淺析水工隧洞灌漿施工技術(shù)

□ 李樹森（遼寧潤中供水有限責(zé)任公司）

1 概述

遼寧是我國水資源嚴(yán)重短缺的省份，資源性缺水、工程性缺水與水質(zhì)性缺水問題長(zhǎng)期并存。其中，GDP占全省80%以上、人口密集、產(chǎn)業(yè)聚集度高的中南部城市群缺水問題尤為嚴(yán)重。興建大伙房水庫輸水工程也是為了解決周邊7個(gè)城市的用水問題，改善本世紀(jì)前30年工業(yè)和1000余萬居民生活用水短缺問題的戰(zhàn)略性工程，對(duì)于保障受水地區(qū)的飲水安全，改善渾、太河流域生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶和沈陽經(jīng)濟(jì)區(qū)健康可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

2 工程簡(jiǎn)介

大伙房水庫輸水工程主要是將大伙房水庫的水通過隧洞和管道輸送到下游受水城市。經(jīng)大伙房水庫調(diào)節(jié)后，多年平均供水量17.86億m3。根據(jù)投資資源與水資源的總結(jié)分析，大伙房水庫輸水工程主要分為兩個(gè)步驟進(jìn)行實(shí)施，首先制定工程計(jì)劃，根據(jù)用水增長(zhǎng)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)第二步工程規(guī)劃。一期工程全面供水超過11.66億m3。包括取水首部、29.10 km輸水隧洞及連接段、231.70 km輸水管線、7座配水加壓站、8座穩(wěn)壓塔和沈陽調(diào)度中心等。二期一步工程概算投資49.06億元，其中中央安排水利建設(shè)資金13.40億元，國家開發(fā)銀行軟貸款18億元、硬貸款14.26億元，省財(cái)政性撥款3.05億元。初步設(shè)計(jì)修改和概算調(diào)整后投資約需60億。截止到2010年末，實(shí)際完成投資52.73億元。2006年7月，二期工程主體開工建設(shè)。2010年11月，主體工程基本建成具備通水條件。

輸水隧洞為有壓隧洞，總長(zhǎng)25.50 km，成洞洞徑6m，根據(jù)圍巖條件分別采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和普通混凝土模筑襯砌。隧洞連接段為6m鋼管外包混凝土，總長(zhǎng)3.60 km。輸水管線鞍山以上為雙管埋設(shè)，以下為單管埋設(shè)，需要安裝的管道總長(zhǎng)為349.50 km，直徑3.20m至1.40m不等，采用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筒管（簡(jiǎn)稱PCCP管）、玻璃鋼管和鋼管。但是在隧洞開挖過程中，由于巖石多呈碎塊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響較為嚴(yán)重，多處沿節(jié)里面斷層呈線狀涌水。為了保證大伙房水庫輸水工程的順利實(shí)施，應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行妥善調(diào)理，減少不必要的安全隱患，因此針對(duì)本工程水工隧洞中的滲水情況進(jìn)行灌漿處理。

3 水工隧洞灌漿種類與目的

在大伙房水庫輸水工程中，由于巖石的地質(zhì)、襯砌混凝土澆筑及混凝土終凝的收縮等原因，水工隧洞灌漿要采取以下幾種方式：鋼板與襯砌混凝土接觸面進(jìn)行鋼襯接觸灌漿、隧洞上部120°范圍進(jìn)行脫空回填灌漿以及周邊進(jìn)行巖石固結(jié)灌漿等方式。這些方式可以改善由外部壓力造成的物理力學(xué)性破碎巖石以及節(jié)理裂隙發(fā)育而成的破碎巖石，灌漿工程可以有效針對(duì)其破碎性進(jìn)行牢固與強(qiáng)化。而在大伙房水庫輸水工程中進(jìn)行灌漿的目的有以下三點(diǎn)：首先，減少巖石的變形，避免造成不均勻的沉陷；其次，提高巖石的彈性模量以及抗壓強(qiáng)度；最后，提高巖石的均質(zhì)性與整體性。

4 水工隧洞灌漿施工準(zhǔn)備工作

4.1 原材料選擇

水工隧洞灌漿材料主要是以純水泥和泥漿為主，水泥與外加劑雙槳液作為輔助，在實(shí)施灌漿的過程中，可以基于工程現(xiàn)狀摻加穩(wěn)定劑或者減水劑。

4.1.1 水

水工隧洞灌漿用的水，可以在滿足施工要求的前提下采用洞口的河水。

4.1.2 水泥

水工隧洞的灌漿中水泥品種應(yīng)該采取硅酸鹽大壩水泥或者硅酸鹽水泥，在各個(gè)環(huán)節(jié)中水泥的標(biāo)號(hào)應(yīng)該嚴(yán)格按照國家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施，不能采用結(jié)塊水泥或者受潮水泥。

4.1.3 外加劑

水工隧洞的灌漿中所使用的外加劑主要為穩(wěn)定劑、減水劑與防水劑3種，外加劑的質(zhì)量應(yīng)該按照國家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，各種不同的外加劑在存放中需要按照類別進(jìn)行分別存放。

4.1.4 灌漿設(shè)備

國內(nèi)旅游學(xué)術(shù)界對(duì)于游客感知價(jià)值尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其中學(xué)者李文兵，張紅梅在顧客感知價(jià)值的基礎(chǔ)上提出游客感知價(jià)值是“游客在感知利得和利失的基礎(chǔ)上對(duì)旅游產(chǎn)品或旅游服務(wù)在一定的旅游情境中滿足其旅游需要程度的感知和評(píng)價(jià)”【4】。本文正是基于以上兩位學(xué)者對(duì)于游客感知價(jià)值的定義，研究和評(píng)價(jià)民宿游客在感知利得和利失的基礎(chǔ)上對(duì)于民宿旅游產(chǎn)品或服務(wù)是否滿足其旅游需求的總體感知和評(píng)價(jià)。

水工隧洞的灌漿所采用的攪拌機(jī)需要與攪漿泵的排漿量相適應(yīng)，并且其轉(zhuǎn)速與能力也應(yīng)該保證均勻、連續(xù)。灌漿泵性能與漿液類型的濃度應(yīng)相似，避免其出現(xiàn)攪拌不勻等現(xiàn)象。工作壓力應(yīng)為最大灌漿壓力的1.50倍，并保證其具備穩(wěn)定的工作性能與足夠的排漿量。

4.2 施工設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備

4.2.1 鉆孔設(shè)備

鉆孔設(shè)備中包括手風(fēng)鉆、風(fēng)動(dòng)沖擊鉆機(jī)、地質(zhì)鉆機(jī)等，其可以針對(duì)不同的地質(zhì)情況選擇不同的鉆孔設(shè)備。

4.2.2 灌漿設(shè)備

灌漿設(shè)備中包括漿液攪拌機(jī)、灌漿機(jī)以及自動(dòng)記錄儀等，其在水工隧洞工程中可以針對(duì)原材料進(jìn)行攪拌與灌漿。

4.2.3 檢測(cè)設(shè)備

檢測(cè)設(shè)備中包括百分表、X射線檢測(cè)儀、超聲波測(cè)試儀、孔內(nèi)電視/攝像等，其在水工隧洞工程中可以對(duì)灌漿部分的地質(zhì)、鋼板、鉆孔等進(jìn)行檢測(cè)，用于灌漿前后的比較檢查。

5 水工隧洞灌漿施工工藝

5.1 回填灌漿工藝流程

5.1.1 回填灌漿鉆孔

回填灌漿鉆孔，可在鋼筋混凝土襯砌中采用預(yù)埋灌嘴，鉆孔埋嘴的則采用分兩次孔序進(jìn)行加密施工，自較低的一端開始，向較高的一端推進(jìn)。鉆孔孔徑≥38mm，孔深≤10 cm,并隨時(shí)記錄混凝土的厚度與空腔尺寸。頂拱回填灌漿應(yīng)該進(jìn)行區(qū)域分段，每段之間的間隔≤50 cm，區(qū)段端部需要嚴(yán)密封堵。

5.1.2 回填灌漿壓力

回填灌漿應(yīng)該按照單數(shù)序孔與雙數(shù)序孔的不同分別灌注不同配比的水泥漿，水泥漿間隙較大的部位也應(yīng)該灌輸水泥砂漿，控制水泥砂漿中的摻漿比例，避免出現(xiàn)過濃或者過稀的形態(tài)。具體的灌漿壓力確定基于配筋情況與混凝土襯砌厚度決定，鋼筋混凝土襯砌可采用0.30～0.50MPa，素混凝土襯砌可采用0.20～0.30MPa，在規(guī)定的壓力下，5min后停止灌漿孔灌漿。

