金安橋水電站導流洞灌漿施工技術

朱興廣

（遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003）

1 概 述

金安橋水電站導流隧洞灌漿工程包含進出口及洞身段固結灌漿、回填灌漿，該工程的主要灌漿材料采用PO42.5級普通硅酸鹽水泥。

1，2號導流洞進口段巖性以玄武巖夾火山角礫熔巖及凝灰?guī)r為主，巖體以鑲嵌碎裂結構為主，凝灰?guī)r分布于進口頂拱，穩(wěn)定性較差；洞身段巖性為玄武巖夾火山角礫熔巖，巖石微風化-新鮮，巖體以塊狀結構，次塊狀結構為主，部分鑲嵌碎裂結構，圍巖總體穩(wěn)定性較好。

2 施工布置

2.1 制漿與供漿

為實現(xiàn)快速準確地制、供漿，施工中采用集中制漿。集中制漿站設在進水塔上方的上壩公路旁。制漿站的貯存水泥能力為100 t，制漿能力為15 m3/h。集中制漿站以高速攪拌機制漿，所制漿液經(jīng)供漿管路泵送至施工面上的立式低速雙桶攪拌機內(nèi)，供灌漿使用，漿液輸送流速控制在1.4～2.0 m/s之間。集中制漿站的制漿材料均準確稱量。

2.2 排污系統(tǒng)

導流洞內(nèi)施工時，在洞內(nèi)設分級集水井，采用污水泵通過4寸排污管路排出。洞口以外設沉淀池，污水經(jīng)沉淀過濾后經(jīng)由管路排入下游圍堰外。

2.3 鉆灌臺車

鉆灌臺車采用10號熱軋槽鋼和10號熱軋角鋼加工而成，臺車鋪設三條運行軌道，靠卷揚實現(xiàn)平移和升降。鉆灌臺車無法到達的部位，采用搭設鋼管腳手架灌漿作業(yè)平臺。灌漿作業(yè)平臺周圍設明顯警告標志。

3 灌漿試驗

3.1 室內(nèi)試驗

水泥試驗。對于灌漿用水泥在使用前抽取樣品進行試驗，性能滿足技術要求。

漿液試驗。用于現(xiàn)場試驗、施工的水泥漿液水灰比及摻合料、外加劑等品種及其摻量進行以下項目的試驗。

1）漿液配制程序及攪拌時間。

2）漿液密度或比重測定。

3）漿液的流動性。

4）漿液的沉淀穩(wěn)定性。

5）漿液的凝結時間，包括初凝和終凝時間。

6）漿液結石的容重、強度。

3.2 現(xiàn)場灌漿試驗

3.2.1 試驗目的

1）通過試驗獲得孔距、漿液水灰比、灌漿壓力等試驗參數(shù)用以指導施工。

2）通過試驗選擇合理的施工工藝。

3）通過試驗檢驗擬投入設備、材料的適用性。

4）通過試驗獲得具有指導意義的試驗成果。

3.2.2 固結灌漿試驗

1）試驗地段的選擇。在1號導流洞身處先期混凝土澆筑完成并且強度達50%設計強度后，選取具有代表性的地段進行固結灌漿試驗。按設計要求布設孔位、孔深、孔距、排距，選定24個試驗孔分4組進行不同灌漿壓力的試驗。試驗區(qū)設有抬動觀測裝置，壓水試驗、灌漿過程進行抬動觀測。

2）試驗施工工藝。①施工程序：埋設抬動觀測裝置→Ⅰ序固結孔鉆孔→Ⅰ序固結孔灌漿→Ⅱ序固結孔鉆孔→Ⅱ序固結孔灌漿→灌漿效果檢查。

②鉆孔：鉆孔選用MZ120-1型風動沖擊鉆機，孔徑φ60 mm，檢查孔選用SGZ-IB型地質(zhì)鉆機進行取芯，孔徑φ75 mm。孔間排距3 m，深入基巖5 m。施工前由技術員按設計圖紙進行準確放點，并標示孔位及編號。

③洗孔和壓水：鉆孔結束后，用壓力水洗孔，至回清水10 min后結束。洗孔要求單孔不少于30 min，串通孔不少于2 h。洗孔壓力為灌漿壓力的80%。然后對每孔進行單點法壓水試驗，壓力為灌漿壓力的80%，以了解巖石的透水率。

④灌漿：固結灌漿選用SGB6-10型三缸柱塞灌漿泵。灌漿按環(huán)間兩序，環(huán)內(nèi)兩序加密的原則施灌。

固結灌漿采用孔內(nèi)循環(huán)全孔一次灌注的方式。根據(jù)地質(zhì)縱剖面圖所示地質(zhì)情況，選取灌漿水灰比為 3∶1，2∶1，∶1，0.5∶1(重量比) 及 2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1(重量比)兩組比級。

