實例探析水庫引水隧洞回填灌漿施工技術研究

舒永賢

(黔東南州水利投資有限責任公司，貴州凱里556000)

實例探析水庫引水隧洞回填灌漿施工技術研究

舒永賢

(黔東南州水利投資有限責任公司，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、水泥砂漿或細骨料混凝土。水電工程的洞室由于其受力的特性而對回填灌漿施工要求甚嚴，是保證隧洞在高速的水流作用下安全運營的必要手段。文章主要闡述了塘沖水庫引水隧洞回填灌漿施工技術。

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)支護結構加固、防滲的灌漿工程，較多使用的有回填灌漿、圍巖固結灌漿和接觸灌漿。

此外還有在隧洞掘進過程中遇地下水豐富的地層或十分破碎的地層時，用于阻水和臨時支護的超前注漿;用于加強結構、改善受力狀態的預應力灌漿等。

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

1 工程概況

塘沖水庫是六洞河第二級綜合開發利用水利工程，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，相應庫容4 030萬m3，總庫容5225萬m3，調節庫容3 598萬 m3，死庫容377萬 m3。

塘沖水庫工程設計灌溉面積44.09萬hm2，總干渠最大設計流量6.45 m3/s，南干渠最大設計流量3.79 m3/s，北干渠最大設計流量1.75 m3/s。

塘沖水庫工程向三穗縣城年供水1 073萬m3，向黔東循環經濟工業區年供水460萬m3。附屬電站裝機容量1 500 kW，多年平均發電量475萬 KW·h。

塘沖水庫工程主要任務為灌溉及供水，同時兼顧發電。塘沖水庫工程樞紐主要由大壩樞紐工程、灌區樞紐工程、供水樞紐工程組成。

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

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

樁號引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。

式中:H為回填灌漿;m為單元號;n為排號;s為孔號。

編號示例: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 預埋灌漿管

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

遇隧洞頂拱發生坍塌、多量超挖或與溶洞連通，回填空腔很大時，也應在該部位預埋灌漿管，埋管數量應不少于2根，其出口應在空腔的最高處，以利于進漿和排水、排氣。

值得注意的:①預埋管的位置應當準確記錄或留有標志，以便于拆除模板后容易尋找;②預埋管管口露出后仍應使用鑿巖機或鉆機掃孔鉆進至基巖或脫空區，以保證灌漿通暢。

2.3 測放孔位

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

預埋PVC管時按下列要求進行:

1)預埋管預埋長度以鋼模臺車與洞壁之間長度為宜。

2)預埋管兩頭密封，用特制的堵塞將其堵住。

3)預埋管用細鐵絲將其牢牢地固定在鋼筋上。

4)在安裝預埋管之后，需要將預埋管周圍的鋼模上做好標記工作。

2.4 造孔

在孔位測放作業結束之后就可以開始進行鉆孔施工。在鉆孔施工中，鉆孔的方向主要是沿著預埋管的方向進行。在鉆孔的過程中需要對襯砌的厚度、基層等深度等情況進行全面詳細的記錄。若遇空腔積水、地下水豐富地段，沿較低處設一定數量排水孔［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)，強度等級≥42.5 MPa。

2.5.1.2 水

灌漿使用的水只要是飲用水都可以，嚴禁存在雜物，水的P必須符合相關規范要求，并且需要對其溫度進行嚴格的控制，控制在40℃或者以下。

2.5.1.3 砂

所選擇的砂必須是質地比較堅硬的，需要對砂的粒徑進行嚴格的控制，通常≤2.5 mm。

2.5.2 設備

2.5.2.1 制漿設備

ZJ—400高速攪拌機、100/3.5砂漿機。

2.5.2.2 送漿設備

壓縮氣遠距離輸漿泵。

2.5.2.3 灌漿設備

3SNS泵或100/3.5砂漿機。

2.5.3 制漿

在制漿的過程中，需要對漿液的配合比進行嚴格的控制。在進行漿液的拌制中，需要對攪拌的時間進行嚴格的控制，因為本工程中所使用的攪拌機械為高速攪拌機，因而其攪拌時間應該≥1 min。漿液制備放置的時間≤4 h，這樣才能夠對漿液的通暢進行保證［4］。

