浅谈隧洞固结灌浆施工工艺

□于　海（新疆水利水电勘测设计研究院）



浅谈隧洞固结灌浆施工工艺

□于海（新疆水利水电勘测设计研究院）

摘要：在水利工程实际施工中，灌浆技术主要应用在建筑物基础、隧洞防渗和加固方面，这样能更好地提高一些水利工程的施工质量。文章结合笔者在大唐呼图壁石门水电站泄洪导流洞的实际工作经验，针对隧洞固结灌浆施工工艺、方法等进行了探讨，总结了施工中的难点，并介绍了采取的有效处理措施，旨在为了确保工程的施工质量和安全，以期为同行提供这方面可行的参考。

关键词：隧洞固结灌浆；试验；材料；浆液

1工程概况

石门水库坝址集水面积1945.00 km2，多年平均流量15.20 m3/s，水库正常高蓄水位1240.00 m，死水位1185.00 m，正常蓄水位以下库容7751.00万m3，装机容量95.00 MW（2× 47.50 MW），多年平均发电量2.30亿kW·h，保证出力15.50 MW。泄洪系统固结灌浆施工部位包括泄洪冲砂洞（兼导流洞）进口底板、洞身段、出口消能工底板。泄洪冲砂洞（兼导流洞）埋深20.00～175.00 m，沿线穿越地层为中厚至厚层泥岩、粉砂质泥岩及石英砂岩、泥质粉砂岩等，以及厚层岩屑砂岩、状砾岩，地质构造以裂隙发育为主，Ⅲ类围岩洞段长约151.00 m，占25.30%；Ⅳ～Ⅴ类围岩洞段长445.00 m，占74.70%，围岩洞段较长，其岩性软弱，属易风化、崩解及软化岩体，成洞条件及围岩稳定条件差。隧洞洞室主要工程地质问题为围岩稳定问题，而且比较突出，对软岩洞段应进行有效支护处理。隧洞基本位于地下水位线以下，但地下水活动微弱，局部洞段存在沿裂隙有渗水、滴水，暴雨后少量涌水现象。

2灌浆材料

水泥：按照设计要求选用P.O 32.5普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过80 μm方孔筛，其筛余量≤5.00%。对所用水泥应严格防潮并缩短存放时间，受潮结块的水泥不得使用，出厂期超过三个月的水泥不得使用。水：灌浆用水满足混凝土拌和用水要求，温度≤40℃。砂：工程的灌浆浆液采用纯水泥浆液灌注，若需掺砂，必须选用质地坚硬且粒径≤2.50 mm，细度模数≤2.00，SO3含量＜1.00%（以重量计），含泥量≤3.00%（以重量计），有机物含量≤3.00%（以重量计）。掺和料：灌浆用掺和料必须经监理人批准后，方可在水泥浆液中掺入砂、黏性土、粉煤灰、水玻璃等掺和料。各种掺和料的质量要符合SL62—94第2.1.6条规定，其掺入量应通过试验确定。外加剂：灌浆必须经监理批准后，方可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及批准的其它外加剂。各种外加剂的质量要符合规范要求，其最优掺加量应通过室内试验和现场灌浆试验确定。所有能溶于水的外加剂要以水溶液的状态加入。

3灌浆试验

3.1在正式进行灌浆前，在导流洞进出口各选一单元、隧洞内选取一段（含Ⅳ、Ⅴ类围岩各一部分）作生产性固结灌浆试验。

3.2在试验结束后一个月以内提交试验报告，报告内容包括：①灌浆原材料品质鉴定资料及浆液配比试验资料；②灌浆试验段的工程地质资料；③钻孔及钻孔测斜、压水、制浆、灌浆资料；④检查孔资料及岩芯评价；⑤分序灌浆成果分析和检查孔一览表；⑥单位透水率与单位注入率变化规律分析；⑦钻孔功效与经济评价；⑧建议灌浆参数；⑨结论；⑩工程照片及其他资料。

3.3灌浆试验验收工作由业主组织监理、设计、施工等单位组成验收小组进行，灌浆试验报告经审查批准后，方可进行正式生产性灌浆。

4固结灌浆施工工艺

4.1施工工艺流程

固结灌浆工艺流程：钻孔→洗孔和压水试验→灌浆→封孔

4.2钻孔

利用灌浆台车作为施工平台，采用100B型潜孔钻或TY28型手风钻造孔，隧洞回填灌浆孔可兼做固结灌浆孔，待回填灌浆结束7 d后，在原位重新钻孔，冲洗后进行固结灌浆。进出口底板固结灌浆应在底板混凝土达到70%设计强度后方可进行。钻孔孔位偏差控制在20 cm以内，开孔角度偏差≤2°，孔径≤38 mm，孔深应满足设计要求。

4.3钻孔冲洗及压水试验

钻孔结束，采用压力水对钻孔、裂隙进行冲洗，待孔口回清水为止，孔内岩屑残留厚度≤20 cm。冲洗压力为灌浆压力的80%，若该值＞1.00 MPa时，采用1.00 MPa。

