大洛河谷段滲漏水止水灌漿技術探析

程　東

(本溪市水利電力勘測設計研究院，遼寧 本溪 117022)

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大洛河谷段滲漏水止水灌漿技術探析

程東

(本溪市水利電力勘測設計研究院，遼寧 本溪 117022)

摘要：根據揭露的洞室水文地質情況，地下水發育，局部可能與地表河存在水力補給聯系，洞內滲漏水量較大，為了改善洞內的施工條件，避免河谷段地表水沿裂隙繼續向洞內滲流，改變河谷段地表水文環境，對該區域生活及農田灌溉造成不利影響，需對初期支護后存在滲漏水處進行止水灌漿。文章對大洛河谷段滲漏水止水灌漿技術進行了闡述，提出了灌漿方案、質量控制措施、安全生產保證措施等。

關鍵詞：滲漏水；止水灌漿；質量控制；保證措施；大洛河谷段

1工程概況

TBM3-2段主洞全長9 568 m，該段洞線穿越大洛河谷、吳家堡子河谷等處，其中大洛河谷段有常年性水流通過，河谷全長約1 800 m，隧洞埋深較淺，最淺處埋深約50～60 m，該段地質條件較差，地下水發育，多為滴水—線流狀態，也有多處呈涌水形式出現。TBM3-2段2006年11月30日開始TBM掘進， 現TBM已進入大洛河谷約1 300 m多。

根據目前揭露的洞室水文地質情況，地下水發育，局部可能與地表河存在水力補給聯系，洞內滲漏水量較大，為了改善洞內的施工條件，避免河谷段地表水沿裂隙繼續向洞內滲流，改變河谷段地表水文環境，對該區域生活及農田灌溉造成不利影響，需對初期支護后存在滲漏水處進行止水灌漿。

2本段施工地質及水文地質情況

大洛河谷段洞室埋深淺，多為50～60 m，風化裂隙及構造裂隙發育，裂隙常呈微張狀為主，個別為張開狀態，少數含泥質夾層，TBM施工中常存在一定的片幫、掉塊和小坍塌。加上河谷段地表存在常年性流水，地下水又與地表水存在一定的水力聯系，故TBM在河谷段掘進后，地下水十分發育，以樁號74+540上游河谷段最為突出。地下水常沿裂隙呈現大面積淋水情況，以線流狀為主存在大量滴水點，局部洞段有大出水量的涌水點。

3提前進行止水灌漿的原因

TBM進入大洛河谷，根據已揭露的段的水文地質情況，洞室內地下水呈大面積淋水、線流狀，并伴隨局部涌水，為后續施工、排水及環境造成較大影響：

1)進入河谷段，已揭露洞室段地下水沿裂隙滲漏量較大，洞內排水強度增加；并且大洛河谷段地下水與地表水存在水力聯系，由于隧洞開挖，地表水位下降，大洛河谷地表河出現斷流，TBM生產、生活供水井地表補給水位下降，補給量降低，TBM供水井供水量由50～60 m3/h減至6～9 m3/h左右，對TBM施工供水、排水均產生不利影響，破壞了16#洞地區水文地質環境。

2)大洛河谷下洞室地下水發育，TBM揭露圍巖呈大面積淋水、線流狀，給初期混凝土噴錨支護帶來較大困難，在淋水段噴射的混凝土出現脫落，影響了洞室的安全及初期支護噴射混凝土質量。

3)為保證襯砌混凝土施工質量，對大洛河谷段洞室滲漏水處需進行止水處理。

鑒于上述原因，對大洛河谷段洞室地下水發育，出現滲漏水部位進行止水灌漿。由于洞室內滲漏水量較大，呈大面積淋水、線流狀，局部有涌水出現，并帶有一定水壓，采用普通水泥漿液止水灌漿材料消耗大、時間長、止水效果不理想。而HSC漿液在流動度、結石率上均優于普通水泥漿液，同時HSC漿液又具有高強、早強、抗分散、高可注性等性能，適合大洛河谷地下滲漏水發育特點。準備采用HSC特種注漿材料代替普通水泥漿液進行阻水灌漿。

