舒永賢

(黔東南州水利投資有限責(zé)任公司，貴州凱里556000)

實(shí)例探析水庫引水隧洞回填灌漿施工技術(shù)研究

舒永賢

(黔東南州水利投資有限責(zé)任公司，貴州凱里556000)

回填灌漿是在混凝土襯砌與圍巖或噴射混凝土面的空隙中灌注水泥漿、水泥砂漿或細(xì)骨料混凝土。水電工程的洞室由于其受力的特性而對(duì)回填灌漿施工要求甚嚴(yán)，是保證隧洞在高速的水流作用下安全運(yùn)營的必要手段。文章主要闡述了塘沖水庫引水隧洞回填灌漿施工技術(shù)。

水庫;引水隧洞;回填灌漿;漿液

0 引言

隧洞灌漿主要是指用于水工隧洞、豎井、斜井和其它地下洞室的圍巖或混凝土(鋼襯)支護(hù)結(jié)構(gòu)加固、防滲的灌漿工程，較多使用的有回填灌漿、圍巖固結(jié)灌漿和接觸灌漿。

此外還有在隧洞掘進(jìn)過程中遇地下水豐富的地層或十分破碎的地層時(shí)，用于阻水和臨時(shí)支護(hù)的超前注漿;用于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、改善受力狀態(tài)的預(yù)應(yīng)力灌漿等。

在隧洞中還可能進(jìn)行其它用途的灌漿，如帷幕灌漿、深層巖體固結(jié)灌漿等。本文主要闡述了回填灌漿施工要點(diǎn)。

1 工程概況

塘沖水庫是六洞河第二級(jí)綜合開發(fā)利用水利工程，上銜上塘水庫，下接附廓水庫。塘沖水庫樞紐工程位于滾馬鄉(xiāng)塘沖村河段，壩址控制流域面積185 km2，多年平均年徑流量1.024億m3。

塘沖水庫工程正常蓄水位702.00 m，相應(yīng)庫容4 030萬m3，總庫容5225萬m3，調(diào)節(jié)庫容3 598萬 m3，死庫容377萬 m3。

塘沖水庫工程設(shè)計(jì)灌溉面積44.09萬hm2，總干渠最大設(shè)計(jì)流量6.45 m3/s，南干渠最大設(shè)計(jì)流量3.79 m3/s，北干渠最大設(shè)計(jì)流量1.75 m3/s。

塘沖水庫工程向三穗縣城年供水1 073萬m3，向黔東循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)區(qū)年供水460萬m3。附屬電站裝機(jī)容量1 500 kW，多年平均發(fā)電量475萬 KW·h。

塘沖水庫工程主要任務(wù)為灌溉及供水，同時(shí)兼顧發(fā)電。塘沖水庫工程樞紐主要由大壩樞紐工程、灌區(qū)樞紐工程、供水樞紐工程組成。

大壩樞紐由面板堆石壩、岸邊溢洪道、灌區(qū)取水(含灌溉、供水及發(fā)電)建筑物、沖砂兼放空建筑物(兼生態(tài)放水)、發(fā)電廠房、升壓站、上壩公路及進(jìn)廠公路等組成。

進(jìn)水口井筒后接引水隧洞，引水隧洞平面上呈U形布置，進(jìn)口中心高程672.10 m，未端中心高程661.94 m。

樁號(hào)引0+000.00～引0+005.000段為方形變圓形漸變段，引0+000.000～引0+148.547段軸線方位角N2.26°W，引0+161.532～引0+270.980段軸線方位角 N47.34°E，引 0+284.876～引 0+416.163段軸線方位角N79.58°W，各段采用圓弧線連接，圓弧轉(zhuǎn)彎半徑15.0 m。

引水隧洞洞直徑2.2 m，采用C20鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度35 cm，開挖洞直徑2.9 m，隧洞頂部120°范圍需作回填灌漿，灌漿孔深入基巖10 cm，灌漿孔間排距均為3.0 m，呈梅花型布置。

2 回填灌漿工藝

2.1 灌漿孔布置

1)回填灌漿孔深入基巖10 cm，“23”孔交錯(cuò)布置。

2)灌漿孔分兩序，雙孔為Ⅰ序孔;三孔為Ⅱ序孔。

3)灌漿孔編號(hào)。

式中:H為回填灌漿;m為單元號(hào);n為排號(hào);s為孔號(hào)。

編號(hào)示例:H1－1－1表示回填1單元1排1孔。

回填灌漿孔平面布置圖見圖1:

圖1 回填灌漿孔平面布置圖

2.2 預(yù)埋灌漿管

對(duì)于鋼筋混凝土襯砌的隧洞，為了方便鉆孔和避免在鉆孔時(shí)打斷鋼筋，宜在混凝土襯砌中設(shè)置預(yù)埋管(鋼管或塑料管)，之后通過預(yù)埋管進(jìn)行鉆孔和灌漿［1］。

遇隧洞頂拱發(fā)生坍塌、多量超挖或與溶洞連通，回填空腔很大時(shí)，也應(yīng)在該部位預(yù)埋灌漿管，埋管數(shù)量應(yīng)不少于2根，其出口應(yīng)在空腔的最高處，以利于進(jìn)漿和排水、排氣。

值得注意的:①預(yù)埋管的位置應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確記錄或留有標(biāo)志，以便于拆除模板后容易尋找;②預(yù)埋管管口露出后仍應(yīng)使用鑿巖機(jī)或鉆機(jī)掃孔鉆進(jìn)至基巖或脫空區(qū)，以保證灌漿通暢。

2.3 測放孔位

標(biāo)出控制樁號(hào)，用鋼尺丈量測放排距，按弦長法定出孔位，用紅油漆標(biāo)出孔口位置及孔號(hào)。在鋼筋混凝土襯砌中的灌漿孔采用預(yù)埋管指示孔位。在進(jìn)行鉆孔灌注施工之前，需要將PVC管預(yù)埋在鋼筋網(wǎng)中［2］。

預(yù)埋PVC管時(shí)按下列要求進(jìn)行:

1)預(yù)埋管預(yù)埋長度以鋼模臺(tái)車與洞壁之間長度為宜。

2)預(yù)埋管兩頭密封，用特制的堵塞將其堵住。

3)預(yù)埋管用細(xì)鐵絲將其牢牢地固定在鋼筋上。

4)在安裝預(yù)埋管之后，需要將預(yù)埋管周圍的鋼模上做好標(biāo)記工作。

2.4 造孔

在孔位測放作業(yè)結(jié)束之后就可以開始進(jìn)行鉆孔施工。在鉆孔施工中，鉆孔的方向主要是沿著預(yù)埋管的方向進(jìn)行。在鉆孔的過程中需要對(duì)襯砌的厚度、基層等深度等情況進(jìn)行全面詳細(xì)的記錄。若遇空腔積水、地下水豐富地段，沿較低處設(shè)一定數(shù)量排水孔［3］。

2.5 灌漿

2.5.1 灌漿材料

2.5.1.1 水泥

新鮮大廠普通硅酸鹽水泥(P.O32.5)，強(qiáng)度等級(jí)≥42.5 MPa。

2.5.1.2 水

灌漿使用的水只要是飲用水都可以，嚴(yán)禁存在雜物，水的P必須符合相關(guān)規(guī)范要求，并且需要對(duì)其溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，控制在40℃或者以下。

2.5.1.3 砂

所選擇的砂必須是質(zhì)地比較堅(jiān)硬的，需要對(duì)砂的粒徑進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通常≤2.5 mm。

2.5.2 設(shè)備

2.5.2.1 制漿設(shè)備

ZJ—400高速攪拌機(jī)、100/3.5砂漿機(jī)。

2.5.2.2 送漿設(shè)備

壓縮氣遠(yuǎn)距離輸漿泵。

2.5.2.3 灌漿設(shè)備

3SNS泵或100/3.5砂漿機(jī)。

2.5.3 制漿

在制漿的過程中，需要對(duì)漿液的配合比進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在進(jìn)行漿液的拌制中，需要對(duì)攪拌的時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的控制，因?yàn)楸竟こ讨兴褂玫臄嚢铏C(jī)械為高速攪拌機(jī)，因而其攪拌時(shí)間應(yīng)該≥1 min。漿液制備放置的時(shí)間≤4 h，這樣才能夠?qū){液的通暢進(jìn)行保證［4］。

2.5.4 灌漿

2.5.4.1 灌漿前的準(zhǔn)備工作

1)對(duì)在灌漿前發(fā)現(xiàn)的大空腔，應(yīng)盡量在澆筑襯砌混凝土?xí)r填滿。無法填滿混凝土?xí)r，應(yīng)設(shè)法以毛石、碎石、卵礫石充滿。

2)仔細(xì)檢查待灌漿的隧洞。發(fā)現(xiàn)襯砌表面有漏水的孔道、裂縫、止水不嚴(yán)的結(jié)構(gòu)縫或其它缺陷，采用麻絲、木楔、速凝砂漿等妥善堵漏。

3)備足水泥。根據(jù)鉆孔發(fā)現(xiàn)的頂拱脫空情況或其它資料，估計(jì)所灌注的隧洞區(qū)段內(nèi)被灌注空間的總體積，儲(chǔ)備足夠的水泥等灌漿材料，以便一次連續(xù)灌注至結(jié)束，避免灌漿過程中斷帶來諸多不利。

2.5.4.2 灌漿方法

在灌漿之前，需要對(duì)襯砌的混凝土的缺陷進(jìn)行全面的了解和掌握，并且對(duì)施工中可能發(fā)生漏漿的地位進(jìn)行預(yù)先處理，本工程主要采用的灌漿方法是孔口阻塞純壓式灌漿法，在進(jìn)行該法的灌漿施工中，需要對(duì)襯砌混凝土的情況進(jìn)行全面的監(jiān)察。