固結灌漿在規(guī)定壓力下，當注入率不大于0.4 L/min，群孔灌漿不大于0.8 L/min時，繼續(xù)灌注30 min即可結束。固結灌漿試驗參數(shù)見表1。

⑤封孔：采用“壓力灌漿封孔法”進行封孔，機械封孔后再用人工拌水泥砂漿將孔口部分搗實抹平。

⑥效果檢查：灌漿結束后，按監(jiān)理工程師的指示，對每個試驗組進行取芯和單點法壓水試驗檢查，壓水試驗結果滿足設計要求。

3.2.3 試驗報告

試驗結束后將室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗的成果連同灌漿資料成果，形成報告報送監(jiān)理工程師審批，用于確定最終施工參數(shù)。

表1 固結灌漿試驗參數(shù)表

4 施工工藝

4.1 回填灌漿

4.1.1 鉆 孔

在素混凝土襯砌段，采用YT28型手風鉆直接鉆灌漿孔，鉆孔孔徑為φ48 mm；在鋼筋混凝土襯砌段預埋回填灌漿管，采用YT28型手風鉆通孔，鉆孔深入巖石10 cm，并詳細測記混凝土厚度和空腔尺寸。

4.1.2 灌 漿

1）回填灌漿采用SGB6-10型三缸柱塞灌漿泵和UB4型砂漿泵灌注，按每2個襯砌段劃分為一個灌漿區(qū)段，灌漿分兩序加密進行，I、II序孔中都應包括頂孔。

2）回填灌漿的壓力和漿液水灰比按施工圖紙的要求或監(jiān)理工程師的指示確定。I序孔可灌注水灰比 0.6（或 0.5）∶1的水泥漿，II序孔可灌注 1∶1和0.6（或0.5）∶1兩個比級的水泥漿。空隙大的部位灌注水泥砂漿，但摻砂量不大于水泥重量的200%。

3）回填灌漿在規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿，并繼續(xù)灌注5 min即可結束。

4）回填灌漿因故中斷時，應及早恢復灌漿，中斷時間大于30 min，清洗至原孔深后恢復灌漿，若灌漿孔不吸漿，重新就近鉆孔進行灌漿。

灌漿結束后排除鉆孔內(nèi)積水和污物，割除露出襯砌混凝土表面的埋管，用濃漿將全孔封堵密實抹平。

5）回填灌漿在襯砌混凝土達到70%強度后進行。灌漿前認真檢查被灌區(qū)，對混凝土有缺陷的部位提前進行處理，防止灌漿時自混凝土面串漏漿。

6）灌漿施工自較低的一端開始，向較高的一端推進。同一區(qū)段內(nèi)的同一序孔，可全部或部分鉆出后再灌漿。

7）低處孔灌漿時，高處孔可用于排水、排氣。當高處孔排出濃漿（接近或等于注漿的水灰比）后，將低處孔堵塞，改從高處孔灌漿，依次類推，直至結束。灌漿必須連續(xù)進行，若因故中斷應盡快恢復灌漿，若無法繼續(xù)，對鉆孔掃孔復灌。

8）回填灌漿質(zhì)量檢查在該部位灌漿結束7 d后進行。采用鉆孔注漿法檢查質(zhì)量，向孔內(nèi)注入水灰比2∶1的漿液，在規(guī)定壓力下，初始10 min內(nèi)注入量不超過10 L，即為合格。

9）檢查孔鉆孔注漿結束后，采用水泥砂漿將鉆孔封填密實。

4.2 固結灌漿

固結灌漿的施工部位包括：進水塔固結灌漿和導流洞身固結灌漿。洞內(nèi)固結灌漿施工在該部位回填灌漿結束7 d后進行。

4.2.1 工藝流程

測量放點→鉆孔→沖孔→灌漿→ 封孔

4.2.2 鉆孔作業(yè)

1）鉆孔采用MZ120-1型風動鉆機鉆進。

2）鉆孔位置與設計孔位偏差不大于10 cm。

3）孔徑：基本孔采用φ60 mm，檢查孔采用φ75 mm，如要求取芯，則用SGZ-IB型地質(zhì)鉆機金剛石鉆進。鉆孔孔深必須達到設計孔深、孔底殘留不大于20 cm。

4）鉆孔記錄，要詳細完整地記錄孔內(nèi)情況，如換層、破碎、掉塊、涌水、漏水、夾泥等。

5）在鉆孔過程中，經(jīng)常進行孔斜測量，測量方法采用羅盤測量和測斜儀測量相結合的辦法。

4.2.3 鉆孔沖洗

每孔鉆完在灌漿前,按規(guī)范要求進行壓力水沖洗,滿足灌漿條件，當鄰近有正在灌漿的孔或灌漿結束時間不足24 h的孔時，不得進行裂隙沖洗。

4.2.4 壓水試驗

1）壓水試驗在裂隙沖洗后進行，采用“簡易壓水”法進行壓水試驗。壓力為灌漿壓力的80%，每5 min測讀一次壓水流量，連續(xù)測讀4個讀數(shù)后結束，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示。簡易壓水結果由自動記錄儀打印機而出，用于指導灌漿作業(yè)。

