隧洞長距離串聯接力中轉送灌漿施工技術在喜兒溝水電站中的應用

雷仁強（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽550081）

隧洞長距離串聯接力中轉送灌漿施工技術在喜兒溝水電站中的應用

雷仁強（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽550081）

喜兒溝水電站工程采用隧洞外制漿，通過長距離串聯接力中轉送灌漿施工成功地解決了隧洞在長距離條件下的灌漿問題，與洞內制漿灌漿相比，工程進度快、成本低、干擾因素少、有利于安全、文明施工、產生了較好的經濟和社會效益。同時，通過首次在喜兒溝水電站工程發電引水隧洞成功應用，圓滿完成發電引水隧洞開挖初期支護灌漿，襯砌后回填灌漿、固結灌漿施工任務。為隧洞灌漿施工開創了新的思路，具有顯著的科技進步意義。

隧洞；長距離；串聯接力中轉送灌漿；施工

1 概述

喜兒溝水電站位于甘肅省舟曲縣憨班鄉的白龍江干流上，電站為引水式電站，電站設計水頭 57.8m，裝機容量72MW，本工程為Ⅲ等中型工程，電站工程主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。

引水隧洞全長8393m，為有壓隧洞，圓形斷面，洞徑為7.5m，設計引用流量為141m3/s，洞內流速3.19m/s，隧洞底坡為5‰，其中3#支洞主控段灌漿全長1664m，施工樁號為引6+ 695.9～8+359.9m，3#支洞主控段與3#洞支洞交點樁號為8+ 350，長度381m，送漿總長度為2045m。引水隧洞圍巖以碳質千枚巖為主，夾方解石條帶，巖體較為破碎，局部地區裂隙發育且地下水豐富，巖層走向與洞軸線夾角小，碳質千枚巖遇水軟化、泥化，巖體自穩能力較差。隧洞圍巖多為Ⅳ類、Ⅴ類、Ⅳ類～Ⅴ類和極少量Ⅲ類。

2 施工技術特點及原理

隧洞串聯接力長距離泵送灌漿施工技術使用簡單、安全、可靠，操作簡單，適應性強，應用廣泛，對施工場地要求較低，施工資源均為常規配置，成本造價低，便于快速進行施工組織。隧洞串聯接力長距離泵送灌漿施工技術與洞內制漿方法相比，可以提高工效，降低成本，減少洞內灌漿平臺頻繁的拆搭，減少水泥運輸工作量和大額的運輸費用，避免了與混凝土襯砌和鋼筋制安穿插施工的影響等。

結合了該隧洞的規模，分析采用串聯長距離泵送灌漿施工其隧洞距離較長，交叉作業的干擾性大的特點，為避免與襯砌施工干擾，該采用洞外制漿，洞內中轉，方可與襯砌作業面同時進行施工。灌漿輸送泵選用一種施工環境適應力較強的高壓灌漿泵（曲軸變量注漿泵TTB180/10），洞外的灌漿泵必需配備穩壓筒，灌漿機上沒有的可以自己加工，洞外水泥庫旁搭設灌漿平臺，布設一臺高速制漿機，依次連接普通攪拌機，高壓灌漿泵，通過直徑φ25鍍鋅鋼管1000m連接送漿到中轉站的儲漿桶，再通過中轉站的灌漿泵把漿液用鋼管從1000m的地方再送到灌漿點的儲漿筒，在灌漿點用灌漿泵把漿液送入孔中，鍍鋅鋼管采用內絲直接，每節6m。每兩節用活接頭連接，固結灌漿和回填灌漿可用同一管路送灌漿。

3 施工工藝及操作要點

3.1 施工工藝

首先在洞外建立制漿站，連接管路，布設中轉站，管路連接到作業面，待二襯混凝土強度達到70%以上，可以進行鉆孔回填灌漿，回填灌漿做完檢查合格7d后，再進行鉆孔固結灌漿。洞內灌漿泵首次布置在樁號6+745.0，施工長度前50m、后50m。該段灌漿完成后，將灌漿設備往后移100m。依次類推。施工工序為：孔位測量放樣→設備就位（鉆機、灌漿泵安裝）→一次性鉆孔至設計孔深→標注壓水試驗 （總孔數的5%）→灌漿→灌畢后采用0.5：1濃漿機械壓30min后再人工砂漿封孔→固結灌漿結束3d→檢查標準壓水試驗（總孔數的5%）。

