胡海濤

(新疆卡拉貝利水利樞紐工程建設(shè)管理局,新疆 烏恰 844000)

水利工程隧洞回填灌漿的施工技術(shù)

胡海濤

(新疆卡拉貝利水利樞紐工程建設(shè)管理局,新疆 烏恰 844000)

在水利工程建設(shè)過程中，回填灌漿技術(shù)是處理水利樞紐基礎(chǔ)工程的一項(xiàng)重要措施，是保證隧洞在高速水流下安全運(yùn)營(yíng)的前提，對(duì)施工要求比較高，需要科學(xué)的選擇施工計(jì)算來進(jìn)行施工?；诖耍撐囊詫?shí)際工程為例，對(duì)水力工程隧洞回填灌漿的施工技術(shù)進(jìn)行探討。

水利工程;隧洞;回填灌漿;施工技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.039

1 工程概況

新疆卡拉貝利水利樞紐工程位于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣境內(nèi)，東距喀什約165km，北距烏恰縣城約70km，距烏魯木齊1606km，交通便利。本工程以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電。水庫(kù)正常蓄水位1 770.00m，總庫(kù)容2.62× 108m3，電站裝機(jī)容量23.33MW×3，主壩最大壩高92.50m，工程主要由攔河大壩、溢洪道、兩條泄洪排沙洞、發(fā)電引水洞及電站廠房組成。1#泄洪排沙放空洞布置在左岸靠河床一側(cè)，采用無壓泄流方式，進(jìn)口閘井采用有壓短管，后接無壓隧洞，該條隧洞兼顧導(dǎo)流和泄洪排沙放空作用，2#泄洪排沙洞布置在左岸，進(jìn)口布置在1#泄洪排沙放空洞和發(fā)電洞進(jìn)口中間，洞線在平面需要布置彎道，故此段隧洞設(shè)計(jì)為有壓洞。

2 1#、2#泄洪排沙隧洞的開挖、回填

2.1 1#泄洪排沙空洞的施工

1#洞室隧洞開挖采用國(guó)際通用的“新奧法”，利用YT—28氣腿式鑿巖機(jī)造孔，中心菱形掏槽，周邊光面爆破方案進(jìn)行上半洞開挖，上半洞開挖完成后進(jìn)行下半洞及底板清理開挖。由于1#泄洪排沙洞洞室?guī)r石均為泥巖、砂巖、砂礫巖互層，局部有滲水，整個(gè)洞室一次支護(hù)采用Ⅰ20工字鋼制作鋼拱架、φ25、L=3m鎖腳錨桿和φ25mm、L=4m的系統(tǒng)錨桿、掛φ8mm@200mm×200mm網(wǎng)片、φ25mm、L=1.2m的連接筋，噴C30混凝土、厚20cm進(jìn)行施工。支護(hù)施工按照?qǐng)D紙Ⅴ類圍巖支護(hù)方式進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)施工。由于1#泄洪排沙放空洞巖石均為軟巖、砂礫巖,有滲水現(xiàn)象，在整個(gè)隧洞開挖過程中發(fā)生塌方3次和1次較大變形，塌方部位為0+250m頂拱處，此樁號(hào)為3#摻氣槽開始樁號(hào)，塌方后按照批復(fù)的塌方處理方案，將此段先進(jìn)行反鏟、人工排險(xiǎn)后對(duì)巖石面進(jìn)行素噴封閉再采取支立主拱、錨桿、掛網(wǎng)、立副拱噴混凝土支護(hù)方式支護(hù)。此外，0+165m～0+173m左側(cè)邊墻在下層開挖時(shí)發(fā)生塌方，塌方后，進(jìn)行支護(hù)處理[1]。首先，將泄Ⅰ0+144m～泄Ⅰ0+132m段已清理完的底板倉(cāng)面，采用泵送混凝土C30將墊層澆筑封閉，工字鋼底腳及時(shí)回填封閉。其次，泄Ⅰ0+144m～泄Ⅰ0+165m塌方段待上游底板砼澆筑完成，下游在4.5m高的位置采用工字鋼橫撐加固完成后進(jìn)行處理塌方，處理時(shí)自下游向上游施工，采用反鏟將塌方的渣料逐漸清理，每?jī)砷癁橐唤M清理，兩榀將下部加密工字鋼連接，施工完成后進(jìn)行一次封閉，待所有拱架腿全部恢復(fù)后再進(jìn)行對(duì)塌方段連接筋及網(wǎng)片焊接，連接筋為φ25mm,間距為0.5m，網(wǎng)片φ8mm@200mm，進(jìn)行二次封閉，下部塌方區(qū)在洞身二次襯砌時(shí)一同回填，上部采用回填灌漿回填。

2.2 2#隧洞開挖支護(hù)

