填灌漿的方法建造混凝土襯砌，其施工方法類似現(xiàn)在盾構(gòu)隧道的預(yù)制管片加豆礫石灌漿襯砌工藝?；靥罟酀{對襯砌的結(jié)構(gòu)安全起著決定性的作用。到20世紀(jì)80年代，混凝土施工設(shè)備及工藝有了較大的發(fā)展，水工隧洞的襯砌多采用現(xiàn)澆混凝土建造（盾構(gòu)隧道除外）。由于混凝土澆筑的施工缺陷或技術(shù)能力的限制，造成混凝土襯砌與圍巖之間存在一定的空隙和空洞等。采用回填灌漿的方法將這些遺留的空隙和空洞充填密實，從而使圍巖與襯砌混凝土緊密結(jié)合成為一體。因此，隧洞回填灌漿的目的就是彌補混凝土澆注的缺陷，屬于混凝土襯砌的施工工序系列。目前國內(nèi)混凝土施工技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，現(xiàn)澆混凝土的缺陷已經(jīng)微乎其微，作為對彌補混凝土施工缺陷的回填灌漿的作用也逐步減弱。

2 .現(xiàn)行回填灌漿設(shè)計與施工工藝

2.1 回填灌漿設(shè)計

隧洞回填灌漿應(yīng)在襯砌混凝土達(dá)70%設(shè)計強度后進(jìn)行，灌漿孔主要應(yīng)布置在頂拱中心角90～120°范圍之內(nèi)，每排孔數(shù)依隧洞直徑達(dá)小而定，直徑小于5m時可為1～3個孔，直徑大于5m時可為3～5個孔，排距2～6m。灌漿壓力應(yīng)視混凝土襯砌厚度和配筋情況而定，對于素混凝土襯砌可采用0.2～0.3MPa；鋼筋混凝土襯砌可采用0.3～0.5MPa。Ⅱ序孔的灌漿壓力可為Ⅰ序孔的1.5～2倍?；靥罟酀{按排間分序的原則進(jìn)行，一般分為兩個次序，包含灌漿孔數(shù)量較多的排為Ⅰ序排。兩序孔中都應(yīng)包括頂孔。

2.2 回填灌漿施工

（1）灌漿區(qū)段劃分

回填灌漿應(yīng)分區(qū)段進(jìn)行，區(qū)段長度一般不大于三個襯砌段（50m左右）。區(qū)段的端頭在混凝土施工時封堵嚴(yán)實。

（2）灌漿孔施工

回填灌漿孔施工可采用機械直接鉆進(jìn)成孔和從預(yù)埋管中鉆進(jìn)成孔兩種方式。一般在素混凝土襯砌中宜采用機械造孔，對于鋼筋混凝土襯砌可采用從預(yù)埋管中鉆進(jìn)成孔的方法。鉆孔孔徑不宜小于38mm，孔深宜深入圍巖5～10cm。鉆孔完畢后，應(yīng)記錄混凝土厚度和混凝土與圍巖之間的空隙尺寸。

遇有圍巖塌陷、溶洞、超挖較大等回填空腔很大特殊情況時，應(yīng)在該部位埋設(shè)灌漿管。灌漿管數(shù)量不應(yīng)少于2個，其出口應(yīng)在空腔最高處，以利于進(jìn)漿和排水、排氣。

（3）灌漿方法

回填灌漿采用“趕灌法”，即先鉆出第Ⅰ次序全部鉆孔（脫空較大時也可只鉆出部分鉆孔），自灌漿區(qū)段較低的一端向較高的一端推進(jìn)，低處孔灌漿時，高處孔用于排氣、排水，當(dāng)高處孔排出濃漿（接近或等于進(jìn)漿水灰比）后，可將低處孔堵塞，改從高處孔灌漿，以此類推，直至該區(qū)段灌漿結(jié)束。第Ⅰ次序孔灌漿結(jié)束后，按同樣的方法進(jìn)行第Ⅱ次序灌漿孔的鉆孔灌漿施工。

回填灌漿多采用純水泥漿液，水泥的強度等級不低于32.5。漿液水灰比一般為0.6：1或0.5：1。

（4）灌漿結(jié)束條件

在設(shè)計壓力下灌漿孔停止吸漿后，延續(xù)灌注10min，即可結(jié)束灌漿。

（5）灌漿質(zhì)量檢查

回填灌漿質(zhì)量檢查，可采用檢查孔注漿試驗或取芯檢查的方法，相應(yīng)的檢查時間是在該部位灌漿結(jié)束7d和28d以后。檢查孔應(yīng)布置在頂拱中心線上脫空較大和灌漿異常的部位，孔深應(yīng)深入圍巖10 cm。壓力隧洞宜每10～15m布置1個或1對檢查孔，無壓隧洞的檢查孔可適當(dāng)減少。

