水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

李樹旺

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730000）

隨著我國水利事業(yè)不斷發(fā)展，新建水利工程數(shù)量不斷增多。水利工程具有施工環(huán)境復(fù)雜、工程量大、施工難度高等特點，如何保證水利工程基礎(chǔ)性能是需要重點關(guān)注的問題。水工隧洞基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)是指隧洞回填、固結(jié)灌漿的總稱，該項技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，可以有效提升隧洞回填質(zhì)量、基礎(chǔ)整體性能。因此，全面加強(qiáng)水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理的研究工作有著重要意義。從施工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來看，其主要施工內(nèi)容包括回填灌漿、固結(jié)灌漿，需要重點控制該施工環(huán)節(jié)質(zhì)量，同時還要全面做好施工準(zhǔn)備工作，掌握施工要點，加強(qiáng)質(zhì)量管控，確保最終施工質(zhì)量和效益。

1 工程概況

某水利工程處于河流中下游段，整個工程涵蓋了大壩、表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、引水發(fā)電洞、排沙放空洞、發(fā)電廠房等。攔河大壩采用了粘土墻結(jié)構(gòu)，水庫調(diào)節(jié)庫容達(dá)到1.21億m3，調(diào)洪庫容為2510萬m3，死庫容為3 130萬m3。排沙放空洞位于2個發(fā)電洞之間，高程相比發(fā)電洞低8 m左右，主要負(fù)責(zé)排沙、泄洪。該工程項目規(guī)模較大、施工難度高，為了能夠保證運行穩(wěn)定性，決定采用隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理工藝。

2 水工隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)的優(yōu)勢

灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù)可以通過水泥、砂子、粘土、水等制作成水泥砂漿，并通過打孔、灌漿等工藝，砂漿打入到孔洞中，填補(bǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)部縫隙，起到防滲作用。應(yīng)用該項技術(shù)可以防止水工隧洞跑漏問題，填補(bǔ)隧洞結(jié)構(gòu)縫隙，提高防滲性能和抗?jié)B性。此外，所配置的砂漿要比隧洞本體強(qiáng)度更高，將砂漿打入隧洞內(nèi)部后可以起到加固作用，減少滲漏等病害發(fā)生率。

3 隧洞回填與固結(jié)灌漿施工

3.1 施工準(zhǔn)備工作

做好灌漿基礎(chǔ)防滲處理工作必須要保證準(zhǔn)備工作足夠充分，通常包括施工設(shè)備、測量儀器、砂漿配置等幾個方面。

3.1.1 設(shè)備準(zhǔn)備 灌漿基礎(chǔ)防滲處理工藝中，所需的設(shè)備包括地質(zhì)鉆機(jī)、雙層立式攪拌機(jī)、潛孔鉆機(jī)、立方空壓機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、電焊機(jī)等，同時還包括一系列的泵類設(shè)施，包括泥漿泵、潛水泵、污水泵[1]。此外，還要準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量的運輸車輛。由于所需的設(shè)備數(shù)量、種類較多，為了能夠保證防滲施工順利開展，必須要做好設(shè)備的性能檢測工作，保證所需設(shè)備運行性能能夠滿足工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在隧洞灌漿施工中，手風(fēng)鉆與潛孔鉆孔徑標(biāo)準(zhǔn)為36～40 mm，施工鉆頭直徑選擇38 mm，地質(zhì)鉆機(jī)孔徑標(biāo)準(zhǔn)為75～110 mm，施工鉆頭直徑選擇80 mm。

3.1.2 儀器驗證 正式施工前要對所需儀器進(jìn)行驗證，如水平尺、經(jīng)緯儀等。垂直誤差必須要控制在0.2%以內(nèi)，并配合使用鉆桿垂直。

3.1.3 砂漿配置 通常情況下，為了保持砂漿整體性能，主要是采用抗硫酸水泥作為主要原材料。采用高速攪拌機(jī)將水泥砂漿應(yīng)篩，轉(zhuǎn)速控制在1 400 r/min，儲漿桶采用雙層之后傳送到低速攪拌桶中。在試驗階段確定水泥砂漿濃度情況下，對各級別水泥砂漿配比量進(jìn)行計算（3∶1、2∶1、1∶1、1∶0.8等）。在加入水泥時必須要整袋放入，如果不滿足整袋需要用臺秤稱量，保證水泥使用量可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同時，砂漿配置中要嚴(yán)格控制水灰比，施工中以土層性質(zhì)、室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，并結(jié)合現(xiàn)場實際施工情況合理調(diào)整。本工程回填灌漿配置比為0.5∶1，固結(jié)灌漿比例為3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1均可以滿足工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3.2 施工技術(shù)

