水電站導流洞回填灌漿工程施工技術

□馬建泉（五華縣小水電管理站）

水電站導流洞回填灌漿工程施工技術

□馬建泉（五華縣小水電管理站）

水電站導流洞回填灌漿是水工建筑物施工中的關鍵節點與重要部位，它關系到水電站的安全運行。文章結合工程實例，重點闡述了水電站導流洞灌漿施工技術，考慮隧洞灌漿的施工作業難度較大，通過對施工環境的分析研究，進行了合理的施工布置，并運用回填灌漿及固結灌漿技術對該隧洞工程進行施工，保質保量地完成了任務，以期為類似工程提供參考依據。

水電站；施工；灌漿試驗；質量檢查

0 引言

隨著社會的發展，許多水電站建成投入運行，然而工程的質量好壞決定于施工的質量。在水電站導流洞灌漿施工過程中，可能有各種因素影響施工的順利進行，針對灌漿施工過程的復雜性及重要性，施工除了要對其影響因素進行詳細分析外，更重要的是在施工過程中按照合理的施工流程進行，監控施工質量，以保證灌漿施工的質量安全。

1 工程概述

某水電站的導流洞回填灌漿主要分為洞口部分和洞身部分，所使用的原材料為普通水泥。導流洞入口部分的巖層主要為玄武巖、凝灰巖、火山碎屑熔巖，其中凝灰巖主要位于導流洞入口頂部，結構不穩定，巖層整體呈鑲嵌破碎結構；而洞身部分巖層以玄武巖以及火山碎屑熔巖為主，巖層受到輕微的風化，大部分都為塊石，小部分為碎石，整體結構趨于穩定。

2 準備工作

2.1 漿料的制備和供應

為了提高漿料制備與供應的效率，在施工時使用集中制備的方法，將漿料制備站設置在導流洞入口附近的公路旁。漿料制備站最多能夠儲存100 t水泥，每小時能夠制備15 m3的漿料。在制備漿料時，將準備好的原材料投入攪拌機當中快速攪拌，混合均勻，然后將混合好的漿料通過泵機和管道運輸到施工面的攪拌機內，為后續灌漿工作做準備。

2.2 污水排放系統

在導流洞內設置有多級集水井，在進行污水排放時，需要利用水泵將污水運至污水管道當中排出。污水在排出前需要經過沉淀池的處理，處理達標以后才能排到當地水系當中。

2.3 鉆孔灌漿臺車

鉆孔灌漿臺車的原材料為熱軋槽鋼以及熱軋角鋼，臺車運行軌道一共有3條，使用卷揚的方式進行移動。臺車在同一時間只能進行平行移動或者垂直升降，而且移動范圍有限，如果臺車無法到達，那么就需要安裝腳手架，搭建新的作業平臺。在進行灌漿操作時，平臺附近要立好警示牌。

3 灌漿測試

3.1 實驗室灌漿測試

一是，對灌漿所使用的水泥原料進行抽樣測試，測試其性能是否滿足灌漿施工的要求。二是，檢測漿料中水灰比的合理性以及其他添加劑的正確使用量等，主要檢測項目包括：漿料制備流程以及混合時間、漿料的密度或者比重檢測、漿料的粘稠度、漿料中固體沉淀的穩定性、漿料凝固的時間及漿料中石質材料的強度。

3.2 現場灌漿測試

3.2.1 測試目的

首先通過測試得到鉆孔間距、漿料水灰比、灌漿時所施加的壓力等關鍵性的參數，為灌漿施工提供數據參考；其次通過測試可以確認所選施工工藝的實用性；再次通過測試可以檢查所選原材料以及施工設備是否滿足灌漿施工的要求。

3.2.2 固結灌漿實驗

3.2.2.1 場地的選擇

先向1號導流洞內灌注混凝土，灌注完成以后，待混凝土的強度達到設計標準的一半時就可以選擇合適的部分進行固結灌漿試驗。按照設計方案設置好鉆孔位置、鉆孔深度、鉆孔間距等，然后將24個測試孔分成4組，每組6孔，分別施加大小不同的壓力，并檢測其灌漿的效果。試驗場地有專門的觀測裝置，整個灌漿實驗的過程都可以用該裝置進行觀測。

3.2.2.2 施工工藝

施工大致流程:設置好專門的觀測裝置—1序列鉆孔—1序列灌漿—2序列鉆孔—2序列灌漿-效果檢測。

鉆孔使用沖擊鉆孔的方式：沖擊鉆機孔徑為6 cm，效果檢測時需要用到地質鉆機，地質鉆機孔徑為7.50 cm。孔洞之間的距離為3 m，深度為5 m。在鉆孔操作以前，鉆孔技術人員需要預先進行放點，根據設計圖紙在現場明確地標出每個孔洞的準確位置以及對應的編號。鉆孔操作結束以后，會在孔洞內留下許多殘渣，此時就需要進行孔洞清洗工作，將孔洞內的殘渣排出。利用水泵為清水施加一定的壓力，然后通入到孔洞當中進行洗孔，洗孔完畢以后還需要進行壓水測試，檢驗孔洞周圍巖層的透水性。洗孔壓力與壓水測試的壓力都設置為灌漿壓力的80%。

固結灌漿是將漿料一次性灌注到孔洞當中，使漿料在孔洞內循環流動，從而完成灌注。根據施工現場的地質條件勘察，選擇水灰比為3∶1，2∶1，1∶1，1∶2以及2∶1，1∶1，4∶5，3∶5兩大組。具體情況如表1。

表1 固結灌漿參數設置表

首先使用機械設備對孔洞進行封堵，然后再用人工涂抹水泥砂漿的方式對孔洞進行進一步處理。在灌漿結束以后，需要對灌漿質量進行檢測，可通過壓水測試的方法檢查孔洞的透水性，要保證孔洞壓水測試結果符合設計標準。

3.2.3 實驗結果報告編制

在實驗完成以后需要將所有實驗結果匯總，編制成實驗報告的形式，發送給專業工程師，用于施工參數的確定。

4 具體工藝

4.1 回填灌漿

4.1.1 鉆孔操作

在無筋混凝土襯砌的部分，可以使用手風鉆進行鉆孔施工，孔徑為4.80 cm；在鋼筋混凝土襯砌的部分需要預先鋪設好管道，然后再用手風鉆進行鉆孔施工，鉆孔深度為0.10 m，記錄好混凝土層的厚度。

4.1.2 灌漿施工

在回填灌漿過程中，需要用到灌漿泵以及砂漿泵。將待灌漿的區域進行劃分，每個區域內包含有兩個襯砌段，灌漿的孔洞分為兩個序列，每個序列的孔洞當中都含有頂孔。回填灌漿的壓力標準以及漿料的水灰比都是根據設計圖紙確定的，1序列孔洞灌注漿料的水灰比為3∶5或者1∶2，2序列孔洞灌注漿料的水灰比為1∶1和3∶5。如果孔洞內某些部位的空隙部分太大，那么需要使用砂漿進行填充，但是用于填充的砂漿質量不能超過水泥漿料質量的2倍。

在固定的壓力之下對孔洞進行灌注，直到孔洞吸漿達到飽和，無法繼續吸漿，繼續灌注5 min，即可停止灌漿。如果在灌漿過程中由于意外事故而停止灌漿，那么要在最短時間內重新恢復，如果停止灌漿的時間超過了半個小時，需要對孔洞進行清洗，方可繼續進行灌漿，若清洗以后孔洞依然不能繼續吸漿，則在該孔洞附近另尋鉆孔點，鉆孔灌漿。

灌漿操作完成以后，需要及時清理孔洞內的積水和雜物，切除暴露在外的預埋管，然后將孔洞進行封堵，檢查封堵的質量。當所襯砌的混凝土強度達到設計標準強度的70%以后，就可以開始灌漿操作。灌漿操作之前需要對待灌漿區域進行檢查，如果發現缺陷，要及時采取措施進行處理，保證后續灌漿施工的質量，避免出現漏漿等問題。向深處孔洞進行灌漿時，表層孔洞可以作為通風、排水通道。當深處的孔洞灌漿完成，已經開始堵塞時，就可以轉到表層孔洞進行灌漿，直至所有孔洞全部完成灌漿。灌漿時不能中斷，必須連續操作，如果因特殊原因中斷，要在最短的時間內恢復灌漿，如果孔洞無法吸漿，則對孔洞進行清理以后再恢復灌漿。灌漿效果的檢測需要等漿料完全凝固，時間大約在灌漿結束的7 d之后。檢測時，將水灰比為2:1的漿料注入到孔洞當中，如果在10 min內注入量都沒有超過10 L，就說明灌漿效果比較好。

4.2 固結灌漿

固結灌漿主要分為進水塔灌漿與導流洞身灌漿兩個部分。在導流洞身的灌漿之前需要先對回填灌漿的效果進行檢測，所以固結灌漿的時間與回填灌漿至少相隔7 d。

4.2.1 施工工序

測量放點→鉆孔→洗孔→灌漿→封孔

4.2.2 鉆孔

該工程鉆孔設備使用的是風動沖擊鉆機，鉆孔定位的誤差不能超過0.10 m。鉆孔時孔洞直徑為6 cm，使用風動沖擊鉆機；效果檢測時孔洞直徑為7.50 cm，使用地質鉆機。鉆孔的深度必須要達到設計標準。如果在鉆孔過程中發現掉塊、換層、漏水等問題，要及時進行記錄。為了保證鉆孔方向的準確，要經常對孔洞進行傾斜角的測量，測量工具主要有羅盤以及專用測斜儀兩種。

4.2.3 洗孔

在鉆孔完成以后需要對孔洞進行沖洗，保證孔洞內無雜物，為灌漿施工打好基礎。

4.2.4 壓水測試

在灌漿結束以后，需要對灌漿質量進行檢測，可通過壓水測試的方法檢查孔洞的透水性，要保證孔洞壓水測試結果符合設計標準。壓水測試所用壓力為灌漿壓力的80%。在多個孔洞當中選擇5%的比例進行壓水測試。

4.2.5 灌漿

灌漿設備為三缸柱塞灌漿泵，灌漿方式選用的一次性內部循環灌漿法。灌漿孔洞可以分為兩個序列，分別為第一序列和第二序列。整個灌漿過程都是由自動記錄儀進行記錄，各項參數是通過固結灌漿實驗結果的分析得到的。如果灌漿時發現漏漿，要立即降低灌漿壓力，限制漿料注入的速率，并采取相應措施對漏漿處進行處理。灌漿時出現串漿問題時，如果串漿孔洞已經處理完畢，達到了灌漿的要求，那么可以在該孔洞增設灌漿裝置，兩孔同時進行灌漿。如果串漿孔洞不滿足條件，那么需要對串漿孔洞進行封堵。如果在灌漿過程中由于意外事故而停止灌漿，那么要在最短時間內重新恢復，如果停止灌漿的時間超過了半個小時，需要對孔洞進行清洗，方可繼續進行灌漿，若清洗以后孔洞依然不能繼續吸漿，則在該孔洞附近另尋鉆孔點，鉆孔灌漿。如果發現孔口涌水，那么可以適當提高灌漿的壓力，并加入速凝劑加快漿料凝固，有效解決涌水問題。當灌漿速率過快而無法有效停止灌漿時，可以加入適量速凝劑加速漿料凝固或者降低灌漿壓力減緩灌漿速度。

4.2.6 孔洞封堵

用水灰比為1:2的濃漿對孔洞進行封堵，壓力設置為灌漿壓力的最大值。

4.2.7 觀測工作

使用預先設置好的觀測裝置對整個灌漿過程進行觀測，將觀測結果發送給專業工程師，如果發現問題立即暫停灌漿，并及時研究出解決方案。

4.2.8 效果檢測

通過壓水測試、鉆孔檢測、取芯檢測等方法對孔洞灌漿質量進行綜合評估。所有檢測孔洞的合格率≥85%，且在不合格孔洞當中透水率小于標準值的1.50倍，分布較為分散，則可認為本次灌漿施工是合格的。

5 結語

灌漿施工的質量受到許多因素的影響，包括施工工藝、施工技術、施工方案以及施工環境等。所以，要想保證灌漿施工的質量，就必須要從多個方面對實際情況進行詳細分析，不僅要采用先進的施工技術，把握好施工工藝，還要針對灌漿施工過程中的各種問題采取有效的解決措施。只有控制好每一道工序的質量，才能保證灌漿施工的整體質量。

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TV543

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：1673-8853（2017）02-0072-03

2016-12-13

編輯：左英勇

馬建泉（1980-）男，工程師，主要從事水工建筑工作。