水工隧洞设计中的回填灌浆施工工艺研究

朱智元

摘 要：水利工程在施工过程中对隧洞回填普遍会采取灌浆技术，这是水利工程解决基础工程问题的基本手段之一，这项技术的应用可以高效地保障水利工程建设的隧洞质量，同时灌浆也有利于加固隧洞的安全性，避免施工过程中出现一些不必要的事故。基于此，提出水工隧洞设计中的回填灌浆施工工艺研究，具体包括水工隧洞设计中回填灌浆的浆液制作，灌浆分区、分序，确定回填灌浆布孔范围，质量检查、封孔。

关键词：水工 灌浆 施工

高压回填灌浆是利用高压技术将浆液灌进岩石或土层的裂缝或破裂带，以便提高岩体的综合稳定性与抗变形、侵蚀能力的灌浆方法。采取钻孔或置入的孔管，向地下或建筑物体中的孔隙灌进一种或几种浆液，这种浆液最后会形成一种具备一定强度与阻水性的结石，这样的工程施工工艺就叫做回填灌浆法。回填灌浆技术作为一项应用性较强、推广范围极其广泛的工程利用技术，已经被广泛的应用在矿山、水坝、水工隧道、地铁交通、桥梁、土木工程等各个领域，主要用于降低岩体的渗水性、增加其强度或减小地基岩体的压缩性。为了更好地实现预期目标，钻机将灌浆孔钻到预先准备好的土层以后，将浆液以压力的方式缓慢注入，直至浆液点周遭的孔隙或破裂带被浆液回填到符合设计要求为止。同时，灌浆技术也经常被用来修复、整理各种建筑物的裂缝。

1.水工隧洞设计中回填灌浆的浆液制作

回填灌浆所需的原材料以及制浆所使用的水泥必须保证是新鲜水泥，受潮、结块或者是出厂时间已经超过2个月的水泥都不得应用在施工中。搅拌水需要利用地下水，且必须符合水利工程搅拌和用水的相关标准，不含油污、污泥等杂质，其pH 值与矿物质含量等必须符合国家规定标准，拌浆水的温度不得低于60℃。混凝土的管片衬砌在完成安装以后，管片和基地围岩之间出现自下而上逐渐变大的圆弧形缝隙。根据设计的要求，该缝隙充满砾石、泥沙以后，必须马上从管片环下方到上部逐渐灌浆，浆液性质必须满足低粘度、高渗水性，以便其抗压强度可以达到设计要求。另外，两套相对独立的灌浆系统被安装在相关套设备的尾部，这样当水泥被特制的罐车运进隧洞内后，利用传输系统可以将其快速、有效的输进制浆机中，与此同时，电子秤必须根据相关配合比例将各种原材料进行自动秤重，制备好的浆液利用自动操作放入搅拌机内，最后由灌浆泵通过高压输管注入各个灌浆孔，各个灌浆孔所需注入浆液的体积、水泥的会亮、灌浆的压力、灌浆的流速以及灌注所用的时间等一系列参数，都可以设置在恰当的时间段内，利用灌浆记录仪进行跟踪记录。具体的过程见图1。

需要说明的是，灌浆浆液采取415#抗硫酸盐型水泥，利用100mm方孔筛的筛余量小于3%，拌浆桶采取高速搅拌机，其转速规定为1 500转/min，储浆桶采取YPJ-890型多层立式搅拌机，高速搅拌机内水泥浆液进筛后迅速放入低速搅拌桶内，而浆液浓度采取重量比为4：1、3：1、2：1、1：0.5、0.5：0.25、0.1：0.2共6个等级，利用相关运算确定各个等级的浆液配合比例，施工过程中为精准定量，同时便也为了便于施工操作，水泥应以整袋量加人，不足整袋量必须过台秤进行准确的称量。水泥浆液的配制必须严格控制水、灰比例，施工过程中可以根据土壤性质以及室内实验数据初步完成，之后再根据实际场地的施工状况进行二次修改。

