輸水工程隧洞固結(jié)灌漿水泥灌入量分析

馬曉明

(遼寧石佛寺供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110166)

1 概況

固結(jié)灌漿逐漸成為隧洞施工的主體工程之一。水泥灌漿屬于隱蔽工程，施工質(zhì)量是通過(guò)施工過(guò)程中的施工數(shù)據(jù)和質(zhì)量檢查孔、資料來(lái)體現(xiàn)的。針對(duì)隧洞工程施工標(biāo)段出現(xiàn)單孔注灰量大甚至個(gè)別孔達(dá)到2t以上、施工不規(guī)范、灌漿記錄數(shù)據(jù)造假等情況，筆者對(duì)上述隧洞灌漿施工情況、各類圍巖真實(shí)吃漿量、灌漿中存在的問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)查。

自2014.7.5—2014.7.15，對(duì)施工二標(biāo)5#洞出口鎖口段的8個(gè)孔、6#洞中部位置的15個(gè)孔、施工一標(biāo)3#洞洞口和中部位置各2個(gè)孔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查、旁站和記錄。

固結(jié)灌漿數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

2 調(diào)查結(jié)果分析

本次調(diào)查的27個(gè)灌漿孔具有代表性。從灌漿開(kāi)始的進(jìn)漿時(shí)間、灌漿壓力變化、流量變化、定漿、封孔等，都如實(shí)記錄，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

觀察灌漿已完的洞內(nèi)部位，發(fā)現(xiàn)3#洞排水溝及一側(cè)地面上沉淀的水泥漿沉積嚴(yán)重。5#、6#洞洞內(nèi)鋼支撐處及左右腰線處流白嚴(yán)重，6#洞洞口頂拱部位仍有滴水現(xiàn)象。

2.1 水泥灌入量孔位分析

水泥灌入量在2t左右的孔位分析。

本次調(diào)查的27個(gè)灌漿孔中，水泥灌入量在2t左右的孔位為12個(gè)，占總孔數(shù)的45%，其中達(dá)到2t以上的共2個(gè)。灌漿狀態(tài)全部為待凝。

在12個(gè)孔中，洞口部位有3個(gè)，均為Ⅴ類圍巖；中部有9個(gè)，為Ⅳ類圍巖。其中灌漿開(kāi)機(jī)5分鐘后跑冒串漿的孔位共5個(gè)(洞口部位2個(gè))，灌漿開(kāi)機(jī)后一直沒(méi)壓力的孔位共7個(gè)(洞口部位1個(gè))。

在12個(gè)孔中，頂拱左右部位占3個(gè)；腰線中部占3個(gè)；底中部位占5個(gè)；腰線中下占1個(gè)。

12個(gè)孔全部為1序孔。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)察看，調(diào)查者分析，水泥灌入量在2t左右及以上的灌漿均不正常。原因如下：

(1)有相當(dāng)大的一部分灰量進(jìn)入到孔周圍甚至達(dá)到5m以外的錨噴混凝土層與巖面間的空隙內(nèi)，起到了回填作用，實(shí)際并沒(méi)有達(dá)到固結(jié)圍巖作用。

(2)灌漿起初，鋼拱架邊、錨噴混凝土裂隙處，串冒漿嚴(yán)重，直接導(dǎo)致灰量消耗。間接反映了噴錨混凝土的質(zhì)量問(wèn)題。

(3)底中部位灌漿吃漿量普遍大，符合隧洞拉底過(guò)程中巖石爆破的規(guī)律。

(4)頂拱部位灌漿吃漿量普遍大，不排除(1)和(2)所述因素后，也符合規(guī)律。

(5)上述孔灌漿時(shí)，排除了操作不規(guī)范、漿液配比造假、小循環(huán)的可能。

2.2 水泥灌入量在1.0～1.5t左右畢漿的孔位分析

本次調(diào)查的27個(gè)灌漿孔中，水泥灌入量在1.0～1.5t左右的達(dá)到畢漿標(biāo)準(zhǔn)的孔位有2個(gè)，占總孔數(shù)的7%，分別是5#洞口腰中線部位的2序孔(Ⅴ類圍巖)和6#洞距洞口358m腰中線部位(Ⅳ類圍巖)1序孔。

表1 某重點(diǎn)輸水工程隧洞固結(jié)灌漿數(shù)據(jù)調(diào)查匯總表

(1)5#洞口腰中線部位的2序孔，灌入量1731kg。灌漿過(guò)程中，先期周圍冒漿，然后沿腰線串漿，長(zhǎng)度達(dá)5m，隨著灌漿壓力上升，在洞口外發(fā)現(xiàn)了反漿、冒漿現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)反復(fù)循環(huán)停、灌及漿液變換和封堵，達(dá)到了畢漿標(biāo)準(zhǔn)。

(2)6#洞距洞口358m腰中線部位(類圍巖)119排1序孔，灌入量1285.34kg。灌漿過(guò)程中，沿兩側(cè)鋼拱架處串冒漿液嚴(yán)重，幾次封堵后也能達(dá)到畢漿標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)與其同排的其它孔(其它孔的水泥灌入量均超過(guò)1.5t)相比較，調(diào)查者分析，此排所處的位置除了錨噴混凝土的質(zhì)量原因外，其巖石中可能有多條裂隙。

2.3 水泥灌入量在1.0～1.5t左右灌漿完成的孔位分析

本次調(diào)查的27個(gè)灌漿孔中，水泥灌入量在1.0～1.5t左右的達(dá)到封孔標(biāo)準(zhǔn)的孔位有3個(gè)，占總孔數(shù)的11%，全部為1序孔。其中，距5#洞口Ⅴ類圍巖部位的為2個(gè)，具體位置為頂拱左側(cè)(距洞口約20m)和右腰中(距洞口約5m)；距6#洞口Ⅳ類圍巖部位的1個(gè)，具體位置在左腰中。調(diào)查分析認(rèn)為：

(1)洞口部位的2個(gè)孔處于強(qiáng)風(fēng)化-弱風(fēng)化地質(zhì)地段(從洞口處可以看出)，距洞口處5m的孔位水泥灌入量為1382.89kg，在初灌時(shí)周圍冒漿，封堵后灌漿壓力持續(xù)上升，扣除串漿和填充巖面與混凝土間縫隙等因素影響，此孔位屬正常。在施灌時(shí)，應(yīng)要求操作人員遵循間歇續(xù)灌的原則，吃漿量會(huì)減小很多。

(2)距洞口處20m的孔位水泥灌入量為941.6kg，位于頂拱左側(cè)。從灌漿過(guò)程中看：在施灌時(shí)，頭一槽漿吃漿流量大(10分鐘)，經(jīng)過(guò)變槳，后來(lái)流量保持正常，壓力穩(wěn)步上升并趨于穩(wěn)定，沒(méi)有跑冒漿現(xiàn)象。此孔位屬正常。

(3)6#洞129排的1序第三孔，位于左腰中，屬Ⅳ類圍巖段，水泥灌入量為1037.35kg。灌漿過(guò)程中，沒(méi)有跑冒漿現(xiàn)象，壓力穩(wěn)步上升，灌1小時(shí)后，吃漿量穩(wěn)定。此孔位屬正常。

2.4 水泥灌入量在0.6～0.8t左右灌漿完成的孔位分析

本次調(diào)查的27個(gè)灌漿孔中，水泥灌入量在0.6～0.8t左右的達(dá)到封孔標(biāo)準(zhǔn)的孔位有3個(gè)，占總孔數(shù)的11%。其中5#洞口(20m)Ⅴ類圍巖的2序第2孔，水泥灌入量808.67kg，右側(cè)底下角位置；6#洞78排的2序第1孔(Ⅳ類圍巖)，水泥灌入量650.18kg，右側(cè)底下角位置；3#洞(距洞口180m，Ⅳ類圍巖)1序第2孔，水泥灌入量759.13kg，右腰下45°位置。調(diào)查分析認(rèn)為：

(1)5#洞口(20m)Ⅴ類圍巖的2序第2孔，正常。

(2)6#洞78排的2序第1孔，吃漿量大，不排除有跑冒串漿的可能。

(3)3#洞(距洞口180m，Ⅳ類圍巖)1序第2孔，為隊(duì)伍和設(shè)備整改前施灌，小循環(huán)。此孔不宜做為分析參考。

2.5 水泥灌入量在0.02～0.3t左右灌漿完成的孔位分析

本次調(diào)查的27個(gè)灌漿孔中，水泥灌入量在0.02～0.3tt左右的達(dá)到封孔標(biāo)準(zhǔn)的孔位有7個(gè)，占總孔數(shù)的26%。其中水泥灌入量在0.03t以下的有2個(gè)，0.1～0.2t之間的有2個(gè)，0.2～0.3t之間的有3個(gè)。從灌漿分序上看：1序孔有3個(gè)，2序孔有4個(gè)；從圍巖分類上看：位于Ⅳ類圍巖段的孔位有4個(gè)，位于Ⅴ類圍巖段的有3個(gè)。調(diào)查分析認(rèn)為：

(1)上述孔位灌漿除3#洞的兩個(gè)孔外，其余5個(gè)孔正常。

(2)3#洞7月9日施灌完成的2-Ⅰ-1孔，開(kāi)始時(shí)封堵不嚴(yán)，跑漿。盡管灌入量不大，但數(shù)據(jù)不真實(shí)。此次給予列出，說(shuō)明此孔吃漿量會(huì)更少。