3.2 制漿、灌漿布置實施

根據現場情況，在支洞口就近布設固定式制漿站，然后通過輸漿管路將漿液送至施工現場，由于距離較長，在1000m左右位置增加一套接力裝置，具體布置形式詳見圖1引水隧洞灌漿管路平面布置示意圖及圖2～3詳圖。

圖1 引水隧洞灌漿管路平面布置示意圖

圖2 接力輸送泵示意圖（詳圖B）

圖3 灌漿施工工藝流程圖（詳圖C）

實施方式分三個步驟：第一步：如圖所示，洞口制漿站的建立，首先修建水泥庫，在水泥庫旁搭設過濾塞，將水泥過濾后倒入高速攪拌機中，攪拌完成后流入儲漿攪拌機中，然后通過輸漿泵輸入輸漿管中。另外在水泥庫及輸漿泵旁修建排水溝。第二步：如圖所示，輸漿管通過施工支洞進入引水隧洞中，在引水隧洞一定位置設置接力輸漿泵，在接力輸送泵之前利用閘閥控制漿液流入儲漿攪拌機中。第三步：如圖所示，利用接力輸送泵將漿液通過輸漿管送入儲漿攪拌機中，然后通過灌漿泵及灌漿管將漿液灌入灌漿孔中，根據施工要求在灌漿管上設置回漿管，回漿主要由高壓閥控制。

本隧洞灌漿泵串聯接力送灌漿結構，實用于各種隧洞灌漿工程和需要長距離灌漿工程中。而且本送灌漿裝置，使用材料均是工地現有材料，容易購買施工，成本較低，易于操作，還可以通過灌漿泵型號的改變，延長送漿灌漿的距離，并且能夠有效降低人工費用，提高工作效率，減少洞內施工面的干擾，改善施工環境，提高施工進度。經試驗曲軸變量注漿泵TTB180/10最大傳送距離約為1300m左右，比一般的灌漿泵傳送的距離更遠，考慮到滿荷載對機械損耗特別大，故在1000m左右處設置一個轉漿站。為了更充分的使用機械設備，對曲軸變量注漿泵TTB180/10略改裝了一下，在注漿泵出漿口安裝了一個穩壓桶。在遇到一些特殊的問題上，更有效的保護注漿泵，及更加的穩定漿液壓力，降低對注漿泵和送漿管路的損耗。

4 灌漿施工

固結灌漿前應按設計及規范要求進行灌漿試驗，然后進行固結灌漿施工。固結鉆孔灌漿遵循分序加密的原則，逐孔逐序進行灌漿，分兩序施工。采用孔口循環純壓式灌漿。先施工Ⅰ序排，再施Ⅱ序排，其中Ⅰ序排先施工Ⅰ序孔再施工Ⅱ序孔。其施工程序如下：

布設孔位→鉆孔→鉆孔及裂隙沖洗→簡易壓水試驗 （每孔壓水）→灌漿→灌畢后采用人工砂漿封孔。

固結灌漿采用孔口循環、全孔一次灌漿法。漿液水灰比采用3：1、1：1、0.5：1三個比級水灰比，以3：1開灌。

4.1 制漿

水泥漿液采用TTP-400高速攪拌機在洞口集中制漿站拌制。純水泥漿液的攪拌時間不小于30S，漿液在使用前必須通過篩過濾，從開始制備至用完的時間宜小于4h。

制漿站制備水灰比0.5：1的純水泥漿液，輸送漿液流速為1.4～2.0m/s，各灌漿點按來漿密度，根據各灌漿點的不同需要進行調制使用。漿液溫度保持在5～40℃，超過此標準視為廢漿處理。

