輸水工程隧洞固結灌漿水泥灌入量分析

馬曉明

(遼寧石佛寺供水有限責任公司，遼寧 沈陽 110166)

1 概況

固結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，施工質量是通過施工過程中的施工數據和質量檢查孔、資料來體現的。針對隧洞工程施工標段出現單孔注灰量大甚至個別孔達到2t以上、施工不規(guī)范、灌漿記錄數據造假等情況，筆者對上述隧洞灌漿施工情況、各類圍巖真實吃漿量、灌漿中存在的問題進行了調查。

自2014.7.5—2014.7.15，對施工二標5#洞出口鎖口段的8個孔、6#洞中部位置的15個孔、施工一標3#洞洞口和中部位置各2個孔進行現場檢查、旁站和記錄。

固結灌漿數據調查結果見表1。

2 調查結果分析

本次調查的27個灌漿孔具有代表性。從灌漿開始的進漿時間、灌漿壓力變化、流量變化、定漿、封孔等，都如實記錄，數據真實可靠。

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

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。

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

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

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

12個孔全部為1序孔。

經過現場察看，調查者分析，水泥灌入量在2t左右及以上的灌漿均不正常。原因如下：

(1)有相當大的一部分灰量進入到孔周圍甚至達到5m以外的錨噴混凝土層與巖面間的空隙內，起到了回填作用，實際并沒有達到固結圍巖作用。

(2)灌漿起初，鋼拱架邊、錨噴混凝土裂隙處，串冒漿嚴重，直接導致灰量消耗。間接反映了噴錨混凝土的質量問題。

(3)底中部位灌漿吃漿量普遍大，符合隧洞拉底過程中巖石爆破的規(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，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

本次調查的27個灌漿孔中，水泥灌入量在1.0～1.5t左右的達到畢漿標準的孔位有2個，占總孔數的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 某重點輸水工程隧洞固結灌漿數據調查匯總表

(1)5#洞口腰中線部位的2序孔，灌入量1731kg。灌漿過程中，先期周圍冒漿，然后沿腰線串漿，長度達5m，隨著灌漿壓力上升，在洞口外發(fā)現了反漿、冒漿現象，經過反復循環(huán)停、灌及漿液變換和封堵，達到了畢漿標準。

(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。灌漿過程中，沿兩側鋼拱架處串冒漿液嚴重，幾次封堵后也能達到畢漿標準。經與其同排的其它孔(其它孔的水泥灌入量均超過1.5t)相比較，調查者分析，此排所處的位置除了錨噴混凝土的質量原因外，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

本次調查的27個灌漿孔中，水泥灌入量在1.0～1.5t左右的達到封孔標準的孔位有3個，占總孔數的11%，全部為1序孔。其中，距5#洞口Ⅴ類圍巖部位的為2個，具體位置為頂拱左側(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，具體位置在左腰中。調查分析認為：

(1)洞口部位的2個孔處于強風化-弱風化地質地段(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，應要求操作人員遵循間歇續(xù)灌的原則，吃漿量會減小很多。

(2)距洞口處20m的孔位水泥灌入量為941.6kg，位于頂拱左側。從灌漿過程中看：在施灌時，頭一槽漿吃漿流量大(10分鐘)，經過變槳，后來流量保持正常，壓力穩(wěn)步上升并趨于穩(wěn)定，沒有跑冒漿現象。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。灌漿過程中，沒有跑冒漿現象，壓力穩(wěn)步上升，灌1小時后，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

本次調查的27個灌漿孔中，水泥灌入量在0.6～0.8t左右的達到封孔標準的孔位有3個，占總孔數的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。調查分析認為：

(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，為隊伍和設備整改前施灌，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

本次調查的27個灌漿孔中，水泥灌入量在0.02～0.3tt左右的達到封孔標準的孔位有7個，占總孔數的26%。其中水泥灌入量在0.03t以下的有2個，0.1～0.2t之間的有2個，0.2～0.3t之間的有3個。從灌漿分序上看：1序孔有3個，2序孔有4個；從圍巖分類上看：位于Ⅳ類圍巖段的孔位有4個，位于Ⅴ類圍巖段的有3個。調查分析認為：

(1)上述孔位灌漿除3#洞的兩個孔外，其余5個孔正常。

(2)3#洞7月9日施灌完成的2-Ⅰ-1孔，開始時封堵不嚴，跑漿。盡管灌入量不大，但數據不真實。此次給予列出，說明此孔吃漿量會更少。

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

3 原因分析

經調查分析后得出輸水工程隧洞固結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)；大循環(huán)將管路中間設置三通管，三通管的其中一個流回攪拌桶(3#洞，實施調查前發(fā)現)；每槽漿液濃度降(偏)低(3#洞口、6#洞口發(fā)現)；變漿過程中舊漿液不廢棄(3#洞發(fā)現)。

(2)設計上待凝沒有標準，為主要因素之二。有些孔位，吃漿量大，是因為在待凝標準上沒有明確規(guī)定。

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

(4)不良灌漿習慣，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)；攪拌桶內直接加水稀釋(3#洞發(fā)現)；高速攪拌桶內工人偷懶少加水泥(3#洞發(fā)現)；灌漿作業(yè)人員和技術人員不熟練(3#洞發(fā)現)；灌漿時間不足(5#洞發(fā)現)；不安抬動裝置(5#、6#洞發(fā)現)。1序、2序孔灌漿間歇時間不夠或沒分序分段造成串漿(3#洞)。

(5)其他因素。不按操作規(guī)程施工(3#洞)；個別造孔深度達不到設計要求(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行洗孔，數據造假(3#、5#、6#)；現場管理混亂、管路布置凌亂、亂中取巧現象嚴重(3#洞)；現場監(jiān)理嚴重不負責任(3#洞)；水泥空袋管理失控(3#洞)。停灌、復灌間歇時間不夠(各洞)。

4 應對措施

(1)檢查灌漿設備及管路走向，嚴查造假行為。整頓灌漿施工隊伍，規(guī)范灌漿施工行為，不定期進行突擊檢查?，F場查實后根據情節(jié)輕重按合同規(guī)定給予罰款、返工處理措施。

(2)現場監(jiān)理負起責任。要求對每一孔，從定孔，造孔、洗孔，漿液拌制、濃度、施灌壓力、施灌時間、變漿、待凝、定漿、封孔、抬動觀測等操作環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，杜絕造假、操作不規(guī)范行為。

(3)針對特殊孔位，設計單位借鑒經驗，制定灌漿細化標準。

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

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

(6)對進場水泥數量和空袋進行管控。對進場水泥數量進行登記，對空袋進行現場階段查實。

5 結語

本文針對固結灌漿施工中存在的問題，從灌漿水泥灌入量入手，通過對灌漿施工過程中的灌漿數據進行實時調查分析，結合輸水隧洞工程建設管理經驗，提出了灌漿質量事中監(jiān)督控制方法，進而保證灌漿質量和計量處于受控狀態(tài)。對提升輸水隧洞工程質量和施工效率有非常重要的實際意義，為其他類似工程提供了借鑒。同時得出以下結論。

(1)實行灌漿施工階段動態(tài)化管理，落實建設管理措施，對于確保工程實體質量起到關鍵作用。

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