淺談HSC超細水泥在隧洞止水注漿中的應用

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局， 沈陽 110166)

淺談HSC超細水泥在隧洞止水注漿中的應用

李陽

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局， 沈陽 110166)

在隧道施工過程中不可避免地會出現淋水段作業(yè)，在這種情況下為保證施工安全通常采用止水灌漿，由于巖體比較破碎，存在大量節(jié)理裂隙，而普通水泥注漿受顆粒粒徑制約，不能很好封堵一些微小裂隙，致使注漿后仍然存在地下水通道，導致滲滴水。本文論述了在大伙房水庫輸水工程中，使用超細水泥(HSC)進行隧洞止水灌漿的原因、方案及主要施工工藝流程。實踐證明該方案可行，可在同類工程中推廣。

隧洞灌漿； 滲水； 超細水泥

1 工程概況

大伙房水庫輸水工程(51+390～51+965)段圍巖為太古代混合巖，顏色呈灰褐色,中硬巖，新鮮巖～強風化,巖體完整性差。斷層由碎裂巖及斷層泥組成，富水，且地下水加劇，圍巖失穩(wěn)，斷層寬1～2m，斷層影響帶內巖體中硬，微風化，顏色為紫紅色；受斷層影響，本段局部圍巖失穩(wěn)造成坍塌掉塊，綠泥石化現象嚴重；地下水呈滴水～線流,對洞室穩(wěn)定有較大影響；洞室總體不穩(wěn)定。

該段圍巖開挖后曾用普通水泥進行止水注漿，注漿后地下水狀況與注漿前對比見表1。

表1 注漿前后對照

普通水泥止水灌漿止水效果不佳，其主要原因歸結如下：

a.由于巖體比較破碎，存在大量節(jié)理裂隙，而普通水泥注漿受顆粒粒徑制約，不能很好封堵一些微小裂隙，致使注漿后仍然存在地下水通道，導致滲滴水。

b.普通水泥注漿過程中，水泥隨著凝結硬化，體積會產生收縮，出現微小裂隙，這些裂隙形成地下水通道，造成注漿后滲水或滴水。

2 灌漿施工的原因及方案

洞室滲滴水對后續(xù)襯砌施工有以下幾個方面的不良影響：

a.混凝土表面滲水將影響襯砌外觀質量，需對滲水部位處理，處理過程將耗費大量人力財力。

b.混凝土澆注過程中，由于出水點的地下水進入澆注倉面，致使混凝土水灰比發(fā)生變化，影響襯砌混凝土強度質量。

c.混凝土內部存在一些滲水通道，主要是由水泥石中或水泥石與砂石骨料接觸面上各種各樣的縫隙和毛細管連通起來形成的。這些通道在壓力水作用下，將形成連通的滲水通道，造成混凝土表面滲水。