2.5.4.3 灌漿順序

按照設(shè)計(jì)圖紙，回填灌漿分兩序施工，Ⅰ序孔為雙孔排，Ⅱ序孔為三孔排，灌漿時(shí)，先對(duì)Ⅰ序孔進(jìn)行灌漿，根據(jù)本部分工程的具體情況，在Ⅰ序孔進(jìn)行灌漿結(jié)束后2 d，再對(duì)Ⅱ序孔進(jìn)行灌漿。漿液配比:Ⅰ序孔灌注0.5∶1的水泥漿液，Ⅱ序孔灌注1∶1和0.5∶1兩個(gè)比級(jí)的漿液?？障洞蟮牟课还嘧⑺嗌皾{，但摻砂量≤水泥重量的200%。

2.5.4.4 灌漿壓力

1)初擬回填灌漿壓力為:0.2～0.3 MPa。

2)回填灌漿過程中若出現(xiàn)特殊情況，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后可按其要求調(diào)整灌漿壓力。

2.5.4.5 漿液水灰比

1)漿液水灰比可為Ⅰ序孔采用0.5∶1，Ⅱ序采用0.8∶1和0.6∶1(或0.5∶1)。

2)對(duì)于孔隙比較大的部位，那么就可以使用水泥砂漿進(jìn)行灌注。水泥砂漿中摻入的具體的砂的量需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，通常不應(yīng)該高于水泥重量的200%。

2.5.4.6 灌漿結(jié)束條件

在規(guī)定的灌漿壓力之下，如果灌漿孔不再吸漿，那么在連續(xù)灌漿5 min之后就可以將灌漿作業(yè)結(jié)束。

2.5.4.7 灌漿注意事項(xiàng)

同一次序孔可部分鉆出，單獨(dú)施灌，其余作為排氣、排水孔。若部分孔串漿時(shí)，采用封堵或同時(shí)灌注處理，同時(shí)灌漿的孔≤3個(gè)。

2.6 封孔

在灌漿結(jié)束之后，就需要進(jìn)行封孔作業(yè)，主要做法是將孔口球閥封孔進(jìn)行關(guān)閉，并且使用干硬性砂漿將鉆孔的空余的位置進(jìn)行填充密實(shí)，并且對(duì)其進(jìn)行擠壓之后抹平。

3 特殊情況處理

3.1 中斷

隧洞回填灌漿孔多為孔口向下的倒孔，灌漿過程中一旦發(fā)生中斷，正在灌漿的孔和許多已排出過漿的孔都可能會(huì)被堵塞。因此灌漿前要充分做好準(zhǔn)備工作，盡量避免中斷。

不得已發(fā)生中斷后力求在30 min以內(nèi)恢復(fù)灌漿。如中斷時(shí)間過長，或恢復(fù)灌漿后注入率明顯減少，甚至不吸漿，則必須對(duì)灌漿孔和已排漿的串漿孔進(jìn)行掃孔，掃孔深度要達(dá)到基巖或透入空腔，而后進(jìn)行復(fù)灌。

3.2 漏漿

在灌漿施工中如果發(fā)生漏漿的情況，那么必須采取積極有效的手段對(duì)其進(jìn)行處理，對(duì)漏漿現(xiàn)象進(jìn)行處理的主要方法有間隔灌漿法、降低壓力法以及表面封堵法等。

3.3 混凝土襯砌出現(xiàn)裂縫或者發(fā)生變形現(xiàn)象

在灌漿作業(yè)中，如果注入率突然增大，或意外地長時(shí)間大吸漿，這時(shí)有可能是混凝土襯砌發(fā)生了變形或裂縫，應(yīng)當(dāng)立即停止灌注，查清發(fā)生問題的部位和原因，以及可能造成損害的程度，確定繼續(xù)灌漿的措施。復(fù)灌前必須充分待凝，復(fù)灌時(shí)應(yīng)低壓、慢速(小注入率)，并加強(qiáng)觀測。

4 結(jié)語

在本工程回填灌漿施工中，由于選擇先進(jìn)的灌漿泵和灌漿工藝，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了引水隧洞的回填灌漿任務(wù)，并且施工操作滿足設(shè)計(jì)對(duì)隧道回填灌漿的要求，保證了施工的順利進(jìn)行，該項(xiàng)回填灌漿任務(wù)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為國家節(jié)約了投資，為公司贏得了聲譽(yù)。

［1］王志剛.對(duì)水工隧洞灌漿施工中有關(guān)問題的思考［J］.廣東水利水電，2011(04):50－52.

［2］王英杰.龍鳳山水庫輸水洞回填灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009(02):184－185.

［3］岳林祥.南水北調(diào)西四環(huán)暗涵回填灌漿施工技術(shù)［J］.山西水利，2007(03):65－66.

［4］董波，鄧昌奇.淺談回填灌漿、固結(jié)灌漿的技術(shù)與規(guī)定［J］. 四川水力發(fā)電，2010，29(S1):106.

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1007－7596(2014)07－0157－03

2013－12－25

舒永賢(1965－)，男，苗族，貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)人，工程師，從事工作和研究方向是水利工程建設(shè)管理。