水打橋隧洞高壓堵水灌漿技術(shù)分析

夏云東

(貴州省水利投資(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

0 引言

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程(以下簡(jiǎn)稱“夾巖工程”)是國(guó)家重大水利工程，以城鄉(xiāng)供水和農(nóng)田灌溉為主要任務(wù)、兼顧發(fā)電的綜合性大型水利樞紐工程,為I等大(1)型工程。工程地處云貴高原中部，是典型的喀斯特地貌區(qū)域，地形地質(zhì)條件復(fù)雜多變，工程沿線巖溶發(fā)育，巖溶塌陷、溶洞溶腔、暗河系統(tǒng)隨處可見(jiàn)。工程灌區(qū)骨干輸水工程干渠前段為約80余公里長(zhǎng)的深埋長(zhǎng)隧洞群，處于高地下水位環(huán)境，建設(shè)中裂隙和巖溶滲、漏、涌水等情況嚴(yán)重。

水打橋隧洞位于夾巖工程灌區(qū)骨干輸水工程干渠前段，總長(zhǎng)20.36 km，為無(wú)壓隧洞，為圓形斷面，開(kāi)挖斷面直徑6.6 m，隧洞最大埋深432 m。隧洞洞身段巖體主要處在T1yn1層位，部分地層受斷裂帶影響，以Ⅲ、Ⅳ類圍巖為主，局部穿越斷層帶為V類，隧洞位于地下水以下。

1 施工滲漏水情況

水打橋隧洞K10+300～K13+050隧洞穿越地層以三疊系 T1yn、T1y碳酸鹽巖為主，沿線地表落水洞、洼地、巖溶槽谷大量發(fā)育，水文地質(zhì)復(fù)雜，穿越富水層地下水較高，深部與巖溶管道貫通。隧洞開(kāi)挖至K11+600～K11+680里程時(shí)，揭露圍巖為薄-中厚層灰?guī)r，裂隙發(fā)育，受裂隙切割部位巖體破碎，地下水滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，以高壓股狀、線裝水和點(diǎn)狀水為主，及時(shí)有效對(duì)滲涌水進(jìn)行封堵，有利于保障隧洞施工安全和進(jìn)度。

2 封堵方案選擇

選擇科學(xué)合理方案將有助于提高隧洞滲漏點(diǎn)封堵止漏成效。結(jié)合隧洞K11+600～K11+680段節(jié)理裂隙發(fā)育，穿越富水層，滲、涌水現(xiàn)象嚴(yán)重現(xiàn)象，制定方案為“多孔、高壓、環(huán)間環(huán)內(nèi)分序逐漸加密、水泥水玻璃雙液漿灌漿堵漏”。具體如下：灌漿孔孔徑Ф56 mm，深入基巖6 m，間距1.7 m，排距2 m，每排12孔。灌漿壓力在無(wú)壓滲水段采用0.5 MPa,在有壓滲水段采用測(cè)得滲水壓力+0.1 MPa。根據(jù)灌漿孔滲水情況，無(wú)水或者少量滲水段采用單液灌漿，有較大滲涌水及有壓滲水段采用水泥～水玻璃雙液漿，水玻璃參量通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。灌漿采用兩序進(jìn)行，先灌I序孔，再灌II序孔，縱向采用交叉間隔灌漿(灌漿孔布置如圖1)。

圖1 灌漿孔布置圖

3 堵水灌漿施工

3.1 施工準(zhǔn)備

灌漿材料進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行檢查報(bào)驗(yàn)及檢測(cè)，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底；在開(kāi)灌前要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)布置進(jìn)行檢查。

3.2 灌漿系統(tǒng)安裝調(diào)試

堵水灌漿使用鉆孔臺(tái)車采用四輪農(nóng)用車焊接鋼管架作為灌漿作業(yè)平臺(tái)，以便于鉆孔臺(tái)車在洞內(nèi)移動(dòng)。灌漿平臺(tái)與鉆孔平臺(tái)共用。

制漿平臺(tái)采用Φ50焊接制作，離地面高度50 cm，平臺(tái)鋪設(shè)5 cm厚木板。平臺(tái)上放置灌漿機(jī)、制漿機(jī)及灌漿所用水泥、水玻璃等材料(如圖2)。

圖2 堵水系統(tǒng)布置圖

3.3 外加劑凝固時(shí)間選擇

滲涌水段灌漿漿液的凝固受到滲水影響較大，合理的選擇水玻璃參量是灌漿是否能夠達(dá)到效果的關(guān)鍵因素，同時(shí)結(jié)合水玻璃濃度，節(jié)約材料和達(dá)到灌漿效果是漿液配比選擇的關(guān)鍵，現(xiàn)場(chǎng)購(gòu)置水玻璃濃度為40波美度，稀釋能減少水玻璃用量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定將40波美度水玻璃稀釋至16波美度，能滿足灌漿要求，漿液配比見(jiàn)表1。

表1 水泥漿液和水玻璃漿液配比及凝固時(shí)間表

3.4 鉆孔

堵水灌漿鉆孔由YT-28手風(fēng)鉆完成，鉆孔的孔位、孔徑、孔向、孔深等參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。灌漿試驗(yàn)施工分兩序進(jìn)行，按照I序排I序孔、I序排II序孔、II序排I序孔、II序排II序孔順序進(jìn)行。

3.5 洗孔

巖石段洗孔應(yīng)采用壓力水進(jìn)行裂隙重新，沖洗時(shí)間20 min或者至水清凈時(shí)止，沖水壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa。

3.6 灌漿壓力及灌漿水灰比的選擇

3.7 漿液變換

當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減小時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不改變水灰比；當(dāng)某級(jí)漿注入量已達(dá)300 L以上，或灌漿時(shí)間已達(dá)30 L/min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，改濃一級(jí)水灰比；當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

3.8 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)定壓力下，當(dāng)灌漿流量小于1 L/min時(shí)，持續(xù)灌注30 min結(jié)束該段灌漿。

3.9 封孔

灌漿結(jié)束后，采取孔口關(guān)閉閘閥閉漿，待漿液達(dá)到初凝后拆卸閘閥。

3.10 灌漿效果檢查

觀察巖面無(wú)線狀滲水，灌漿合格。

4 灌漿成果分析及總結(jié)

4.1 灌漿成果分析

為確保灌漿效果，采取試驗(yàn)段確定灌漿參數(shù)，選取12個(gè)灌漿孔作為試驗(yàn)，主要成果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)段單位注灰量區(qū)間及頻率分析表

從試驗(yàn)段灌漿成果統(tǒng)計(jì)表中可以看出：Ⅰ序排Ⅰ序孔與II序排I序孔注灰量區(qū)間在單位注入量由861.3 kg/m下降至551.2 kg/m，；而Ⅰ序排Ⅱ序孔與II序排II序孔單位注灰量由603.6 kg/m下降至438.5%。隨著灌漿次序的增減注灰量明顯減小，且能有效封堵滲漏水，灌漿效果良好。

4.2 灌漿總結(jié)

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)水打橋隧洞K11+600～K11+680段堵水灌漿的施工，及時(shí)有效的封堵隧洞圍巖滲漏水，克服了隧洞高壓滲水及無(wú)壓涌水對(duì)后續(xù)施工的影響，為后期隧洞施工提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，保障洞內(nèi)施工安全和加快施工進(jìn)度。同時(shí)為類似滲漏水隧洞的堵漏提供參考。