許建業(yè)

（山西省萬(wàn)家寨引黃工程管理局 平魯分局 平魯 036800）

1 工程概況

山西省萬(wàn)家寨引黃工程南干線7號(hào)隧洞全長(zhǎng)42km，是引黃工程向太原市供水的重要輸水隧洞。14號(hào)支洞、20號(hào)支洞是南干線7#隧洞的永久性檢修通道，起著檢修、補(bǔ)汽、安全監(jiān)測(cè)等多種功能，是保證南干線正常供水的重要水工建筑物。

14號(hào)、20號(hào)支洞段地下水水位高于洞線80～130cm。隧洞圍巖主要為石炭系本溪組、太原組含煤砂頁(yè)巖地層，圍巖節(jié)理較發(fā)育，呈閉合～張開(kāi)。地下水主要為滲水和線狀水流，地下水含硫酸根離子，對(duì)混凝土有腐蝕性。兩條支洞滲水嚴(yán)重。

為了解決滲水問(wèn)題，采取了固結(jié)灌漿方法對(duì)支洞進(jìn)行了處理，灌漿方案的合理性對(duì)灌漿效果影響較大，本灌漿方案經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，取得了較好效果。

2 灌漿施工工藝

2.1 灌漿施工工藝流程

灌漿孔布置→測(cè)量放線→鉆機(jī)安裝與造孔→洗孔→簡(jiǎn)易壓水→拌制穩(wěn)定漿液→灌漿→封孔→灌漿質(zhì)量檢查。

2.2 灌漿孔布置

根據(jù)圍巖類別及施工要求將支洞劃分為若干段，每段為一個(gè)灌漿作業(yè)區(qū)段，每區(qū)段先封閉兩邊灌漿孔。單數(shù)環(huán)為I序孔，雙數(shù)環(huán)為II序孔，先灌I序孔，I序孔灌完后待凝12h后再灌注雙數(shù)環(huán)的II序孔。環(huán)內(nèi)先灌1、9、3、7、5號(hào)孔，再灌注2、8、4、6號(hào)孔，漿液采用由低到高逐漸加密的原則進(jìn)行?？孜徊贾靡?jiàn)圖1。

2.3 鉆孔

（1）鉆孔設(shè)備選用手持式風(fēng)鉆鉆進(jìn)，并帶有消音器和除塵裝置，鉆機(jī)的鉆頭根據(jù)工程場(chǎng)地和地質(zhì)條件選用。

（2）灌漿孔孔徑50mm，封閉段兩排邊環(huán)孔深為進(jìn)入基巖3.6m，其余孔深進(jìn)入巖石3m。開(kāi)孔孔位應(yīng)符合灌漿孔布置圖。

（3）鉆機(jī)安裝平穩(wěn)，鉆孔方向按施工圖紙確定，鉆孔鉆進(jìn)必須保證孔向準(zhǔn)確。

（4）灌漿孔孔深偏差值不得大于L/40（L為設(shè)計(jì)孔深）。（5）固結(jié)灌漿鉆孔遇到鋼筋時(shí)，要盡量避開(kāi)。

2.4 鉆孔沖洗

鉆孔結(jié)束后，應(yīng)用BW-250灌漿泵最大流量水對(duì)鉆孔沖冼，將鉆孔中的沉渣沖洗干凈，直至回水返清為止。

2.5 簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)

固結(jié)灌漿孔的簡(jiǎn)易壓水應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行，采用“簡(jiǎn)易壓水”進(jìn)行壓水試驗(yàn)。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)的壓力為灌漿壓力的80%，壓水20min，每5min測(cè)讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率Lu表示，簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)的目的是根據(jù)壓水結(jié)果確定灌漿液濃度。

2.6 灌漿

（1）灌漿設(shè)備

采用BW-250灌漿泵，水泥攪拌桶采用雙層攪拌桶，自動(dòng)灌漿記錄儀采用天津生產(chǎn)的FEC-GJ3000型記錄儀。灌漿使用能耐10MPa的鋼絲編織膠管及軟管。灌漿塞及采用的灌漿方法、灌漿壓力與地質(zhì)條件相適應(yīng)，膠塞應(yīng)具有良好的膨脹性和耐壓性能，在最大灌漿壓力下，能可靠地封閉灌漿孔段，較易安裝和拆除。

圖1 灌漿孔位布置

（2）原材料

水泥：根據(jù)施工技術(shù)文件，本次灌漿試驗(yàn)區(qū)段水泥為大同水泥廠普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為P.O42.5。出廠三個(gè)月后不得使用，不得使用受潮結(jié)塊的水泥。水泥的細(xì)度通過(guò)80μm方孔篩的篩余量不大于5%。

