水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用

王 強(qiáng)

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司， 甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況

青海省引大濟(jì)湟工程三分干第2標(biāo)段，全長34147.04米，隧洞17條總長32173.55米，隧洞成型斷面呈城門洞型，凈寬為2.1m，凈高為2.3m，設(shè)計(jì)流量3.63m3/s，比降為1/1200，隧洞灌漿工程為關(guān)鍵部位施工。

水工隧洞圖

2 水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理的作用

水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)，主要是利用水和水泥拌制水泥漿，用高壓注漿機(jī)注入到預(yù)先鉆設(shè)的灌漿孔中，對于結(jié)構(gòu)存在的縫隙起到填補(bǔ)作用，可以發(fā)揮出防滲作用。利用水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)可以避免水工隧洞發(fā)生滲流和滲漏，在隧洞中的預(yù)留孔洞注入砂漿，可以加固隧洞，降低滲漏問題的發(fā)生[1]。

3 水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲的一般要求

3.1 施工順序

在隧洞同一部位利用多種灌漿方式，首先進(jìn)行較低壓力的灌漿，隨后進(jìn)行較高壓力的灌漿。在混凝土襯砌階段進(jìn)行灌漿工作，首先實(shí)施回填灌漿，隨后開始圍巖固結(jié)灌漿。如果這一部位存在帷幕灌漿和高壓固結(jié)灌漿，首先開展回填灌漿和圍巖固結(jié)灌漿，隨后進(jìn)行帷幕灌漿和高壓固結(jié)灌漿。如果防滲帷幕包括兩層，首先進(jìn)行水平帷幕灌漿，隨后再進(jìn)行垂直帷幕灌漿。如果施工單位沒有遵守正確的施工順序，將會影響到施工質(zhì)量的有序性，導(dǎo)致隧洞襯砌部位發(fā)生開裂問題。在混凝土襯砌和圍巖之間進(jìn)行回填灌漿工作，當(dāng)襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%之后再進(jìn)行回填灌漿。如果工程工期比較緊張，可以將早強(qiáng)劑加入到襯砌混凝土中，可以提高早期強(qiáng)度?；炷翜囟茸兊梅€(wěn)定之后，并且體積完成收縮之后，進(jìn)行接觸灌漿施工，要在襯砌混凝土澆筑之后的60d之后進(jìn)行接觸灌漿施工[2]。

3.2 施工布置

3.2.1 布置風(fēng)管、水管、電纜

在隧洞側(cè)壁上架設(shè)供風(fēng)管和供水管，在隧洞照明階段利用安全電壓，在隧洞頂拱上架設(shè)電線。在隧洞施工階段，需要保障通訊效果。在電話線鋪設(shè)階段，需要在施工現(xiàn)場設(shè)置電話網(wǎng)，最好要連接后方辦公系統(tǒng)。

3.2.2 保持通風(fēng)

水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理階段很少產(chǎn)生廢氣，在實(shí)際施工中優(yōu)化通風(fēng)效果，即可滿足施工要求，如果要求在隧洞中設(shè)置水泥漿攪拌站，在化學(xué)灌漿階段需要利用專業(yè)的通風(fēng)措施。在相鄰工作面開挖和澆筑混凝土的過程中，要注意廢氣污染[3]。

3.2.3 排除污水和泥漿等

在水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理中很容易產(chǎn)生污水和泥漿等，因此需要落實(shí)排水清污措施，盡量分離渣水，排泄污水需要利用地形優(yōu)勢實(shí)施自流，否則可以利用排水溝向集水井中引流，最后通過污水泵向洞外沉淀池排出。

4 隧洞回填和固結(jié)灌漿施工

4.1 施工準(zhǔn)備

4.1.1 設(shè)備準(zhǔn)備

為了提高水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)水平，施工單位需要充分準(zhǔn)備相關(guān)工作。因?yàn)樵谒に矶垂酀{基礎(chǔ)防滲處理過程中需要利用地質(zhì)鉆機(jī)和潛孔鉆機(jī)等設(shè)備，同時(shí)還需要利用泥漿泵和潛水泵等抽排水設(shè)施，此外還需要利用運(yùn)輸車輛。

4.1.2 驗(yàn)證儀器

在實(shí)際施工之前，施工單位需要全面驗(yàn)證需要利用的儀器，嚴(yán)格控制垂直誤差在0.2%以內(nèi)，同時(shí)需要配合利用水平尺、經(jīng)緯儀和鉆桿垂直。

4.1.3 配制水泥漿

為了提高水泥漿性能，在施工中可以選用抗硫酸水泥。利用高速攪拌機(jī)攪拌水泥漿，控制高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速在1400r/min以內(nèi)。通過試驗(yàn)確定水泥漿的濃度，同時(shí)需要計(jì)算各級水泥漿的配比量，在加入水泥的過程中要用袋裝水泥或定量水泥，保證水泥實(shí)際使用量滿足工程標(biāo)準(zhǔn)。配置水泥漿的過程中需要嚴(yán)格控制用水量，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際情況調(diào)整水和水泥的比重量，滿足水利工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[4]。

4.2 施工技術(shù)

在施工中，水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)比較特殊，在實(shí)際施工中先回填灌漿，再固結(jié)灌漿，回填灌漿在頂拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上后進(jìn)行，施工中需要隨時(shí)檢查施工質(zhì)量，并做好灌漿記錄。

4.2.1 鉆頭

在隧洞灌漿階段，需要結(jié)合施工技術(shù)設(shè)計(jì)要求合理選擇鉆頭。如果孔徑在40mm左右，需要選用B100潛孔鉆和手風(fēng)鉆，鉆孔直徑選擇為38mm，如果孔徑范圍在75～110mm，可以選擇2PC型地質(zhì)鉆機(jī)，選擇的鉆頭直徑為80mm。

4.2.2 垂直度

進(jìn)行防滲處理技術(shù)之前，施工單位需要提前校正檢查，在這一工作環(huán)節(jié)中需要利用水平尺和經(jīng)緯儀等測量儀器，同時(shí)需要控制垂直鉆桿的垂直度誤差。

4.2.3 回填灌漿

需要保障回填灌漿施工的層次性，按照由下到上的順序開展施工，在同排實(shí)施多序施工。在表孔洞頂頂拱120°范圍內(nèi)設(shè)置灌漿孔，控制孔之間的距離為4.0m，梅花形布置，鉆孔深度鉆透初期支護(hù)進(jìn)入圍巖10cm，并側(cè)記混凝土厚度和混凝土與圍巖之間的空腔尺寸。

回填灌漿工藝流程圖

4.2.4固結(jié)灌漿

在表孔洞拱形部位設(shè)置灌漿內(nèi)孔，控制孔間距在4m以內(nèi)，同時(shí)需要控制孔深在1m，利用梅花形布置孔。水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)的難點(diǎn)是固結(jié)灌漿施工，在實(shí)際施工中根據(jù)由下到上的順序開展施工。

5 水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲質(zhì)量控制措施

5.1 控制水泥漿質(zhì)量

為了提高水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理質(zhì)量，需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，一個(gè)施工環(huán)節(jié)發(fā)生問題，將會影響施工整體，可能還會增加工程施工隱患，施工中需要明確施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。在實(shí)際施工現(xiàn)場開展抽檢，如果水泥出現(xiàn)受潮結(jié)塊的問題，將會降低整體性能，施工中不能繼續(xù)利用這種材料。在漿液抽檢階段，工作人員需要利用液體密度計(jì)進(jìn)行測量工作，在實(shí)際施工中避免利用不符合標(biāo)準(zhǔn)水泥漿[5]。

5.2 控制灌漿方法和壓力

在灌漿過程中需要利用孔口循環(huán)和孔內(nèi)純壓式方法，要保證一次性灌漿，在水泥漿傳輸過程中需要利用泥漿泵灌漿機(jī)。為了避免堵塞擠壓機(jī)械，灌漿管可以選擇高壓鋼編管。按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范，控制灌漿壓力，回填灌漿壓力在0.3～0.4Mpa范圍內(nèi)，固結(jié)灌漿壓力在0.3～0.5Mpa范圍內(nèi)。

5.3 灌漿封孔

根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)控制回填灌漿，控制吸漿量在0.4L/min范圍內(nèi)，控制吸漿時(shí)間在30min以上。完成注漿工作之后，需要及時(shí)封堵灌漿孔。在巖基部分封孔，利用壓力灌漿封孔法，要注意封孔和灌漿壓力的一致性。在封孔階段，需要在灌漿孔孔底以上0.5m的部位送入導(dǎo)管，利用泥漿泵注入水泥漿，將孔底的水和稀漿排出，如果在孔口開始有漿液流出，要停止注漿，并且設(shè)置止?jié){閥，持續(xù)性的灌注濃漿，最后進(jìn)行封孔工作。在頂拱封孔和水平孔封孔階段利用灌漿封孔法，保證封孔的密實(shí)度。在混凝土部位，需要利用1:1濃度漿液實(shí)現(xiàn)封孔，完成封孔工作之后，需要抹平封孔周圍的乳砂漿。

5.4 應(yīng)用新型防滲技術(shù)

研發(fā)和應(yīng)用新型材料，可以促進(jìn)新型防滲技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，當(dāng)前在水利工程中廣泛利用新型防滲技術(shù)，例如可以利用化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)和新型復(fù)合涂抹材料等。如果水利工程所屬區(qū)域具有強(qiáng)烈的紫外線，同時(shí)具有較強(qiáng)的光照，可以充分發(fā)揮出復(fù)合土工膜的作用，復(fù)合土工膜的主要材料包括聚氯乙烯，發(fā)揮出保護(hù)層和防滲層的作用。在工程中新型復(fù)合土工膜材料發(fā)揮著重要的作用，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力和抗老能力等，整體操作非常簡單，具有較長的生命周期，整體成本比較低，當(dāng)前主要是在水壩和水庫公眾中廣泛利用新型符合土工膜。在水利工程中，化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，主要是利用環(huán)氧樹脂材料，充分融合混凝土漿液，可以有效修復(fù)受損結(jié)構(gòu)，優(yōu)化整體抗?jié)B效果。

6 檢查工程施工的最終效果

6.1 檢查施工外表

完成工程各個(gè)施工環(huán)節(jié)之后，施工需要及時(shí)整理施工資料，并且需要向監(jiān)理部門遞交整理后的資料，專業(yè)負(fù)責(zé)人檢測灌漿質(zhì)量。完成灌漿工作的3d天之后，施工單位需要檢查灌漿回填孔的狀態(tài)，根據(jù)由上至下的方式實(shí)驗(yàn)鉆孔壓漿，利用單孔注漿試驗(yàn)進(jìn)行檢查。在檢查孔內(nèi)植入2:1比例的水泥漿，根據(jù)灌漿壓力，在前期10min范圍內(nèi)控制注入量在10L以內(nèi)，否則需要進(jìn)行補(bǔ)償措施，最后需要檢查最終灌漿和封孔工作。

固結(jié)灌漿檢查孔檢測工作和回填灌漿檢查具有相似性，通常是在工程灌漿完成3d之后進(jìn)行相關(guān)工作，施工單位需要及時(shí)整理施工資料，安排專業(yè)人員開展檢測工作，保障檢測孔孔數(shù)大于灌漿孔的5%。在常規(guī)壓水試驗(yàn)階段可以利用單點(diǎn)法，同時(shí)需要利用巖體聲波測試，保障試驗(yàn)孔壓水的透水率在3Lu以內(nèi)。

6.2 檢驗(yàn)施工質(zhì)量

檢查灌漿孔在5%以上，合理設(shè)置檢查孔，優(yōu)化防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理階段落實(shí)施工設(shè)計(jì)規(guī)范指標(biāo)。

結(jié)合水利工程防滲技術(shù)效果，分析回填灌漿施工和固結(jié)灌漿施工的資料，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范指標(biāo)的灌漿要求，這樣才可以在隧洞灌漿施工中利用基礎(chǔ)防滲處理基礎(chǔ)，滿足工程防滲處理的各項(xiàng)工作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)束語

為了優(yōu)化水工隧洞性能，需要合理利用水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況做好施工準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，保障整體水利工程的施工質(zhì)量。