2#隧洞開挖也采用“新奧法”，利用YT-28氣腿式鑿巖機(jī)造孔，中心菱形掏槽，周邊光面爆破方案進(jìn)行全斷面開挖。有壓洞身段為圓形由于斷面較小，為加快循環(huán)進(jìn)度充分利用施工支洞通道將圓形斷面改為馬蹄形開挖，并每隔100m擴(kuò)挖一個(gè)錯(cuò)車道，井前漸變段由圓形漸變?yōu)榉叫?；有壓洞身段III類圍巖開挖半徑為3.4m，IV類圍巖腰線以上開挖半徑為3.5m，腰線以下開挖半徑為3.4m，V類圍巖底角110°以上開挖半徑為3.6m，底角110°以下開挖半徑為3.4m，井前漸變段開挖尺寸由半徑3.4m的圓形漸變?yōu)?.65m×7.337m的方形。開挖均采用手風(fēng)鉆分層開挖，底部預(yù)留1.2m保護(hù)層。周邊光面爆破，鉆孔為φ42mm，選用乳化炸藥。崩落孔藥卷φ32mm，連續(xù)裝藥，周邊孔選用φ32mm光爆藥卷，不耦合間隔裝藥，IV類圍巖鉆孔深度3.0m，循環(huán)進(jìn)尺2.5m。V類圍巖深度2.0m，循環(huán)進(jìn)尺1.5m。采用3m3裝載機(jī)配合20t自卸汽車進(jìn)行出渣。

無壓洞段開挖形式為城門洞型；無壓洞身段IV類圍巖6.6m×9.0m，V類圍巖6.8m×9.1m，井后漸變段為 6.1m× 9.0m～6.6m×9.0m。開挖均采用手風(fēng)鉆鉆孔，全斷面開挖，周邊光面爆破。鉆孔為φ42mm，選用乳化炸藥。崩落孔藥卷φ32mm，連續(xù)裝藥，周邊孔選用φ32mm光爆藥卷，不耦合間隔裝藥，IV類圍巖鉆孔深度3.0m，循環(huán)進(jìn)尺2.5m。V類圍巖深度2.0m，循環(huán)進(jìn)尺1.5m。采用3m3裝載機(jī)配合20t自卸汽車進(jìn)行出渣。

2#泄洪排沙洞巖石主要為砂巖、砂礫巖、泥巖、粉砂巖呈層狀結(jié)構(gòu)，拱頂?shù)魤K現(xiàn)象較多。有壓段主要以砂巖、粉砂巖互層，在泄II0+203m～泄II0+245m、II0+266.5m～泄II0+283m、II0+283.5～泄II0+286.5m（塌方將拱架損壞），開挖頂拱部位為砂礫巖無法成型，開挖時(shí)出現(xiàn)塌方，采用超前錨桿支護(hù)后進(jìn)行開挖。在II0+613m～泄II0+628m出現(xiàn)二次塌方，采用I16工字鋼，間距1.0m，打鎖腳錨桿φ25mm、L=3.0m并掛鋼筋網(wǎng)片噴砼進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

在開挖Ⅳ類圍巖段II0+244.6m～泄II0+613.3m，II0+ 30.4m～泄II0+204.6m，洞內(nèi)開挖后局部出現(xiàn)塌方。開挖時(shí)采用I16工字鋼間排距1～1.5m進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，無壓段每榀拱架打鎖腳錨桿（φ25mm、L=3.0m）12根，有壓段每榀拱架打鎖腳錨桿（φ25mm、L=3.0m）8根。φ25mm連接筋間距1m，掛φ8mm@200mm×200mm網(wǎng)片噴C30支護(hù)。

3 1#、2#洞室灌漿

3.1 灌漿施工方法

灌漿采用鉆孔方法進(jìn)行施工，使用鉆孔臺(tái)車、灌漿臺(tái)車作為施工平臺(tái)，臺(tái)車采用腳手架管搭設(shè)?；靥罟酀{在襯砌混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，灌漿嚴(yán)格按照規(guī)范要求及設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行施工[2]?；靥罟酀{按劃分灌漿區(qū)段分序進(jìn)行,每三個(gè)襯砌段（即30m）為一個(gè)灌漿單元，每區(qū)段灌漿孔分兩序施工,同序孔一次鉆出，由較低端向較高端推移灌漿，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。

3.2 布置灌漿孔

回填灌漿孔要進(jìn)入到基巖中10cm以上，并交錯(cuò)布置，將灌漿孔劃分成兩個(gè)序列，雙孔的為“I”序孔，三孔的為“Ⅱ”序孔。按照下述公式對(duì)灌漿孔進(jìn)行編號(hào)：