水：水質(zhì)應(yīng)符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-89的規(guī)定，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水的溫度不得高于40℃。

（3）制漿

①14號(hào)支洞采用雙層340L攪拌機(jī)制漿，灌漿使用BW-250型灌漿泵，高壓膠管輸送漿。20號(hào)支洞采取洞外集中制漿，制備0.5：1的純水泥漿液，輸入至各灌漿地點(diǎn)，各灌漿地點(diǎn)根據(jù)不同需求調(diào)制使用。

②純水泥漿的攪拌時(shí)間應(yīng)大于3min，漿液自制備到用完的時(shí)間不宜大于4h，超過(guò)4h應(yīng)棄漿。各種比級(jí)的水泥漿液密度用比重計(jì)經(jīng)常測(cè)量并記錄。

（4）灌漿方式和方法

①在選定的區(qū)段，先進(jìn)行兩邊排孔的帷幕灌漿，待凝72h后，先灌注區(qū)段中間的單數(shù)環(huán)，灌注完成待凝12h后再灌注雙數(shù)環(huán)。單數(shù)環(huán)為I序孔，雙數(shù)環(huán)為II序孔，灌漿時(shí)采用由低到高逐漸加密的原則進(jìn)行，先灌 1、9、3、7、5 號(hào)孔，再灌注 2、8、4、6 號(hào)孔。

②本次固結(jié)灌漿采用單孔灌注的方法，用橡膠球?qū)⒖卓诜忾]，全孔一次灌注。

③灌注純水泥漿液時(shí)，巖洞段按其設(shè)計(jì)要求水灰比為1：1，0.8：1，0.5：1 三個(gè)比級(jí)，如遇斷層和溶洞中充填土，則應(yīng)采用濃一級(jí)的水灰比起灌，并摻入減水劑。

④固結(jié)灌漿壓力按設(shè)計(jì)要求Ⅰ序孔0.6～0.8MPa，Ⅱ序孔0.8～1.0MPa。

（5）漿液的變換原則

①當(dāng)灌漿壓力不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。

②當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上，或灌漿已達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改成濃一級(jí)的水灰比。

③當(dāng)注入率大于30L/min，漿液注入量達(dá)到300L以上，可直接越級(jí)變濃。

（6）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

武陵山場(chǎng)鎮(zhèn)功能單一，基本上是普通建制鎮(zhèn)的社會(huì)服務(wù)功能，對(duì)到武陵山景區(qū)的游客吸引力不足，根據(jù)調(diào)查，90%的游客基本上都是游覽完大裂谷景區(qū)就直接返回或者到鄰近的景區(qū)游玩逗留。

固結(jié)灌漿結(jié)束條件為：在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min，繼續(xù)灌注10min或不大于1.0L/min，繼續(xù)灌注30min可結(jié)束灌漿工作。

（7）灌漿孔封孔

固結(jié)灌漿孔結(jié)束后，排除孔口的積水和污物，采用機(jī)械壓漿法封孔，利用原灌漿管灌入水灰比0.5：1的濃漿，采用1.0MPa的灌漿壓力，當(dāng)注入率不大于1.0L/min，延續(xù)30min停止，距孔口剩余部分長(zhǎng)度如大于1m，采用壓漿法繼續(xù)封孔，如小于1m用聚合物砂漿人工封填密實(shí)并抹平。

2.7 固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查

區(qū)段固結(jié)灌漿完成后，待凝7天后對(duì)固結(jié)灌漿效果進(jìn)行了壓水檢查。14號(hào)支洞共布置3個(gè)檢查孔，20號(hào)支洞共布置4個(gè)檢查孔。壓水結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 14號(hào)支洞固結(jié)檢查壓水統(tǒng)計(jì)表

表2 20號(hào)支洞固結(jié)檢查壓水統(tǒng)計(jì)表

從上表可以看出，通過(guò)質(zhì)量檢查，所有透水率均小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5Lu，說(shuō)明水泥漿已完全充填了巖石中的裂隙和空洞，達(dá)到了穩(wěn)定圍巖結(jié)構(gòu)與防滲止水的雙重效果。