4灌漿方案

4.1原材料

4.1.1注漿材料

注漿材料選用河北唐山北極熊特種水泥有限責任公司生產的HSC特種注漿材料。主要由特制硫鋁酸鹽水泥、專用外加劑組成，經過粉磨，混拌工藝加工而成。根據洞內滲漏水特點，選用HSC(含水細砂型)特種注漿材料。

技術指標：

粒徑：6-8um；

結石率：98～100%；

流動度：400m。

4.1.2水

漿液拌制用水，符合JGJ63-89第3.0.4條的規定，制漿使用的水溫在40℃以下。

4.2灌漿設備布置

4.2.1灌漿設備的選擇

1)灌漿泵采用SGD6—10、100/100型進行灌漿，100L/min為最大排量，10MPa為最大壓力，注漿壓力與排漿量可以隨意調整，這樣才能滿足在不同壓力下的灌漿施工。

2)高速制漿機的型號是ZJY400，1000r/min為攪拌轉速，儲漿攪拌機配備與高速制漿機相配套，儲漿攪拌機的型號是J600。

3)高壓膠管作為灌漿的管路，這樣才能在1.5倍的最大灌漿壓力下保證其能承受能力。壓力表安裝在灌漿泵、灌漿孔口處的位置上，壓力表與管路之間需要設置一個隔漿裝置。

4)采用YT—28型鑿巖進行灌漿鉆孔機，電動空壓機供風為3 m3/min。

4.2.2灌漿的布置及設備

TBM平行作業與止水灌漿，考慮TBM系統出渣、材料運輸要求，采用腳手架制作灌漿平臺，灌漿平臺搭設成門字型，下部空間滿足機車、混凝土罐車的通過、運輸要求。灌漿臺架在完成臺架控制范圍內的滲漏水部位灌漿后，需要移設臺架，由于大洛河谷段滲漏水部位較多，灌漿臺架移設頻率高，并且由于洞內無大型起吊、牽引設備，灌漿臺架由人工移設、就位。

止水灌漿與TBM平行作業，由于洞內空間有限，考慮TBM材料運輸要求，止水灌漿設備(包括灌漿泵、制漿機、儲漿筒、空壓機等)需沿右側洞壁擺放，在右側洞壁制作鋼結構平臺，平臺通過錨桿固定在洞壁。灌漿設備每40m移設一次，平臺及灌漿設備移設采用在洞壁鉆設起吊錨桿，通過5t手動葫蘆移至板車上，電瓶機車牽引至下一灌漿區域安裝。

4.3水、電布置

4.3.1施工供水

止水灌漿施工用水與TBM系統共用一條供水管路，每200 m設一個φ50 mm帶閘閥支管，采用2英寸膠管引至灌漿工作面，以滿足止水灌漿施工用水的需要。

4.3.2施工排水

隧洞內止水灌漿產生廢水、廢漿等在工作面經初步沉淀，采用2英寸泥漿泵抽排至洞內主排水管道內，由洞內排水系統抽排到洞外的沉淀池內，經沉淀過濾后排到天然河道內[1]。

4.3.3施工供電

洞內沿線變壓器容量為80 KVA，主要考慮洞內沿線的排水、照明，并同時考慮阻水灌漿的用電情況。此變壓器安設初始位置在樁號75+000m，固定在右側洞壁，供電半徑為750 m，兩端各設750 m低壓電纜，在低壓電纜上每隔100 m設一配電盤，內裝漏電保護器、插座、閘刀等設備。 變壓器每隔1 500 m移設一次。