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

例如H1-1-1指的是回填一單元一排一孔。灌漿孔布置如圖1所示。

圖1 回填灌漿孔布置圖

3.3 灌漿管預(yù)埋

為了便于隧洞施工過程中進(jìn)行鉆孔施工，需要使用塑料管或鋼管在混凝土襯砌中進(jìn)行預(yù)埋，然后，利用預(yù)埋管開展鉆孔作業(yè)和灌漿作業(yè)。當(dāng)遇到超挖、隧洞頂拱出現(xiàn)坍塌、溶洞連通等情況時(shí)，也需要使用灌漿管在此位置進(jìn)行預(yù)埋。埋設(shè)灌漿管的數(shù)量要超出2根，為了便于排氣、進(jìn)漿，出口應(yīng)布置在空腔最高處。在預(yù)埋灌漿管時(shí)，要對(duì)埋設(shè)的位置進(jìn)行記錄，并留下標(biāo)志。當(dāng)預(yù)埋管管口露出來以后要利用鉆機(jī)或鑿巖機(jī)鉆入到脫空區(qū)，保證順利完成灌漿。

3.4 鉆孔施工

鉆孔施工前，由測(cè)量人員按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)鉆孔位置進(jìn)行測(cè)量放樣。鉆孔施工過程嚴(yán)格按照測(cè)量放樣的位置控制孔位，同時(shí)嚴(yán)格控制鉆孔角度，保證鉆孔符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。鉆孔采用手風(fēng)鉆（YT28）,鉆孔孔徑為50mm，且入巖10cm以上，鉆孔角度與深度嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制。并實(shí)測(cè)混凝土厚度和空腔尺寸。鉆孔如有報(bào)廢孔，可用水泥砂漿填實(shí)。

3.5 灌漿施工

鉆孔完成后開始進(jìn)行灌漿施工，灌漿使用黑旋風(fēng)SNS-150/35A型灌漿泵進(jìn)行，采用孔口阻塞純壓式灌漿法施工。在規(guī)定壓力下,灌漿孔停止吸漿,并繼續(xù)灌注5min即可結(jié)束灌漿。所有的灌漿孔和檢查孔在灌漿作業(yè)結(jié)束后,采用人工封孔法，清除孔內(nèi)污物,用干硬性水泥砂漿將鉆孔封填密實(shí)，孔口壓抹齊平。固結(jié)灌漿在回填灌漿結(jié)束7d后進(jìn)行，按圖紙要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量標(biāo)定孔位后，采用YT-28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，鉆孔的孔位、孔徑、孔向、孔深等符合設(shè)計(jì)要求。鉆孔過程中嚴(yán)格控制孔斜，并對(duì)鉆孔做詳細(xì)記錄。固結(jié)灌漿施工分兩序施工，先施工一序孔，再施工二序孔。固結(jié)灌漿孔在鉆孔完成后灌漿前進(jìn)行裂隙沖洗[3]。采用壓力水進(jìn)行孔內(nèi)的巖粉、泥渣沖洗干凈，沖洗水壓采用灌漿壓力的80%，且不大于1.0MPa。沖洗時(shí)間不大于15min或至回水清凈為止。固結(jié)灌漿采用全孔一次灌注，灌漿方式采用純壓式進(jìn)行。灌漿壓力I序孔采用0.5MPa，II序孔采用0.3MPa。固結(jié)灌漿在達(dá)到設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注30min可結(jié)束灌漿。灌漿孔灌漿結(jié)束后，利用機(jī)械采用0.5:1的水泥漿全孔灌漿封孔，在最大灌漿壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注30min，結(jié)束封孔灌漿，并將孔口抹平。

4 結(jié)論

本工程在進(jìn)行回填灌漿施工時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行灌漿施工，順利完成了隧洞回填灌漿施工，并且回填灌漿施工達(dá)到了規(guī)定要求，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

【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(4):50-52.

【2】王英杰.龍鳳山水庫(kù)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(2):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 (3):65-66.

The Backfill Grouting Construction Technology of Hydraulic Engineering Tunnel

HU Hai-tao
(Xinjiang CarabeliWater ConservancyProject Construction ManagementBureau，Wuqia 844000,China)

In the process of water conservancy construction, backfilling and grouting technology is processing water conservancyfoundation engineering is an important measure, is to ensure the tunnel in high-speed flow under safe operation premise, for constructionrequirements are relatively high and need scientific construction calculation for construction. Based on this, taking the actual project as anexample,thebackfillgroutingconstructiontechnologyoftunnelofhydraulicengineering.

hydraulicengineering;tunnel;backfillgrouting;constructiontechnology

TV543+.3

B

1007-9467（2016）09-0140-03

2016-02-29

胡海濤（1988～），男，河南商丘人，助理工程師,從事水利水電工程研究,（電子信箱）643800337@qq.com。