(3)3#洞7月15日施灌完成的2-Ⅰ-3孔，灌漿過(guò)程中有串冒漿現(xiàn)象(從其它孔竄出、從底角冒漿)。也屬正常。

3 原因分析

經(jīng)調(diào)查分析后得出輸水工程隧洞固結(jié)灌漿施工水泥灌入量大的主要原因。

(1)灌漿作業(yè)不規(guī)范，施工中弄虛作假，為主要因素之一。主要有回漿管小循環(huán)(在3#洞7月9日發(fā)現(xiàn))；大循環(huán)將管路中間設(shè)置三通管，三通管的其中一個(gè)流回?cái)嚢柰?3#洞，實(shí)施調(diào)查前發(fā)現(xiàn))；每槽漿液濃度降(偏)低(3#洞口、6#洞口發(fā)現(xiàn))；變漿過(guò)程中舊漿液不廢棄(3#洞發(fā)現(xiàn))。

(2)設(shè)計(jì)上待凝沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，為主要因素之二。有些孔位，吃漿量大，是因?yàn)樵诖龢?biāo)準(zhǔn)上沒(méi)有明確規(guī)定。

(3)隧洞錨噴質(zhì)量差，為主要因素之三。大部分吃漿量大的孔位，均存在串跑冒漿現(xiàn)象，相當(dāng)多的孔灌入的漿液充填到混凝土層與巖面間的空隙內(nèi)。(5#洞、6#洞尤為突出)

(4)不良灌漿習(xí)慣，為主要因素之四。洗孔完畢后沖孔水直接做為漿液灌漿(3#洞發(fā)現(xiàn))；攪拌桶內(nèi)直接加水稀釋(3#洞發(fā)現(xiàn))；高速攪拌桶內(nèi)工人偷懶少加水泥(3#洞發(fā)現(xiàn))；灌漿作業(yè)人員和技術(shù)人員不熟練(3#洞發(fā)現(xiàn))；灌漿時(shí)間不足(5#洞發(fā)現(xiàn))；不安抬動(dòng)裝置(5#、6#洞發(fā)現(xiàn))。1序、2序孔灌漿間歇時(shí)間不夠或沒(méi)分序分段造成串漿(3#洞)。

(5)其他因素。不按操作規(guī)程施工(3#洞)；個(gè)別造孔深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求(特別是3#洞)；造孔傾角偏差太大(3#洞)；大部分正常灌漿孔不進(jìn)行洗孔，數(shù)據(jù)造假(3#、5#、6#)；現(xiàn)場(chǎng)管理混亂、管路布置凌亂、亂中取巧現(xiàn)象嚴(yán)重(3#洞)；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理嚴(yán)重不負(fù)責(zé)任(3#洞)；水泥空袋管理失控(3#洞)。停灌、復(fù)灌間歇時(shí)間不夠(各洞)。

4 應(yīng)對(duì)措施

(1)檢查灌漿設(shè)備及管路走向，嚴(yán)查造假行為。整頓灌漿施工隊(duì)伍，規(guī)范灌漿施工行為，不定期進(jìn)行突擊檢查。現(xiàn)場(chǎng)查實(shí)后根據(jù)情節(jié)輕重按合同規(guī)定給予罰款、返工處理措施。

(2)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理負(fù)起責(zé)任。要求對(duì)每一孔，從定孔，造孔、洗孔，漿液拌制、濃度、施灌壓力、施灌時(shí)間、變漿、待凝、定漿、封孔、抬動(dòng)觀測(cè)等操作環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，杜絕造假、操作不規(guī)范行為。

(3)針對(duì)特殊孔位，設(shè)計(jì)單位借鑒經(jīng)驗(yàn)，制定灌漿細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)。

(4)鉆孔沖洗及灌漿措施。除特殊孔位外，要求在每孔進(jìn)行沖孔時(shí)，洞內(nèi)增加觀察人員，對(duì)跑冒滴漏部位在正式施灌前采取有效措施。對(duì)于跑冒滴漏嚴(yán)重孔位或鉆灌段應(yīng)采取間歇循環(huán)灌漿。

(5)組織人員每段做簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。根據(jù)注灰量與灌漿導(dǎo)水率的關(guān)系分析每段透水率，以控制水泥灌入量。

(6)對(duì)進(jìn)場(chǎng)水泥數(shù)量和空袋進(jìn)行管控。對(duì)進(jìn)場(chǎng)水泥數(shù)量進(jìn)行登記，對(duì)空袋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)階段查實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)固結(jié)灌漿施工中存在的問(wèn)題，從灌漿水泥灌入量入手，通過(guò)對(duì)灌漿施工過(guò)程中的灌漿數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)查分析，結(jié)合輸水隧洞工程建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)，提出了灌漿質(zhì)量事中監(jiān)督控制方法，進(jìn)而保證灌漿質(zhì)量和計(jì)量處于受控狀態(tài)。對(duì)提升輸水隧洞工程質(zhì)量和施工效率有非常重要的實(shí)際意義，為其他類似工程提供了借鑒。同時(shí)得出以下結(jié)論。

(1)實(shí)行灌漿施工階段動(dòng)態(tài)化管理，落實(shí)建設(shè)管理措施，對(duì)于確保工程實(shí)體質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。

(2)規(guī)范灌漿行為，優(yōu)化布孔細(xì)化灌漿標(biāo)準(zhǔn)，能夠大大減少單孔水泥灌入量，縮短工期，節(jié)省投資。