5.1.3 回填灌漿質(zhì)量檢查

水工隧洞回填灌漿的質(zhì)量檢查應(yīng)該在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行檢查，檢查孔應(yīng)布置在灌漿情況異常、串漿孔集中以及脫空較大的部位。檢查方式可以采用鉆孔注漿法，檢查完畢后用水泥砂漿填實(shí)，孔口壓抹平。

5.2 固結(jié)灌漿施工工藝

5.2.1 固結(jié)灌漿鉆孔

固結(jié)灌漿鉆孔終孔直徑≥38mm,孔向、孔深與孔位等應(yīng)該符合水工隧洞的設(shè)計(jì)要求。深層固結(jié)灌漿孔多采用巖心鉆鉆孔或者潛孔鉆鉆孔，淺層孔固結(jié)灌漿孔多采用風(fēng)鉆鉆孔。鉆孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)該針對(duì)灌漿口進(jìn)行處理，避免其出現(xiàn)凝結(jié)問題，沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，沖洗孔內(nèi)雜質(zhì)與巖石粉末，直至沖洗清凈為止。

5.2.2 灌漿壓力及漿液變換標(biāo)準(zhǔn)

水工隧洞的固結(jié)灌漿法宜采用單孔灌漿，灌漿壓力應(yīng)該控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，不能對(duì)其進(jìn)行隨意改變。灌漿孔在進(jìn)行分段灌漿的過程中，灌漿孔孔位宜保持對(duì)稱，同一環(huán)上的灌漿可以采取并聯(lián)灌漿，孔數(shù)宜為2個(gè)。灌漿孔內(nèi)灌漿段的劃分、相應(yīng)灌漿壓力的使用以及灌漿工藝的選擇應(yīng)該根據(jù)水工隧洞的灌漿試驗(yàn)確定。當(dāng)灌漿時(shí)間與注入量達(dá)到規(guī)定范圍內(nèi)而灌漿壓力與注入數(shù)無變化時(shí)，則可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，并按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行灌注。

5.2.3 固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查

固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查主要采用的方式為對(duì)灌漿的部位進(jìn)行壓水測(cè)試，不合格率不能超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的50%，合格率應(yīng)為80%以上。如若不合格則應(yīng)重新設(shè)計(jì)處理方案。

6 特殊情況處理辦法

首先，在水工隧洞灌漿過程中如出現(xiàn)漏漿或者冒漿的情況，則需要根據(jù)工程的具體情況進(jìn)行表面封堵，采用待凝、間歇、限量、限漿、濃漿以及低壓等方式進(jìn)行處理。其次，在水工隧洞灌漿過程中如出現(xiàn)串漿的情況，可以采用群孔并聯(lián)灌孔灌注的方式，控制壓力，防止巖石或者混凝土抬動(dòng)，灌漿孔數(shù)不能多于3個(gè)。第三，水工隧洞灌漿過程中不能出現(xiàn)間斷狀態(tài)，而是需要持續(xù)不斷的進(jìn)行。第四、在進(jìn)行灌漿過程中，如果出現(xiàn)問題需要停止灌漿，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。第五，如若灌漿過程中回漿變濃則需要進(jìn)行重新配比灌漿，如效果不明顯，則在繼續(xù)灌漿30min后，停止灌漿。第六，水工隧洞灌漿過程中如孔口有冒水現(xiàn)象，則在灌漿前應(yīng)測(cè)記涌水量與涌水壓力，根據(jù)涌水情況選擇適合的方式封孔，如壓力灌漿、速凝漿液、閉漿、屏漿、濃漿結(jié)束、自上而下分段灌漿等。

7 結(jié)論

采用隧洞灌漿法可以有效改善水工隧道的施工環(huán)境，使其達(dá)到大伙房水庫輸水工程的要求，完善工程治理效果。

[1]翟東.水利水電工程中灌漿施工控制措施[J].黑龍江科技信息，2012（08）:42-43.

[2]毛廣林.水工隧洞灌漿施工質(zhì)量控制[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（08）:40-42.