淺談水工隧洞灌漿施工技術(shù)

盧觀彬

摘 要：以我國某地水工隧洞工程為例，簡要分析了其施工技術(shù)要點(diǎn)，包括原材料的選用、灌漿施工和固結(jié)灌漿等方面，旨在為相關(guān)單位提供可靠的理論參考。

關(guān)鍵詞：水工隧洞；灌漿技術(shù)；水泥漿；攪拌機(jī)

中圖分類號：TV554 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.157

1 工程案例概況

該工程的施工現(xiàn)場為低山丘陵區(qū)，上覆山體的厚度較大，其主要形式為EW向陡傾角張裂性斷裂，斷層節(jié)理充分發(fā)育。其地質(zhì)巖性主要為花崗巖，屬于燕山晚期范疇。隧道挖至0+517～0+595節(jié)段時(shí)，巖石基本為碎塊，分布有大面積的軟弱面，地下水水位較高，且活動明顯，斷層帶伴有滴水現(xiàn)象。鑒于上述情況，技術(shù)人員決定進(jìn)行灌漿施工，以提高掌子圍巖的穩(wěn)定性，保證施工的順利進(jìn)行。

2 水工隧洞灌漿施工原材料的選用

該過程所采用的灌漿施工原材料主要為純水泥漿，摻雜適量的外加劑，并經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)后投入使用，具體情況如下。

2.1 水泥

該工程采用硅酸鹽大壩水泥，回填灌漿水泥標(biāo)號>325，固結(jié)灌漿水泥標(biāo)號>425，所用水泥物受潮后存在結(jié)塊問題。

2.2 外加劑

防水劑是主要的外加劑，其次為減水劑、穩(wěn)定劑，全部進(jìn)場的外加劑經(jīng)檢驗(yàn)均無質(zhì)量問題，分別存放，不可混淆。

2.3 施工設(shè)備

主要的施工設(shè)備為攪拌機(jī)和灌漿泵，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)與灌漿泵的排漿量一致，確保漿液拌制能均勻、持續(xù)地進(jìn)行。此外，應(yīng)嚴(yán)格控制工作壓力。一般而言，允許的最大工作壓力不得超過最大灌漿壓力的1.3倍。

3 水工隧洞灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 回填灌漿

3.1.1 回填灌漿鉆孔

對于鋼筋混凝土襯砌而言，應(yīng)在預(yù)埋管中鉆孔，孔徑要求為>38.5 mm，孔深要求深入巖石約12.0 cm，對混凝土的空腔尺寸和厚度等重要參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格測記。頂拱回填灌漿采用分段進(jìn)行的方法，單段長度應(yīng)<45.0 m，對端部進(jìn)行封堵處理?；靥罟酀{的施工順序?yàn)橄葟牡投碎_始，逐漸向高端推進(jìn)。

3.1.2 回填灌漿壓力

回填灌漿分一序孔和二序孔兩類，其灌漿壓力各不相同。其中，一序孔允許灌入水泥漿的水灰比要求為0.5∶1；二序孔為1∶1.對于空隙比較大的部位，一、二序孔均可灌注水泥砂漿，所摻雜的砂量應(yīng)小于水泥本身質(zhì)量的180%.根據(jù)混凝土的襯砌厚度和配筋情況合理確定回填灌漿的壓力，素混凝土襯砌的回填灌漿壓力要求控制在0.2～0.4 MPa之間，而鋼筋混凝土襯砌則需要加大至0.5～0.6 MPa之間。在合理的回填灌漿壓力下可不進(jìn)行吸漿，繼而持續(xù)灌注約4～5 min。在灌漿施工中，該工程曾發(fā)生過串漿問題，技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況，采取群孔并聯(lián)灌孔的方法灌注，孔數(shù)為3個，嚴(yán)格控制了灌漿的壓力和速度，避免了因壓力過大或速度過快而導(dǎo)致混凝土面出現(xiàn)抬動，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。