2.灌浆分区、分序

灌浆浆液采取孔口循环、孔内压力式的方法对全孔进行一次性的灌浆法，灌浆机则采取BW-530型泥浆泵输送浆液。止浆塞利用挤压式复合材料塞，灌浆管使用高压钢编管。灌浆压力根据设计和工程相关具体的要求去施工，回填灌浆采取0.1-0.4MPa。顶拱回填灌浆需要分区段去进行，每个区段的具体长度不应该大于3个衬砌段。灌浆分一序孔与二序孔两个序孔，二序孔中还包括顶孔。一序孔完成灌浆工作48小时以后再进行二序孔灌浆。低位孔灌浆的时候，高位孔可以用于排水、排气等。当高位孔排出大量的浓浆以后，可将低位孔进行堵塞，改从高位孔处进行灌浆处理，根据这个顺序继续直至结束，同时也要做好必要的灌浆记录，作为停灌工作的依据。另外需要注意的是，当高位灌浆孔有浆液流出的时候，此时就需要及时更换灌浆管连接至此串浆孔，从串浆孔输入浆灌注，灌浆手法同上述。而对于无浆液流出的孔，只需要做好单独进浆灌注工作即可。

3.确定回填灌浆布孔范围

在施工以前，必须严格根据施工方案的具体要求对钻孔进行标记，利用专业的YT-91型凿岩机钻孔。钻孔中绝对不可以忽略一些细节性的小问题，比方说孔径、孔深的大小以及长短、质量等，一旦钻孔不符合施工设计方案的相关标准，就需要使用C20 砼砂浆填充。孔点的设置和钻孔是水工隧洞进行回填灌浆顺利完成的基础与前提条件，隧洞钻孔施工采取手握式风钻从预设管道中钻孔，钻孔的孔径不得小于40mm，孔深进入岩体15cm深，钻孔过程中仔细记录孔的厚度以及空腔大小;遭遇大的塌方地段时，钻孔深度有必要适当加深，确保钻孔穿过混凝土喷射体。实际表明，砌体和隧洞围岩之间产生孔隙的主要原因是施工衬砌混凝土没有完全填满以及施工后混凝土进行一定程度的收缩而形成。封拱时，当混凝土入土后尚处在限流状态下，借助自重下落的物理作用，普遍来说断面两边与底拱很容易被填满，加上凝固中地下水逐渐上升，缝隙自然出现在顶拱区域内。至于混凝土出现一定程度的收缩主要是由于干缩与温差的影响，一般水工隧洞洞体在地下埋藏较深，当洞内水分充沛，干缩较少的时候，可以不考虑收缩的原因。所以回填灌浆布孔方位主要集中于拱顶与腰部位置。

4.质量检查、封孔

封孔时将喷浆管放在距离孔底大约0.5m处，用泥浆泵压进0.5：1的濃水泥浆，并把孔内的水与稀浆全部清理出来，待孔口返出浓浆时立刻停止注浆，安装止浆塞后，继续灌注0. 5：1的浓浆，进行封孔;在灌浆结束7天后才可以继续进行回填灌浆的质量检查，需要注意的是，若是在标准压力下，开始12min后的注入量并没有超过15L，则此次灌浆视为合格。对于灌浆结束条件具体参照表1。用于回填灌浆的水泥必须确定是由国家规定要求的物质部门提供的。使用水泥必须有相关材质证明或出厂合格证，各项指标严格符合国家标准。其它材料也必须根据采购流程的一系列要求去进行采购，保证选择合格的生产厂家。全部原材料在进入场地后都需要进行验收与质量抽检，合格后才可以入库，并填写验收和抽检记录表格。

5.结束语

本文对水工隧洞设计中的回填灌浆施工工艺进行分析，依托水工隧洞设计的相关应用机制，根据回填灌浆施工工艺的要点分析，实现本文研究。希望本文的研究能够为水工隧洞设计中的回填灌浆施工工艺的方法提供理论依据。

参考文献：

[1]张社祥，丹建军，成益洋.水工隧洞的灌浆施工技术探讨[J].科技创新与应用，2018，（35）：115-116.

[2]王英杰.龙凤山水库输水洞回填灌浆施工技术的应用[J].水利科技与经济，2019，（2）：184-185.