3 特殊情況處理

（1）在固結(jié)灌漿過(guò)程中，其單位透水率或單位注灰量大于實(shí)際規(guī)定值或發(fā)現(xiàn)地質(zhì)缺陷（如破碎帶、斷層、溶洞）要及時(shí)采取最大濃度漿液施灌，注入量很大亦不見(jiàn)減少時(shí)，可采用定量供漿的方式處理。水泥漿量在灌入5t水泥干料量時(shí)應(yīng)暫停灌漿，間歇時(shí)間不宜少于12h，間歇后重新按照灌漿要求進(jìn)行灌注直至結(jié)束。

若在破碎帶、溶洞段注入量過(guò)大，可以加入早強(qiáng)劑或用砂漿進(jìn)行灌漿直至注滿結(jié)束。待間歇12h后仍重新掃孔，重新按灌漿要求進(jìn)行灌漿。

（3）灌漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，若串漿孔具有灌漿條件，應(yīng)一泵一孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。否則，應(yīng)塞住灌漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗，然后繼續(xù)鉆進(jìn)與灌漿。

（4）灌漿必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷應(yīng)按以下原則處理：

①應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，再恢復(fù)灌漿。若無(wú)法沖洗，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，再恢復(fù)灌漿。

②恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)先使用開(kāi)灌水灰比進(jìn)行灌注，如注入率與中斷前相近，即可采用中斷前水泥漿的比級(jí)繼續(xù)灌注，如注入率與中斷前減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，即在該孔附近重新布孔灌漿。

（5）孔口有涌水的灌漿孔段，灌漿前應(yīng)測(cè)記涌水壓力和涌水量，根據(jù)情況，可提高灌漿壓力，縮短段長(zhǎng)灌注濃漿、屏漿、閉漿進(jìn)行處理。

（6）灌漿孔段遇特殊情況，無(wú)論采取何種措施處理，其復(fù)灌前應(yīng)進(jìn)行掃孔，按灌漿程序復(fù)灌。

4 耗漿量較大原因分析

實(shí)際耗漿量超出設(shè)計(jì)耗漿量較大，主要原因有：

（1）地質(zhì)原因：由于支洞圍巖為強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化節(jié)理較發(fā)育，呈閉合～張開(kāi)狀，張性裂隙但充填物少、沖洗容易、透水率大。

（2）地下水原因：因地下水硫酸根含量較多，最高為1 666mg/L，對(duì)混凝土有腐蝕性，使混凝土局部地段形成滲水通道，增加了混凝土空隙及滲漏通道。

（3）支洞漏水原因：由于支洞內(nèi)漏水嚴(yán)重，多年來(lái)一直受地下水流動(dòng)與沖刷作用，對(duì)裂隙中的充填物進(jìn)行沖刷，將裂隙中的充填物帶出使裂隙加大并形成較大空隙與涌水通道。

（4）施工原因：由于支洞開(kāi)挖采用鉆爆法施工，爆破時(shí)對(duì)周圍巖體有一定的擾動(dòng)，且開(kāi)挖面凹凸不平，在二次混凝土襯砌時(shí)不能很好地與巖石緊密結(jié)合，產(chǎn)生空隙，且以前未進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，因此注漿量較大。

5 結(jié)論

通過(guò)支洞灌漿施工表明：I序孔單位注入量207.78kg/m大于II序孔單位注入量141.33kg/m，因?yàn)榉忾]灌漿段時(shí)先灌注兩個(gè)邊環(huán)，漿液在壓力的作用下能擴(kuò)散的更遠(yuǎn)，填充了周圍的裂隙和空洞，使之形成一個(gè)封閉空間，灌注II序孔時(shí)，完全在封閉的范圍內(nèi)擴(kuò)散，因此灌漿量較小，注入量由大到小，符合灌漿的一般規(guī)律。灌漿施工參數(shù)為深度入巖3m、壓力為I序孔 0.6～0.8MPa、II序孔為 0.8～1MPa、水灰比為 1：1、0.8：1、0.5：1等，以上施工參數(shù)是合理的

灌漿使用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，能滿足工程標(biāo)準(zhǔn)的要求；采用灌漿方法處理本工程在技術(shù)上是可行的、效果是很好的；耗灰量在合理的范圍內(nèi)。固結(jié)灌漿效果，12個(gè)單元共檢查111個(gè)孔，采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，最大透水率5Lu，最小透水率0.05Lu，符合設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)對(duì)14號(hào)、20號(hào)支洞做封閉性固結(jié)灌漿施工，準(zhǔn)確地掌握本工程單位吸水率、單位耗灰量等施工參數(shù)，驗(yàn)證了采用灌漿方法在滲水處理上的可行性。并選定了灌漿孔布置方式、孔深、水灰比、灌漿壓力等參數(shù)，灌漿取得了較好效果。