4.2 灌漿設備和機具

（1）灌漿泵：本工程水泥灌漿采用TTB180/10（63）型高壓灌漿泵。

（2）灌漿記錄儀：使用HTA-1型便攜式多路灌漿自動監測儀。

（3）高速攪拌機：采用TTP-400型高速攪拌機進行制漿。

4.3 灌注漿液及配合比

根據地層情況和施工經驗，灌注漿液配合比采用3：1、1：1、0.5：1三個比級，開灌水灰比根據灌前壓水試驗確定。漿液濃度應遵循由稀到濃的原則逐級變換。

4.4 灌注壓力

引水隧洞固結灌漿試驗灌漿壓力Ⅳ類圍巖為0.35MPa做12m、0.45MPa做12m，Ⅴ類圍巖為0.35MPa做12m、0.45MPa做12m，灌漿壓力采用逐級升壓，從起始壓力逐步升至設計壓力。灌漿壓力應盡快達到設計值，但當注入率大時，應限流分級升壓，在大注入率時應嚴格控制升壓速度。在灌漿過程中，灌漿壓力按上表或監理工程師的指示控制，混凝土表面冒漿嚴重時，灌漿壓力作適當調整。因灌漿工程所涉及到全斷面均為雙層筋，混凝土襯砌厚度較厚，灌漿壓力比較小，所以本灌漿工程不采用抬動觀測記錄。

灌漿結束標準：在規定壓力下，當注入率不大于1L/min，繼續灌注30min，灌漿結束。

封孔：灌漿孔灌漿和檢查孔結束后，應排除孔內積水污物，必須進行機械封孔，封孔漿液配比為0.5：1（W/C）；封孔結束標準為不吸漿后延續灌注10min，閉漿待凝；然后采用0.3：1：1（水：水泥：砂）干硬性砂漿進行封堵灌漿孔口，其為人工將砂漿搓條塞入孔內，并用木棍或鐵棍搗實，最后將孔口壓抹齊平。

4.5 灌漿質量

喜兒溝水電站引水隧洞地質較復雜，Ⅰ-Ⅰ序孔單米耗灰712.38kg/m，Ⅰ-Ⅱ序孔單米耗灰455.24kg/m，Ⅱ-Ⅰ序孔單米耗灰202.53kg/m，Ⅱ-Ⅱ序孔單米耗灰46.43kg/m（詳見綜合統計表）。從樁號9單元（7+004.50～7+019.50）固結灌漿試驗段灌漿過程及灌后檢查情況看，滿足設計要求。

5 應用情況

本工程3#支洞主控隧洞長度為1664m，采用串聯接力長距離灌漿施工，2011年8月10日開始做回填灌漿試驗，2011年9月16日開始做固結灌漿試驗。在固結灌漿過程中，遇見一些特殊地帶的圍巖，如吃漿量較大的孔，單米耗灰超過200kg/m以上，我們通過限流、降壓、間隔灌漿等方法達到設計要求。2012年9月19日引水隧洞3#洞灌漿工程緊跟襯砌工作圓滿完成。本施工技術的應用喜兒溝水電站工程3#洞節省了工期，節約了成本。減少了洞內淤泥量和污水排放量，主要減少了交叉干擾引起的窩工降效，有利于保護生態環境，為隧洞灌漿施工開創了新的思路。

隧洞長距離串聯接力中轉送灌漿施工首次在喜兒溝水電站發電引水隧洞3#洞成功應用，圓滿完成發電引水隧洞臨時灌漿，襯砌后回填灌漿、固結灌漿施工任務。后續在喜兒溝水電站引水隧洞1#洞、2#洞應用，并且在該流域的涼風殼水電站引水隧洞和鎖兒頭電站引水隧洞及九龍峽電站引水隧洞得到了積極應用，效益顯著。

6 結語

近年來，我國水利水電建設工程發展迅速，在建工程的數量和規模都達到了前所未有的水平。而灌漿技術作為水工建筑物地基加固處理中常用和重要的工程措施，隧洞長距離串聯接力中轉送灌漿施工技術廣泛適用于各種中長隧洞、高邊坡、壩基等送灌漿工程，以及交叉作業干擾降效嚴重的灌漿工程。

TV543.3

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2095-2066（2016）33-0080-02

2016-11-2