3.1.3 質(zhì)量檢查

該工程完成灌漿后約一周內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量檢查，合理布置檢查孔，主要選定3個位置：脫空較大的部位、串漿孔集中的部位和灌漿情況異常的部位。所設(shè)置的檢查孔數(shù)量約為灌漿孔總量的5.0%.采用鉆孔注漿法進(jìn)行回填灌漿質(zhì)量檢量，將水灰比為2∶1的水泥漿液注入孔內(nèi)，并保證壓力值穩(wěn)定。在初始的10 min之內(nèi)，注入量不得超過12 L，隨后可逐漸加快注入速度。確認(rèn)合格后，采用水泥砂漿對鉆孔進(jìn)行封填處理，并對孔口進(jìn)行壓實(shí)抹平。

3.2 固結(jié)灌漿

3.2.1 固結(jié)灌漿鉆孔

該工程采用風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔作業(yè)。經(jīng)過測量，終孔的直徑為41.5 mm，各項(xiàng)參數(shù)均滿足相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，平面布孔形式為方格形。完成鉆孔作業(yè)后及時(shí)進(jìn)行了清孔處理，將孔內(nèi)的鉆渣、巖粉等雜質(zhì)全部清除干凈。正式灌注前，采用壓力水對裂隙進(jìn)行沖洗，直至回水不夾帶雜質(zhì)為止。一般而言，沖洗的壓力應(yīng)控制在灌漿壓力的75%～80%，如果該數(shù)值>1.0 MPa，則直接將1.0 MPa作為沖洗壓力值。固結(jié)灌漿時(shí)，需要遵循“環(huán)間分序”“環(huán)內(nèi)加密”的雙重原則，對于地質(zhì)情況不理想的地段而言，其加密要求更高。

3.2.2 固結(jié)灌漿壓力

該工程采用單孔固結(jié)灌漿法，對于注入量較低的地段，在同一環(huán)上可進(jìn)行并聯(lián)灌漿施工，灌漿孔以2個為最佳，并保持孔位的對稱。灌漿壓力控制在0.5～1.3 MPa之間即可。如果固結(jié)灌漿的壓力>2.5 MPa，則應(yīng)分段灌注，同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場灌漿的試驗(yàn)，合理確定灌漿段劃分、灌漿工藝選用等方面的具體內(nèi)容。在正式灌漿的過程中，必須確保在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定的壓力值，灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不允許間斷。遵循“由稀至濃”的原則進(jìn)行漿液變換，在漿液注入量達(dá)到280 L以上且連續(xù)灌注時(shí)間>25 min的前提下，需要逐漸降低漿液的濃度。此外，如果灌漿吸漿量<0.3 L/min，則需要采用機(jī)械壓漿法進(jìn)行封孔處理。需要注意的是，在灌漿中，如果回漿變濃，則建議改用水灰比完全一致的新漿繼續(xù)灌注，延續(xù)時(shí)間為25 min。

3.2.3 質(zhì)量檢查

固結(jié)灌漿的質(zhì)量檢查以孔壓水試驗(yàn)為主，灌漿完成5 d后可進(jìn)行壓水試驗(yàn)。嚴(yán)格控制檢查孔的數(shù)量，要求控制在灌漿孔的5%左右，同時(shí)，孔段合格率>85%、透水率值要求<30%、處于分散狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)定灌漿合格，可落實(shí)后續(xù)的養(yǎng)護(hù)措施。完成質(zhì)量檢驗(yàn)后，需要將孔內(nèi)的積水和污物等全部排出，采用壓力灌漿法進(jìn)行封孔處理，隨后再采用機(jī)械法抹平孔口。

4 結(jié)束語

該工程的不良地質(zhì)經(jīng)過灌漿施工后，其圍巖的穩(wěn)定性得以提高，隧洞內(nèi)部的施工環(huán)境也得到了明顯改善，巖石的均質(zhì)性和整體性得以提高。灌漿施工完畢后，經(jīng)檢查驗(yàn)收，原本的涌水和滴水位置均得到了止水，將近98%的壓水試驗(yàn)段的檢查孔透水率均<4 Lu，整體施工效果理想，值得借鑒。

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〔編輯：張思楠〕