在實際施工中，由于隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲工藝的特殊性，要貫徹“先回填、后固結(jié)”的原則，也就是先進(jìn)行隧洞頂回填灌漿，在隧洞頂強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后通過質(zhì)量驗收檢查，合格后再進(jìn)行固結(jié)灌漿施工。

3.2.1 回填灌漿 回填灌漿施工流程：布孔→鉆孔→洗孔→灌漿→封孔。

回填灌漿施工要保持層次性，從下游開始施工，之后逐漸向上游逐次施工，同排分兩序開展，先對Ⅰ序進(jìn)行施工，再進(jìn)行Ⅱ序施工。表孔溢洪洞頂拱部位鉆取10 cm回填灌漿孔，孔之間的間距為1.5 m，采用矩形布置方案。該設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可以滿足防滲加固質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿施工流程：布孔→鉆孔→洗孔→壓水試驗→灌漿→封孔。

在表孔溢洪洞拱形部位設(shè)置一圈灌漿內(nèi)控，孔之間的間距為3 m，孔深為4 m，采用矩形分布形式。該設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可以滿足防滲加固質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。固結(jié)灌漿施工是工程難點，要貫徹“環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密”原則，由下（游）到上（游）逐排施工。環(huán)間和環(huán)內(nèi)分別為兩序，也就是先進(jìn)行Ⅰ序環(huán)的Ⅰ序孔，之后為Ⅰ序環(huán)的Ⅱ序孔；再進(jìn)行Ⅱ序環(huán)的Ⅰ序孔，之后為Ⅱ序環(huán)的Ⅱ序孔[3]。

4 灌漿基礎(chǔ)防滲質(zhì)量控制措施

為了確保加固防滲施工質(zhì)量，需要全面做好質(zhì)量控制工作，包括砂漿配置控制、灌漿與壓力控制、灌漿封孔控制，如果某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題會直接影響工程整體施工效益，增加工程安全隱患，因此需要掌握質(zhì)量控制要點。

4.1 砂漿控制

在灌漿施工前，要檢查水泥的物理性能是否達(dá)標(biāo)，必須要滿足灌漿防滲工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時，做好施工現(xiàn)場抽檢工作，受潮結(jié)塊水泥性能會下降，應(yīng)立刻處理不能使用。抽檢漿液各項參數(shù)配比，采用液體密度計（質(zhì)檢合格）進(jìn)行測量，不達(dá)標(biāo)的水泥砂漿不能使用。

4.2 灌漿方法與壓力控制

灌漿使用孔口循環(huán)、孔內(nèi)純壓式方案，保證可以一次性灌漿完畢，采用泥漿泵灌漿機(jī)傳輸水泥砂漿。為了避免擠壓式機(jī)械塞出現(xiàn)堵塞問題，可以選擇高壓鋼編管作為灌漿管。灌漿壓力要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范要求進(jìn)行，回填灌漿壓力控制在0.3～0.4 MPa，固結(jié)灌漿壓力控制在0.3～0.5 MPa。

4.3 灌漿完畢與封孔

回填灌漿達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制吸漿量，不得超過0.4 L/min，持續(xù)運行30 min。在灌漿孔注漿完畢后，要及時封堵灌漿孔。在巖基部位使用壓力灌漿封孔法進(jìn)行封孔操作，封孔壓力與灌漿壓力相同。在封孔操作中，要將導(dǎo)管送入到距離孔底0.5 m位置，使用泥漿泵打入0.5∶1的水泥砂漿，置換出孔底的水、稀漿，在孔口開始溢出濃漿停止注漿，并增設(shè)止?jié){閥，繼續(xù)灌注0.5∶1濃漿，進(jìn)行壓力灌漿封孔[4]。使用灌漿封孔法進(jìn)行頂拱封孔、水平孔封孔，保證巖基部位封孔足夠密實，封孔壓力與灌漿壓力相同。使用泥漿泵壓入0.5∶1濃漿封孔?；炷敛课皇褂?∶1濃度砂漿封孔，除了頂拱，其他孔洞都采用1∶1砂漿封孔，封孔完畢后將封孔周圍的乳砂漿抹平即可。

5 結(jié)束語

為了能夠有效提高水工隧洞整體性能，必須要科學(xué)應(yīng)用隧洞回填技術(shù)、固結(jié)灌漿技術(shù)，提升隧洞結(jié)構(gòu)的防滲性、整體強(qiáng)度，保障水工隧洞工程長期運行。在施工中必須要事先掌握工程實際狀況，做好充分的準(zhǔn)備工作，掌握工藝規(guī)范要求，嚴(yán)格控制砂漿、灌漿壓力、封孔等質(zhì)量，確保水利工程質(zhì)量。