現(xiàn)行規(guī)范（DL/T5148-2001）推薦的回填灌漿工程質(zhì)量檢查方法及合格標(biāo)準(zhǔn)：

①單孔注漿試驗：向檢查孔內(nèi)注入水灰比為2：1的水泥漿液，壓力與灌漿壓力相同，初始10min內(nèi)注入漿量不大于10L為合格。

②雙孔聯(lián)通試驗：在指定部位布置2個間距為2～3m的檢查孔，向其中一孔注入水灰比為2：1的水泥漿液，壓力與灌漿壓力相同，若另一孔出漿流量小于1L／min為合格。

③檢查孔及芯樣檢查：探測鉆孔及觀察巖芯，漿液結(jié)石充填飽滿密實滿足設(shè)計要求為合格。

根據(jù)工程條件可選用上述一種或兩種檢查方法。

3 現(xiàn)行回填灌漿施工工藝中存在的問題

3.1 灌漿孔序與鉆孔數(shù)量

目前隧洞混凝土襯砌基本都是用泵送混凝土，比常規(guī)混凝土的塌落度大，流動性好。在重力作用下，隧洞頂拱最高處形成的殘留空隙是一個連續(xù)的整體。由于所有Ⅰ序孔揭露的都是同一個貫通良好的寬大受灌空隙，各孔相互串通良好，因此，在對Ⅰ序孔進(jìn)行灌漿時勢必出現(xiàn)多孔串漿、漏漿現(xiàn)象。致使多數(shù)孔根本沒有起到灌漿孔的作用就被封堵了，不僅造成浪費，也給灌漿施工造成很多麻煩。

經(jīng)過Ⅰ序孔的灌注，原受灌空隙絕大部分被水泥結(jié)石充填后，可能會形成多個連通性不好或獨立的更小的空隙，對這些空隙的灌漿處理要靠Ⅱ序孔完成。由于這些空隙面積小，且串通性不好，因此需要較多的鉆孔才能揭露出這些空隙，然后實施灌漿。

通過上述分析，顯而易見，設(shè)置適量的Ⅰ序孔，相對設(shè)置較多的Ⅱ序孔才符合回填灌漿的實際，更有利于保證回填灌漿質(zhì)量且方便施工。

很多工程實踐證明，對于泵送混凝土現(xiàn)澆襯砌，每排只需在正頂拱布置一個回填灌漿孔，足以達(dá)到設(shè)計目的。Ⅰ序孔施工完畢，Ⅱ序孔基本不再進(jìn)漿，或進(jìn)漿很少，也就是說Ⅰ序孔施工完畢（弄虛作假除外）即可達(dá)到設(shè)計要求。因此，設(shè)計與施工工藝仍有較大的優(yōu)化空間。

實施回填灌漿的部位一般都要做后續(xù)的固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿的布孔數(shù)量和密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過回填灌漿孔，即使回填灌漿稍有缺陷，后續(xù)的固結(jié)灌漿也足以彌補。因此本人認(rèn)為回填灌漿沒必要分兩序施工。

3.2 灌漿質(zhì)量檢查方法

規(guī)范推薦新的灌漿質(zhì)量檢查方法，應(yīng)該是通過多次工程實踐證明切實可行，而且檢查結(jié)果和可操作性均應(yīng)優(yōu)于傳統(tǒng)的方法?，F(xiàn)行灌漿規(guī)范推薦的雙孔聯(lián)通試驗檢查法讓人費解。其一、該方法僅在個別工程的某些部位使用過，規(guī)范中對其效果優(yōu)于單孔注漿檢查效果的說法缺乏充分的實踐證明；其二、該方法只考慮出漿流量，沒考慮進(jìn)漿流量，很可能出現(xiàn)進(jìn)漿流量每分鐘幾升甚至幾十升，而出漿流量小于1L／min，其檢查結(jié)果與傳統(tǒng)的單孔注漿試驗檢查結(jié)果相互矛盾。

本人認(rèn)為，回填灌漿檢查孔一般都很淺，完全可以通過鉆孔用肉眼觀察漿液對受灌空隙的充填情況，再結(jié)合單孔注漿試驗即可判斷灌漿質(zhì)量是否滿足要求，即簡單又直觀。

4 結(jié)語

水工隧洞現(xiàn)澆混凝土襯砌的回填灌漿是一種工藝簡單的灌漿類型，灌漿的目的也很容易達(dá)到。隨著混凝土工藝的改進(jìn)，回填灌漿的作用也日漸消弱，回填灌漿設(shè)計及施工工藝也應(yīng)隨之改進(jìn)，以避免不必要的浪費。