2.5.4 灌漿

2.5.4.1 灌漿前的準備工作

1)對在灌漿前發現的大空腔，應盡量在澆筑襯砌混凝土時填滿。無法填滿混凝土時，應設法以毛石、碎石、卵礫石充滿。

2)仔細檢查待灌漿的隧洞。發現襯砌表面有漏水的孔道、裂縫、止水不嚴的結構縫或其它缺陷，采用麻絲、木楔、速凝砂漿等妥善堵漏。

3)備足水泥。根據鉆孔發現的頂拱脫空情況或其它資料，估計所灌注的隧洞區段內被灌注空間的總體積，儲備足夠的水泥等灌漿材料，以便一次連續灌注至結束，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，需要對襯砌的混凝土的缺陷進行全面的了解和掌握，并且對施工中可能發生漏漿的地位進行預先處理，本工程主要采用的灌漿方法是孔口阻塞純壓式灌漿法，在進行該法的灌漿施工中，需要對襯砌混凝土的情況進行全面的監察。

2.5.4.3 灌漿順序

按照設計圖紙，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，先對Ⅰ序孔進行灌漿，根據本部分工程的具體情況，在Ⅰ序孔進行灌漿結束后2 d，再對Ⅱ序孔進行灌漿。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∶1兩個比級的漿液。空隙大的部位灌注水泥砂漿，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特殊情況，經監理工程師同意后可按其要求調整灌漿壓力。

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)對于孔隙比較大的部位，那么就可以使用水泥砂漿進行灌注。水泥砂漿中摻入的具體的砂的量需要根據實際情況進行確定，通常不應該高于水泥重量的200%。

2.5.4.6 灌漿結束條件

在規定的灌漿壓力之下，如果灌漿孔不再吸漿，那么在連續灌漿5 min之后就可以將灌漿作業結束。

2.5.4.7 灌漿注意事項

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

2.6 封孔

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

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，灌漿過程中一旦發生中斷，正在灌漿的孔和許多已排出過漿的孔都可能會被堵塞。因此灌漿前要充分做好準備工作，盡量避免中斷。

不得已發生中斷后力求在30 min以內恢復灌漿。如中斷時間過長，或恢復灌漿后注入率明顯減少，甚至不吸漿，則必須對灌漿孔和已排漿的串漿孔進行掃孔，掃孔深度要達到基巖或透入空腔，而后進行復灌。

3.2 漏漿

在灌漿施工中如果發生漏漿的情況，那么必須采取積極有效的手段對其進行處理，對漏漿現象進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 混凝土襯砌出現裂縫或者發生變形現象

在灌漿作業中，如果注入率突然增大，或意外地長時間大吸漿，這時有可能是混凝土襯砌發生了變形或裂縫，應當立即停止灌注，查清發生問題的部位和原因，以及可能造成損害的程度，確定繼續灌漿的措施。復灌前必須充分待凝，復灌時應低壓、慢速(小注入率)，并加強觀測。

4 結語

在本工程回填灌漿施工中，由于選擇先進的灌漿泵和灌漿工藝，在規定的時間內完成了引水隧洞的回填灌漿任務，并且施工操作滿足設計對隧道回填灌漿的要求，保證了施工的順利進行，該項回填灌漿任務取得了很好的經濟效益和社會效益，為國家節約了投資，為公司贏得了聲譽。

［1］王志剛.對水工隧洞灌漿施工中有關問題的思考［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的應用［J］.水利科技與經濟，2009(02):184－185.

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

［4］董波，鄧昌奇.淺談回填灌漿、固結灌漿的技術與規定［J］. 四川水力發電，2010，29(S1):106.

TV554

B

1007－7596(2014)07－0157－03

2013－12－25

舒永賢(1965－)，男，苗族，貴州鎮遠人，工程師，從事工作和研究方向是水利工程建設管理。