4.4灌漿方案

4.4.1灌漿工藝

大洛河谷下洞室地下水發育段止水處理采用HSC注漿材料進行止水灌漿，對呈大面積淋水、線流及單點涌水部位灌漿工藝如圖1所示。

4.4.2灌漿方法

4.4.2.1注漿孔布置

根據大洛段已揭露洞室滲漏水情況，地下水發育、滲漏水嚴重部位主要呈現為：

1)大的基巖裂隙出水。

2)節理密集帶大面積淋水、線流。

3)單點涌水。

圖1HSC注漿材料止水灌漿工藝流程圖

針對洞室圍巖的3種出水情況，注漿孔布置方案如下：

1)基巖裂隙出水：

對于巖石完整，單純基巖裂隙出水情況，沿裂隙兩側布置灌漿孔，灌漿孔與基巖裂隙相交，并在裂隙部位鉆設2～3個導水孔，集中引排水、卸壓。注漿孔間距1.5-2.0m，孔深3.5-5.0m,鉆孔直徑φ42mm；導水孔沿裂隙出水點布置，導水孔深3.5 m，孔徑φ42mm，安裝導水管集中引水。

2)節理密集帶大面積淋水、線流出水：

對于節理密集帶淋水、線流出水情況，沿節理、裂隙密集帶梅花形布孔，布孔排距1.5～2.0m，孔深3.5～5.0m，鉆孔直徑φ42mm；導水孔在節理裂隙出水點布置，導水孔深3.5 m，孔徑φ42mm，安裝導水管集中引水。

3)單點涌水布孔：

對于單點涌水情況，沿涌水點周圍梅花形布置注漿孔，布孔間距1.5-2.0m，孔深5.0m，孔徑φ42mm，在出水點安裝導水管排水。

4.4.2.2鉆孔、清洗

灌漿孔的鉆孔利用自制灌漿平臺人工YT28鉆機進行鉆孔，孔徑為φ42，孔深為3.5～5.0m，孔間排距為1.5～2m。

鉆孔結束后采用壓力清水對鉆孔進行沖洗，沖凈孔內巖粉、雜質，直到回水清凈為止。清水壓力采用80%的灌漿壓力，但≤1.0MPa。地質條件復雜鉆孔是否需要沖洗以及如何沖洗，通過現場試驗確定。

4.4.2.3裂隙封堵

對于構造裂隙發育，裂隙常呈微張狀、張開狀態的部位出水，為保證止水灌漿效果、減少漏漿，在灌漿前，對裂隙采用清水及壓縮空氣沖洗干凈，利用水玻璃或堵漏劑封堵裂隙。

4.4.2.4注漿管、止漿塞制作、安裝

1)注漿管制作：

注漿管采用φ32無縫熱軋鋼管加工而成，長3.5～5.0m，注漿管前端加工成錐形，以便插打，并防止注漿時漿液前沖。管壁每隔10～20cm交錯鉆溢漿孔(梅花形布置)，以防止出現死角，孔眼直徑為6～8mm，尾部1.0m范圍內不鉆孔以防止漏漿。注漿管末端焊φ6環形箍筋，以防止打設時開裂，影響注漿管聯接[2]。

2)止漿塞：

止漿塞采用螺桿壓縮式膠球灌漿塞，膠球塞的膨脹部分由實體天然橡膠材料構成，通過設置在孔口的螺桿裝置對膠球施加壓力，迫使膠球止漿。

3)注漿管、止漿塞安裝

鉆孔、沖孔結束，將注漿管與螺桿壓縮式膠球灌漿塞連接插入灌漿孔內，止漿塞達到設計位置，旋緊螺桿使膠塞膨脹，與注漿孔孔壁擠壓緊實，防止漏漿。

4.4.2.5HSC漿液拌制

HSC漿液(含水細砂型)主要采用的是高速制漿機拌制，1000～1 200 轉/min為制漿機的轉速。 0.8～1.2(重量比)作為水灰比，2～3 min的漿液攪拌時間，攪拌的時間不能低于或高于這個時間。采用重量稱量法對漿液進行稱重，誤差要<5%在制漿材料的稱重過程中。

