水工隧洞設計中的回填灌漿施工工藝研究

朱智元

摘 要：水利工程在施工過程中對隧洞回填普遍會采取灌漿技術，這是水利工程解決基礎工程問題的基本手段之一，這項技術的應用可以高效地保障水利工程建設的隧洞質(zhì)量，同時灌漿也有利于加固隧洞的安全性，避免施工過程中出現(xiàn)一些不必要的事故。基于此，提出水工隧洞設計中的回填灌漿施工工藝研究，具體包括水工隧洞設計中回填灌漿的漿液制作，灌漿分區(qū)、分序，確定回填灌漿布孔范圍，質(zhì)量檢查、封孔。

關鍵詞：水工 灌漿 施工

高壓回填灌漿是利用高壓技術將漿液灌進巖石或土層的裂縫或破裂帶，以便提高巖體的綜合穩(wěn)定性與抗變形、侵蝕能力的灌漿方法。采取鉆孔或置入的孔管，向地下或建筑物體中的孔隙灌進一種或幾種漿液，這種漿液最后會形成一種具備一定強度與阻水性的結石，這樣的工程施工工藝就叫做回填灌漿法。回填灌漿技術作為一項應用性較強、推廣范圍極其廣泛的工程利用技術，已經(jīng)被廣泛的應用在礦山、水壩、水工隧道、地鐵交通、橋梁、土木工程等各個領域，主要用于降低巖體的滲水性、增加其強度或減小地基巖體的壓縮性。為了更好地實現(xiàn)預期目標，鉆機將灌漿孔鉆到預先準備好的土層以后，將漿液以壓力的方式緩慢注入，直至漿液點周遭的孔隙或破裂帶被漿液回填到符合設計要求為止。同時，灌漿技術也經(jīng)常被用來修復、整理各種建筑物的裂縫。

1.水工隧洞設計中回填灌漿的漿液制作

回填灌漿所需的原材料以及制漿所使用的水泥必須保證是新鮮水泥，受潮、結塊或者是出廠時間已經(jīng)超過2個月的水泥都不得應用在施工中。攪拌水需要利用地下水，且必須符合水利工程攪拌和用水的相關標準，不含油污、污泥等雜質(zhì)，其pH 值與礦物質(zhì)含量等必須符合國家規(guī)定標準，拌漿水的溫度不得低于60℃。混凝土的管片襯砌在完成安裝以后，管片和基地圍巖之間出現(xiàn)自下而上逐漸變大的圓弧形縫隙。根據(jù)設計的要求，該縫隙充滿礫石、泥沙以后，必須馬上從管片環(huán)下方到上部逐漸灌漿，漿液性質(zhì)必須滿足低粘度、高滲水性，以便其抗壓強度可以達到設計要求。另外，兩套相對獨立的灌漿系統(tǒng)被安裝在相關套設備的尾部，這樣當水泥被特制的罐車運進隧洞內(nèi)后，利用傳輸系統(tǒng)可以將其快速、有效的輸進制漿機中，與此同時，電子秤必須根據(jù)相關配合比例將各種原材料進行自動秤重，制備好的漿液利用自動操作放入攪拌機內(nèi)，最后由灌漿泵通過高壓輸管注入各個灌漿孔，各個灌漿孔所需注入漿液的體積、水泥的會亮、灌漿的壓力、灌漿的流速以及灌注所用的時間等一系列參數(shù)，都可以設置在恰當?shù)臅r間段內(nèi)，利用灌漿記錄儀進行跟蹤記錄。具體的過程見圖1。

需要說明的是，灌漿漿液采取415#抗硫酸鹽型水泥，利用100mm方孔篩的篩余量小于3%，拌漿桶采取高速攪拌機，其轉速規(guī)定為1 500轉/min，儲漿桶采取YPJ-890型多層立式攪拌機，高速攪拌機內(nèi)水泥漿液進篩后迅速放入低速攪拌桶內(nèi)，而漿液濃度采取重量比為4：1、3：1、2：1、1：0.5、0.5：0.25、0.1：0.2共6個等級，利用相關運算確定各個等級的漿液配合比例，施工過程中為精準定量，同時便也為了便于施工操作，水泥應以整袋量加人，不足整袋量必須過臺秤進行準確的稱量。水泥漿液的配制必須嚴格控制水、灰比例，施工過程中可以根據(jù)土壤性質(zhì)以及室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)初步完成，之后再根據(jù)實際場地的施工狀況進行二次修改。

2.灌漿分區(qū)、分序

灌漿漿液采取孔口循環(huán)、孔內(nèi)壓力式的方法對全孔進行一次性的灌漿法，灌漿機則采取BW-530型泥漿泵輸送漿液。止?jié){塞利用擠壓式復合材料塞，灌漿管使用高壓鋼編管。灌漿壓力根據(jù)設計和工程相關具體的要求去施工，回填灌漿采取0.1-0.4MPa。頂拱回填灌漿需要分區(qū)段去進行，每個區(qū)段的具體長度不應該大于3個襯砌段。灌漿分一序孔與二序孔兩個序孔，二序孔中還包括頂孔。一序孔完成灌漿工作48小時以后再進行二序孔灌漿。低位孔灌漿的時候，高位孔可以用于排水、排氣等。當高位孔排出大量的濃漿以后，可將低位孔進行堵塞，改從高位孔處進行灌漿處理，根據(jù)這個順序繼續(xù)直至結束，同時也要做好必要的灌漿記錄，作為停灌工作的依據(jù)。另外需要注意的是，當高位灌漿孔有漿液流出的時候，此時就需要及時更換灌漿管連接至此串漿孔，從串漿孔輸入漿灌注，灌漿手法同上述。而對于無漿液流出的孔，只需要做好單獨進漿灌注工作即可。

3.確定回填灌漿布孔范圍

在施工以前，必須嚴格根據(jù)施工方案的具體要求對鉆孔進行標記，利用專業(yè)的YT-91型鑿巖機鉆孔。鉆孔中絕對不可以忽略一些細節(jié)性的小問題，比方說孔徑、孔深的大小以及長短、質(zhì)量等，一旦鉆孔不符合施工設計方案的相關標準，就需要使用C20 砼砂漿填充。孔點的設置和鉆孔是水工隧洞進行回填灌漿順利完成的基礎與前提條件，隧洞鉆孔施工采取手握式風鉆從預設管道中鉆孔，鉆孔的孔徑不得小于40mm，孔深進入巖體15cm深，鉆孔過程中仔細記錄孔的厚度以及空腔大小;遭遇大的塌方地段時，鉆孔深度有必要適當加深，確保鉆孔穿過混凝土噴射體。實際表明，砌體和隧洞圍巖之間產(chǎn)生孔隙的主要原因是施工襯砌混凝土沒有完全填滿以及施工后混凝土進行一定程度的收縮而形成。封拱時，當混凝土入土后尚處在限流狀態(tài)下，借助自重下落的物理作用，普遍來說斷面兩邊與底拱很容易被填滿，加上凝固中地下水逐漸上升，縫隙自然出現(xiàn)在頂拱區(qū)域內(nèi)。至于混凝土出現(xiàn)一定程度的收縮主要是由于干縮與溫差的影響，一般水工隧洞洞體在地下埋藏較深，當洞內(nèi)水分充沛，干縮較少的時候，可以不考慮收縮的原因。所以回填灌漿布孔方位主要集中于拱頂與腰部位置。

4.質(zhì)量檢查、封孔

封孔時將噴漿管放在距離孔底大約0.5m處，用泥漿泵壓進0.5：1的濃水泥漿，并把孔內(nèi)的水與稀漿全部清理出來，待孔口返出濃漿時立刻停止注漿，安裝止?jié){塞后，繼續(xù)灌注0. 5：1的濃漿，進行封孔;在灌漿結束7天后才可以繼續(xù)進行回填灌漿的質(zhì)量檢查，需要注意的是，若是在標準壓力下，開始12min后的注入量并沒有超過15L，則此次灌漿視為合格。對于灌漿結束條件具體參照表1。用于回填灌漿的水泥必須確定是由國家規(guī)定要求的物質(zhì)部門提供的。使用水泥必須有相關材質(zhì)證明或出廠合格證，各項指標嚴格符合國家標準。其它材料也必須根據(jù)采購流程的一系列要求去進行采購，保證選擇合格的生產(chǎn)廠家。全部原材料在進入場地后都需要進行驗收與質(zhì)量抽檢，合格后才可以入庫，并填寫驗收和抽檢記錄表格。

5.結束語

本文對水工隧洞設計中的回填灌漿施工工藝進行分析，依托水工隧洞設計的相關應用機制，根據(jù)回填灌漿施工工藝的要點分析，實現(xiàn)本文研究。希望本文的研究能夠為水工隧洞設計中的回填灌漿施工工藝的方法提供理論依據(jù)。

參考文獻：

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