2）選取灌漿孔的5%進行壓水試驗。

4.2.5 灌 漿

1）固結灌漿選用SGB6-10型三缸柱塞灌漿泵，灌漿方法為孔內(nèi)循環(huán)全孔一次灌漿法。2）灌漿按環(huán)間兩序，環(huán)內(nèi)兩序加密的原則施灌。3）灌漿水灰比、灌漿壓力采用灌漿試驗成果分析經(jīng)監(jiān)理批準確定的參數(shù)。

4）沖孔、壓水、灌漿全過程采用自動記錄儀記錄。

5）漿液變換。灌漿漿液由稀到濃逐級變換、當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。

當某一比級漿液注入量已達300 L以上，或灌注時間已達1 h，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率大于30 L/min時，根據(jù)施工具體情況，可越級變濃。

6）灌漿結束標準。在規(guī)定壓力下，當注入率不大于0.4 L/min，群孔灌漿不大于0.8 L/min時繼續(xù)灌注30 min,可結束灌漿。

7）特殊情況處理。①灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，及時進行嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法進行處理。

②灌漿過程中發(fā)生孔間串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，應一泵一孔同時進行灌漿。否則應塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進或灌漿。

③灌漿因故中斷，盡快恢復灌漿。否則立即沖洗鉆孔，再恢復灌漿，若無法沖洗或沖洗無效，則進行掃孔，再恢復灌漿。

④孔口有涌水的灌漿孔段，灌漿前測記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況選取縮短段長、提高灌漿壓力、純壓式灌漿、濃漿、加速凝劑、屏漿、閉漿、待凝等方法進行有效處理。

⑤灌注量較大難以結束時，選用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿、加入速凝劑等方法進行處理。

⑥灌漿過程中如出現(xiàn)回漿變濃，可換用相同水灰比的新漿灌注，若效果不明顯，繼續(xù)灌注30 min即可結束灌注。

4.2.6 封 孔

固結灌漿孔采用“全孔灌漿封孔”法，封孔漿液選用0.5∶1濃漿，壓力為灌漿最大壓力，時間不小于1 h。

4.2.7 抬動觀測

對設有抬動觀測設備的灌區(qū)，須待抬動觀測儀器裝置完畢，并完成灌漿前測試工作后，進行灌漿作業(yè)。在進行裂隙沖洗、壓水試驗和灌漿施工過程中進行抬動監(jiān)測，觀測成果報送監(jiān)理工程師，抬動變形值超過設計值時立即停止施工，并報請監(jiān)理人共同研究處理措施。

4.2.8 質(zhì)量檢查

采用測量巖體波速或靜彈性模量，并結合分析灌漿孔鉆孔、檢查孔取芯、壓水試驗和灌漿試驗成果等進行綜合評定。

壓水試驗、巖體波速、靜彈性模量檢查分別在該部位灌漿結束7 d、14 d、28 d后進行。

固結灌漿壓水試驗檢查合格標準：其孔段合格率應在85%以上，不合格孔段的透水率值不超過設計規(guī)定值的150%，且不集中，灌漿質(zhì)量可認為合格。

5 結 語

1）由于隧洞拱頂孔的灌漿施工作業(yè)相對難度較大，對灌漿質(zhì)量存在一定影響，建議在回填灌漿過程中，加強對拱頂孔的質(zhì)量檢查與控制。

2）對于灌漿孔口涌水，不能正常進漿的灌漿孔段，一定要在灌漿前做灌漿前涌水壓力和涌水量測定，根據(jù)測定的涌水結果分析，選取適當?shù)姆椒ㄟM行有效處理，如采用縮短段長、提高灌漿壓力、純壓式灌漿、濃漿、加速凝劑、屏漿、閉漿、待凝等方法。對于涌水灌漿孔，本工程采用加速凝劑、純壓式灌漿并提高灌漿壓力進行處理，效果良好。

3）必須安排專人進行灌漿過程中的抬動監(jiān)測工作，確保了施工安全。

4）該工程采用，設在洞外制漿站集中制漿，漿液通過供漿管路泵送至施工作業(yè)面上的立式低速雙桶攪拌機內(nèi)，供灌漿使用。改善了洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，提高灌漿作業(yè)效率。

5）金安橋水電站導流洞在運行期運行良好，順利完成導流任務，為類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗。