水利工程中隧洞固結灌漿施工技術

喇梅蘭

青海省水利水電工程局有限公司

水利工程中隧洞固結灌漿施工技術

喇梅蘭

青海省水利水電工程局有限公司

石頭峽水電站左岸導流洞洞徑大，進出口段成洞條件差，施工難度大。為了圍巖的穩定，導流洞襯砌混凝土后，進行了固結灌漿施工，取得了很好的效果，為類似大斷面洞室灌漿設計和施工提供了經驗。

石頭峽水電站；導流洞；固結灌漿；施工技術

1 工程概況

石頭峽水電站位于海北州門源縣境內蘇吉灘鄉上，地理位置北緯 37°31′，東徑 101°15′。站址距門源縣城約 36km,距青石嘴18km，距西寧129km,工程海拔高程3010m。

導流隧洞位于壩址左岸，斷面形式采用城門洞型，洞徑8.0m×10.0m，頂拱中心角120°，洞身長687.0米，導流隧洞采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度80～100cm，泄洪洞斷面形式采用城門洞型，洞徑8.0m×8.0m，全長193.5m，襯砌厚度80cm。

2 施工方案

在隧洞灌漿施工的過程中，通過使用環間分序和環內加密的施工方式，針對在施工中滲漏嚴重的位置使用加密孔的施工方法。采用全斷面固結灌漿施工，灌漿長度宜向滲、涌水段上下游各延伸2序，約6m。注漿孔間距一般為漿液擴散半徑的1.5～1.7倍，參考洞內固結灌漿孔設計施工，初始間、排距為3.0m，梅花形布置，入巖深度3.0m，視阻水效果逐級加序、加密施工（分2序施工）。由于開挖預留1m平臺，灌漿時應按照先邊墻再頂拱最后底板（回采清底后）的順序實施。施工中應做到1孔1灌或1序1灌，逐級施工。考慮該過程灌漿基本無蓋重，注漿冒漿、漏漿情況或嚴重，施工中應嚴格控制灌漿壓力與注入間隙，擬灌漿壓力0.2～0.5MPa，具體視洞壁外側水壓調整。

2.1 施工工藝流程

測放孔位→I序孔施工（造孔→洗孔→壓水試驗→灌漿→封孔）→II序孔施工→檢查孔施工。

2.2 測放孔位

根據現場測放孔位，并以紅油漆做好標記，孔位偏差不大于20cm。

2.3 造孔、洗孔

（1）本工程使用YT28型氣腿式鑿巖機進行鉆孔，鉆孔直徑為45mm，鉆孔深度為3.5m。初始間排距3.0m×3.0m，梅花形布置，視封堵效果逐級加密，加密后1.5m×1.5m。

（2）固結灌漿應以環間加序和環內加密的施工方式為基礎，來進行固結灌漿施工，通常分為2序。

（3）在施工中把全部的鉆孔，進行統一編號，灌孔編號由部位、灌漿排序、孔號、孔序組成。比如：先施鉆I序1、3、5…后施鉆II序2、4、6…

（4）灌漿鉆孔為水平垂直鉆孔，鉆孔不測孔斜，但要求其頂角偏差不得超過5°，終孔深度不得小于設計規定及監理指示的深度。

（5）在灌漿鉆孔完成以后，對孔壁以及縫隙進行沖洗，孔內沉積物的厚度不得超過20cm，直到沖洗干凈見孔底，沖洗結束。

（6）沖洗最大水壓不得超過最大灌漿壓力的75%，而且不能大于1MPa。

（7）出現斷層和大的裂縫等地理環境比較復雜的地區，需要根據現場的實際情況進行檢測，通過檢測的數據來制定對裂縫沖洗的具體實施方案。

2.4 水壓測試

在對裂縫沖洗完成以后再進行水壓測試，使用單點測算法來進行測試，在進行水壓測試時，采取隨機抽取的方式，對灌漿鉆孔進行水壓測試，測試的灌漿鉆孔的數量不得少于總鉆孔數量的7%。水壓測試的最大壓力不超過灌漿鉆孔壓力的75%。

2.5 固結灌漿

2.5.1 灌漿材料

固結灌漿施工使用的材料主要是水泥和水以及水泥基灌漿料。

（1）選取北京琉璃河水泥廠生產的標準42.5型號的硅鹽酸水泥

（2）就地取材使用河水里的水，河水里的水質量達到相關用標準。

（3）選取北京奧泰利有限公司生產的高性能水泥基灌漿料。

2.5.2 制漿

固結灌漿施工所使用的是純水泥漿，標準的42.5型號水泥和水按照適量的比例，通過使用JS3000混凝土攪拌機進行攪拌，攪拌時間應該不低于5分鐘，制漿的過程時間最好控制在5小時以內，漿液的溫度應該控制在45℃以內，未達到該標準溫度，則不能進行固結灌漿施工。

2.5.3 固結灌漿的施工方法

固結灌漿施工方法通常有兩種，一種是有蓋重固結灌漿另一種是無蓋重固結灌漿。無蓋重固結灌漿是一種新型的固結灌漿方法，因此，本工程使用的是無蓋重固結灌漿方法。無蓋重固結灌漿又分為單孔灌漿和漿液注入。

單孔灌漿方法:

(1)使用純壓力一次性全孔灌漿，在灌漿以前需要對涌水量以及涌水壓力進行檢測并記錄,加速凝劑加速凝結,最后濃漿結束灌注并保證足夠屏漿時間。

(2)全孔分段式固結灌漿方式是一個灌漿泵對應一個鉆孔，為了提升灌漿的效率可以使用群孔并聯灌漿的方法，但是同時灌漿的孔數最多不能超過4個，而且還要注意對灌漿的壓力進行控制，避免出現意外。

漿液注入法:

(1)純壓式灌漿法根據隧洞內滲水情況與巖石穩定狀況,固結灌漿壓力不同的部位采用不同的壓力,取灌漿壓力0.2-0.5MPa,如果水頭壓力較大可適當加壓。

(2)循環灌漿法，注入的漿量大于裂隙吸漿量，多余漿液經回漿管返回攪拌機。其主要優點是漿液不易沉淀，有利于保證灌漿質量。

結束標準：

在設計壓力下，當注入量≤1 L/min時，延續30 min即可結束。

2.5.4 灌漿后的封孔工作

灌漿完成后，通過使用壓力灌漿封孔的方法來進行封孔的工作。根據灌漿注入的速度來調整灌漿壓力以及使用漿水的濃度。封孔完成后，使用水泥砂漿把孔口位置填平。

2.5.5 固結灌漿質量檢查

固結灌漿質量檢查的工作，主要是在灌漿施工完成以后的7天后，對所有的灌漿鉆孔進行檢查，檢查灌漿鉆孔是否達標，若出現質量問題，統計問題孔數必須低于總孔數的3%。

2.5.6 無蓋重固結灌漿的優點

大壩基礎地質條件與固結灌漿的施工條件，可以確認無蓋重固結灌漿優于有混凝土蓋重因結灌漿，只要能保證找平混凝土進行試驗的質量或先施工周邊孔進行周邊封閉，低壓、濃漿達到封閉四周的作用進行無蓋重固結灌漿的施工方法，大范圍地進行無蓋重固結灌漿在技術上是可行的。無蓋重固結灌漿可以大大減少工程量，同時也為工程施工降低了成本。

2.6 灌漿成果

灌漿前壓水測試結果:灌漿前，孔壓水透水率區間在100LU以上的占20%，灌漿后，孔壓水透水率區間在100LU以下的占86%，根據灌漿前壓水測試數據表明，隨著灌漿次序的增加透水率遞減十分明顯，符合灌漿的一般規律，說明灌漿效果良好。

3 結語

石頭峽水電站左岸導流洞已于2011年10月順利過水，施工實踐證明，石頭峽水電站導流洞固結灌漿所采用的施工方法及各項灌漿參數是可行的，灌漿成果資料分析及質量檢查孔資料分析表明灌漿效果良好。為類似大斷面洞室工程灌漿設計和施工提供了可參考的經驗。

[1]夏以春,王凱.試論水利工程固結灌漿防滲施工技術[J].中國水運(下半月),2012(7):182～183。

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.219