固结灌浆灌前简易压水试验必须报批确定。简易压水试验采用单点法，试验压力值为该段最大压力值的80%，但最大值不超过1 MPa，压水时间20 min。

4.4灌浆

①灌浆方法：固结灌浆采用孔口封闭、孔内循环的纯压式灌浆工艺。灌浆塞塞在底板或盖重混凝土内。灌浆孔优先采用单孔灌浆，当相邻孔发生串浆或吸浆量较小时，可采用多孔并联灌注，并应控制压力，只允许同一环上的灌浆孔并联灌注，孔数为两个，孔位保持对称。②灌浆次序：灌浆孔统一编号，按环间分序环内加密的原则进行。③浆液水灰比及灌浆压力：采用1：1、0.80：1、0.60：1三个比级，浆液采用比重计校准测量浓度，固结灌浆压力为0.50～1.20 MPa。④灌浆分段：孔深在基岩段长度＜6 m时，可全孔一次灌注；孔深在基岩段长度＞6 m时应采用分段灌注。⑤浆液变换：一是当灌浆压力保持不变，注入率均匀减少时，或当注入率保持不变，压力均匀上升时，灌浆应持续进行，不得改变水灰比；二是当某一级水灰比的注浆量超过300 L，灌浆压力及注入率均无明显改变时，浆液可加浓一级。变浆后如压力突增或注入率突减，应立即查明原因，进行处理；三是当注入率＞30 L/min时可视具体情况适当越级变浓。⑥灌浆结束标准：在规定压力下，当注入率＜1 L/min时，继续灌注30 min即可结束。⑦封孔：灌浆孔和检查孔结束后，应排除孔内积水和污物，采用“全孔灌浆法”进行封孔，孔口处理。过流面：待灌浆孔清理完毕后，采用水灰比为0.50：1的浓浆进行封孔，封孔灌注压力为该段最大灌浆压力，灌注完成后，按要求进行封孔；其他部位封孔：封孔灌浆水灰比为0.50：1，灌浆压力为该孔最大灌浆压力。封孔完成后将孔口抹平。⑧灌浆记录及监测：采用测记灌浆压力、注入率等施工参数的自动记录仪。在每一灌浆单元设置抬动观测孔，洞身段设置在变化较大的直墙中部，灌浆过程中加强抬动观测，当变位＞0.20 mm时，应立即降低灌浆压力。

5特殊情况处理

5.1灌浆过程中发现串浆时，采用以下办法处理

一是如被串孔正在钻进，应立即停钻。二是串浆量≤1L/min时，可在被串孔内注入水流。三是串浆量较大时，尽可能与被串孔同时灌注。但应注意控制灌浆压力，防止岩体及混凝土衬砌抬动。当无条件同时灌注时，应封堵被串孔，对灌浆孔继续灌注，直到灌浆结束，立即扫开被串孔清洗再进行灌浆。

5.2灌浆施工必须连续进行，若因故中断，宜按下列原则进行处理，并作记录

①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。②若中断时间＞30 min，应设法冲洗钻孔，如冲洗无效，则应扫孔重新灌注。③恢复灌浆后，开始应使用中断前的水灰比。如吸浆量相似或略有减少，则应逐渐加浓浆液，直至灌浆结束。如吸浆量较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，则认为该灌浆段不合格。

5.3在有涌水的孔段灌浆时，可采取下列措施

一是灌浆前应测定涌水压力和涌水量；二是尽量缩短灌浆段长；三是灌浆结束后屏浆时间≥2 h；四是待凝时间≥48 h。五是必要时可在浆液中掺速凝剂。

5.4特殊孔段的灌浆

大耗灰量灌浆难以结束时，应采用下列措施：低压、浓浆、限量、限流、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液。

6固结灌浆质量检查

采用钻孔压水试验成果为主，结合灌浆资料、钻孔取芯等综合评定。采用单点压水试验方法进行检查，其检查孔的数量为灌浆孔总数的5.00%，检查结束后进行灌浆和封孔。检查孔的布置，由监理、设计、施工单位依据灌浆资料、施工情况现场确定。检查孔的岩芯采取率＞85%，并进行地址描述，岩芯应妥善保管。固结灌浆的压水试验检查，其孔段合格率应在80%以上；不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%，且不集中，灌浆质量可认为合格。

7质量保证措施

7.1设备质量保证

成立设备检修小组，检修人员实行跟班作业，发现问题及时排除，规定定期检查、检修、保养制度，确保施工设备安全正常运行。

7.2灌浆材料质量保证

灌浆材料（水泥）符合国家规范标准，每批水泥都有出厂产品检验报告；灌浆水泥在使用过程中注意防潮，不使用受潮结块的水泥，水泥出厂至使用期≤3月。

7.3灌浆施工过程中质量保证

灌浆施工过程中，实行现场技术员全程跟班制，严格把握灌浆施工质量，加强监督与指导灌浆施工，配合监理进行灌浆验收与签证工作。

7.3.1严格执行“三检制”

作业班组施工人员，对完成的工序进行“初检”；作业队技术员负责完成工序的“复检”，并提交施工记录；项目部质量管理部专职质检员进行“终检”，并向监理单位提交质量检查记录，申请监理验收。各级质检人员必须在质检合格证上签字认可，上道工序不合格不得进行下道工序。灌浆工程属于隐蔽工程，单孔验收前，由作业班组做好相关记录；作业队技术员保证资料的内容完整、数据准确；然后由项目部质量管理部质检人员审核，各方面资料准备齐全后报请监理验收。

7.3.2施工中加强对不良地质段的检测工作，认真研究，作好切实可行的施工措施，确保施工质量达到设计要求。

8结语

当前水利工程施工灌浆技术手段是实践当中相当常见并且价值相当巨大的技术手段之一，灌浆施工的应用前景和应用领域都十分广阔，严格落实施工中固结灌浆工艺要点，有助于提高工程的质量，因此要加强灌浆施工技术在实际施工中的运用。

（责任编辑：韦诗佳）

中图分类号：TV543.3

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）05-0058-02

收稿日期：2016-01-22