d.襯砌前需對出水部位掛透水管進行引排處理，造成作業(yè)循環(huán)時間增加，影響襯砌施工進度。

對此，計劃對該段采用超細水泥(HSC)注漿材料進行止水灌漿。HSC注漿材料相對于普通水泥的不足有如下優(yōu)點：

a. HSC注漿材料顆粒細度相對于普通水泥更高，能更好地對微小裂隙進行填充封堵，達到好的止水效果。

b. HSC注漿材料相對于普通水泥具有微膨脹性，可避免收縮引起的裂縫，有更理想的止水效果。

c.普通水泥終凝時間為6h左右，而HSC水泥則可在數分鐘到數小時之間任意調整，有較好的可控性。

d.相對普通水泥，HSC水下不分散性更好，使材料的使用效率更高。

3 施工工藝流程

該段HSC灌漿施工工藝流程，見圖1：

圖1 施工工藝流程圖

3.1 材料運輸

在洞外先通過人工方式將注漿材料搬運到材料汽車上，再用材料汽車將HSC注漿材料運至施工地點，最后施工人員將注漿材料卸下并堆放整齊。

3.2 圍繞節(jié)理裂隙或出水點鉆設注漿孔

按照以往的施工經驗，結合該段圍巖出水情況，若只對出水點進行注漿，很難取得較好的注漿效果，對此就必須擴大鉆孔注漿面積。

3.2.1 鉆孔機具

鉆孔采用YT-28型風鉆，高壓風源由3m3/min空壓機提供。

3.2.2 孔位布置

節(jié)理裂隙止水灌漿鉆孔布置是根據現場情況在節(jié)理兩側隨機布孔，孔深4.0m，孔徑56mm。布孔示意圖見圖2。

圖2 節(jié)理裂隙出水注漿鉆孔布置

3.2.3 鉆孔的清洗

在灌漿開始前，用水(水壓1MPa)或高壓風對所有灌漿孔進行清洗，沖洗時將剛性塑料軟管插入孔底，打開高壓水或風，一邊沖洗一邊將軟管緩慢拔出，將孔內徹底沖洗干凈。

3.3 用堵漏劑封堵節(jié)理裂隙

為了使節(jié)理裂隙注漿更加有效，在注漿前對張開的節(jié)理進行封堵，封堵采用速凝型防水堵漏材料—堵漏靈對裂隙進行封堵。

3.4 安裝注漿管和孔口封閉器

3.4.1 帶有孔口封閉器(機械膨脹式灌漿塞)的注漿管的制作

機械膨脹式灌漿塞主要由頂管、芯管、橡膠塞等組成，頂管和芯管均采用無縫鋼管制作，膠塞采用優(yōu)質橡膠加工制作。結構形式見圖3：

圖3 機械膨脹式灌漿塞示意圖

3.4.2 安裝注漿管

注漿前先將注漿管深入灌漿孔內，至剛剛露出壓緊螺母為止，旋緊機械膨脹式灌漿塞的壓緊螺母，使膠塞膨脹卡緊。

3.5 拌制HSC注漿漿液

3.5.1 HSC技術指標

平均粒徑：6～8μm；

比表面積(m2/kg)：≥700；

流動度(min)：≥380；

水下不分散性(pH)：≤10；

結石率(%)：≥98～100；

抗壓強度：1d—8MPa；3d—12MPa；

3.5.2 HSC材料要求

除有特殊要求外,本灌漿材料不能與其他灌漿材料混用；產品在運輸與儲存時，不得受潮和混入雜物，且應與不同種類的產品分別堆放，不得混雜。在正常倉儲條件下，袋裝產品儲存期為三個月，超過或受潮結塊時應重新進行性能檢驗，合格后方可使用。

3.5.3 拌制HSC漿液

a.漿液拌制設備采用ZJ-400型高速攪拌機進行漿液制備。

b.制漿材料必須稱重，稱重誤差應小于5%。

c.按水泥單液漿配制方法，先加水后加料拌制。漿液必須攪拌均勻并測定漿液濃度。

d.拌制HSC(含水細砂型)材料的水灰比為0.6和0.8(重量比)兩種配比，制漿機轉速1200～2000r/min，漿液攪拌時間2～3min；如果使用低速攪拌機，則攪拌時間不低于10min方可結束攪拌。

e.監(jiān)測攪拌機內的漿液量，只要攪拌機內還有較多漿液，且灌漿泵還正在以慢速高壓輸出，就不開始新一批料的拌和，攪拌機內的拌和料應始終盡可能保持新鮮。

f.若用熱水制漿，水溫不得超過40℃。

g.灌漿停頓較長時間后，在開始繼續(xù)灌漿之前，要求徹底清洗所有的設備和輸送管路。

3.6 注漿

3.6.1 灌漿方法

采用純壓力式注漿，通過逐步提升注漿壓力，將漿液注入節(jié)理縫隙，通過對節(jié)理縫隙的填補達到止水效果。

3.6.2 灌漿機具設備

灌漿采用SCB6-10型注漿機。

3.6.3 灌漿材料

HSC水泥漿液。

3.6.4 灌漿壓力

灌漿壓力0.3～0.6～0.9～1.2MPa逐級增加。

3.6.5 灌漿次序

應遵循由外而內、由下而上的注漿原則，最終收口于出水點位置。

3.6.6 灌漿結束標準

在灌注的過程中當灌漿壓力達1.2MPa且流量小于0.4L/min時，再持續(xù)灌注10min即可停灌。

3.6.7 特殊情況的處理

a.串漿：如幾個孔出現串漿，串漿孔又具備灌漿條件時，可同時進行灌漿。否則應封閉連通孔中的灌漿塞閥。

b.灌漿中斷：灌漿應連續(xù)進行，如因故中斷，應及早恢復灌漿，否則應根據實際情況，對鉆孔進行沖洗或掃孔后恢復灌漿，恢復灌漿的壓力可采用中斷前的數值。

c.灌漿段注入量大，灌漿難于結束時，應控制漿液的膠凝時間、擴散度等參數或采取限壓、限量、間歇灌漿等措施。

3.6.8 灌漿質量標準

a.裂隙或出水點能夠達到面滲或間斷滴水的效果即可認為灌漿質量達標。

b.所有鉆孔、灌漿資料均應參照有關規(guī)程、規(guī)范要求整理歸檔。

3.7 封孔

在對出水部位進行灌漿止水處理以后，用錨固劑對灌漿孔進行封孔處理。

4 灌漿材料及設備

4.1 灌漿材料

主要為HSC(含水細砂型)、堵漏靈、止?jié){塞。

4.2 灌漿設備(見表2)

5 灌漿結果

HSC注漿材料顆粒細度相對于普通水泥更高，能更好地對微小裂隙進行填充封堵， 同時HSC注漿材料相對于普通水泥具有微膨脹性，可避免收縮引起的裂縫，有更理想的止水效果。

表2 灌漿設備一覽

6 結 論

HSC水泥灌漿在大伙房水庫輸水工程淋水段中已經得到充分的推廣，實踐證明該方案是可行的，希望同類工程能夠借鑒。

[1] SL 62—94 水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范[S].

[2] SL 25—92 水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程[S].

[3] SD 105—82 水工混凝土試驗規(guī)程[S].

[4] DL/T 5100—1999 水工混凝土外加劑技術規(guī)程[S].

[5] SL 264—2001 水利水電工程巖石試驗規(guī)程[S].

[6] JGJ 63—89 混凝土拌和用水標準[S].

OnApplicationofHSCSuperfineCementinTunnelWaterSealingbyGrouting

LI Yang

(Liaoning Province Dahuofang Reservoir Water Diversion Project Construction Bureau, Shenyang 110166, China)

Water drenching section operation cannot be avoided in tunnel construction process. Water sealing by grouting is usually adopted in order to ensure safe construction under the condition. Since the rock is fractured, there are a lot of joint fissures. While ordinary cement grouting is limited by particle size, and some tiny cracks can not be well plugged, thereby there is still underground water channel leading to water dripping after grouting. In the paper, reasons, plan and main construction process flow of using HSC for tunnel water sealing by grouting in Dahuofang reservoir water diversion project are described. Practice proves that the plan is feasible, which can be promoted in similar projects.

tunnel grouting; water seepage; HSC

TV42

A

1005-4774(2014)11-0010-04