水泥單液漿的主要配制方法為先加水之后加料拌制，漿液必須進行均勻的攪拌，還要及時的測定漿液的濃度，注漿材料的配制要嚴格的把握水灰比、制漿機及制漿時間。拌制好的漿液一定要進行持續的緩慢攪動，并要及時的監測攪拌機內的漿液量，攪拌機內的拌合料一定保證其新鮮，如果灌漿出現較長停頓之后，在開始繼續灌漿之前，需要將所有的設備和輸送管路進行徹底的清洗。

4.4.2.6灌漿

1)灌漿的方法：止水注漿采用孔口封閉的全孔一次性純壓式單液灌注，漿液采用HSC含水細砂型注漿新材料，在注漿過程中及時的觀察漿液的凝結時間，控制在45min以內的灌漿時間。

2)灌漿壓力：灌漿壓力需要進行實驗才能進一步確定，在大于出水壓力0.5MPa范圍內控制在最大灌漿壓力，在灌漿過程之中我們要將灌漿壓力盡快達到規定的設計壓力這樣才能保證連續灌漿。

3)灌漿順序：止水灌漿順序采取的是由遠及近、由上而下，先壓注無水孔，后壓注有水孔，最后灌漿封閉導水孔。

4)灌漿結束標準：當灌漿壓力達到設計壓力或試驗后確定的最佳灌漿壓力后，灌漿段的吸漿量≤10 L/min ，可再持續灌注15 min結束；導水孔最后進行封孔灌漿，灌漿壓力為0.5 MPa，灌漿段的吸漿量≤10 L/min，可再持續灌注10 min結束。

4.4.3灌漿的注意事項

由于本阻水灌漿與TBM開挖同時進行，在灌漿需避開洞頂φ2200的風筒、洞左側皮帶架等進行施工。

5質量控制措施

5.1超前檢測

施工前對注漿進行檢測，超前選配好漿液配合比。灌漿材料要滿足灌漿質量要求，漿液材料必須具有出廠合格證和檢驗報告單。灌漿用HSC注漿材料要求新鮮，受潮結塊的不準使用；出廠時間超過3個月的HSC注漿材料經檢驗合格后方可使用。

5.2跟蹤檢測

施工中安排試驗人員跟班作業，及時取樣，跟蹤檢測，對灌漿工藝實行全過程跟蹤檢測。保證施工質量檢驗頻率。

5.3記錄制度

實行施工工序驗收三檢制，所有檢測項目均按監理工程師要求進行記錄(如實填寫監理公司下發的灌漿記錄表，請現場監理工程師確認)，保證記錄完整，匯總形成報告，并及時上報，采用灌漿記錄儀將灌注的漿液自動記錄。

5.4質量控制

加強施工現場控制，安排專職質檢人員對注漿施工質量進行控制，認真執行現場施工技術規程，精心組織施工，對違章施工者嚴格按照施工質量獎罰條例對責任者進行處罰，情節嚴重者調離工作崗位，特別嚴重者除給予處分外將被清除現場。

6安全生產、文明施工保證措施

建立健全安全生產組織管理體系，設置項目安全管理小組，組長由行政一把手擔任，副組長主管生產、安全。要設立專門的安全人員，對施工的現場進行定期的檢查，發現問題及時處理。施工現場必須保證用電的安全，配電盤和配電柜必須配備有效的防護設置，所有需要使用電的設備均應設備漏電保護器。灌漿等污水、廢漿經常用壓力水沖洗，保持作業面清潔；廢水、廢漿經洞內排水系統，集中匯集到集水井內，由水泵抽排至洞外的污水處理池。

參考文獻：

[1]孫麗娜.富水帶TBM施工處理措施[J].現代農業，2012(06):106-107.

[2]谷鳳濤.超細水泥在大伙房水庫輸水工程中隧洞止水注漿上的應用[J].水利技術監督, 2015, 23(02):76-78.

中圖分類號：TV554

文獻標識碼：B

[作者簡介]程東(1982-)，男，遼寧本溪人，工程師，從事水利水電工程工作。

[收稿日期]2015-10-25

文章編號：1007-7596(2016)01-0064-04