水利工程中隧洞固結(jié)灌漿施工技術(shù)

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(jié)灌漿施工技術(shù)

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(dǎo)流洞洞徑大，進(jìn)出口段成洞條件差，施工難度大。為了圍巖的穩(wěn)定，導(dǎo)流洞襯砌混凝土后，進(jìn)行了固結(jié)灌漿施工，取得了很好的效果，為類似大斷面洞室灌漿設(shè)計(jì)和施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

石頭峽水電站；導(dǎo)流洞；固結(jié)灌漿；施工技術(shù)

1 工程概況

石頭峽水電站位于海北州門源縣境內(nèi)蘇吉灘鄉(xiāng)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(dǎo)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(zhǎng)687.0米，導(dǎo)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(zhǎng)193.5m，襯砌厚度80cm。

2 施工方案

在隧洞灌漿施工的過(guò)程中，通過(guò)使用環(huán)間分序和環(huán)內(nèi)加密的施工方式，針對(duì)在施工中滲漏嚴(yán)重的位置使用加密孔的施工方法。采用全斷面固結(jié)灌漿施工，灌漿長(zhǎng)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(kuò)散半徑的1.5～1.7倍，參考洞內(nèi)固結(jié)灌漿孔設(shè)計(jì)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(jí)加序、加密施工（分2序施工）。由于開(kāi)挖預(yù)留1m平臺(tái)，灌漿時(shí)應(yīng)按照先邊墻再頂拱最后底板（回采清底后）的順序?qū)嵤Ｊ┕ぶ袘?yīng)做到1孔1灌或1序1灌，逐級(jí)施工。考慮該過(guò)程灌漿基本無(wú)蓋重，注漿冒漿、漏漿情況或嚴(yán)重，施工中應(yīng)嚴(yán)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(cè)水壓調(diào)整。

2.1 施工工藝流程

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

2.2 測(cè)放孔位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放孔位，并以紅油漆做好標(biāo)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(jī)進(jìn)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(jí)加密，加密后1.5m×1.5m。

（2）固結(jié)灌漿應(yīng)以環(huán)間加序和環(huán)內(nèi)加密的施工方式為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行固結(jié)灌漿施工，通常分為2序。

（3）在施工中把全部的鉆孔，進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，灌孔編號(hào)由部位、灌漿排序、孔號(hào)、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(cè)孔斜，但要求其頂角偏差不得超過(guò)5°，終孔深度不得小于設(shè)計(jì)規(guī)定及監(jiān)理指示的深度。

（5）在灌漿鉆孔完成以后，對(duì)孔壁以及縫隙進(jìn)行沖洗，孔內(nèi)沉積物的厚度不得超過(guò)20cm，直到?jīng)_洗干凈見(jiàn)孔底，沖洗結(jié)束。

（6）沖洗最大水壓不得超過(guò)最大灌漿壓力的75%，而且不能大于1MPa。

（7）出現(xiàn)斷層和大的裂縫等地理環(huán)境比較復(fù)雜的地區(qū)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)制定對(duì)裂縫沖洗的具體實(shí)施方案。

2.4 水壓測(cè)試

在對(duì)裂縫沖洗完成以后再進(jìn)行水壓測(cè)試，使用單點(diǎn)測(cè)算法來(lái)進(jìn)行測(cè)試，在進(jìn)行水壓測(cè)試時(shí)，采取隨機(jī)抽取的方式，對(duì)灌漿鉆孔進(jìn)行水壓測(cè)試，測(cè)試的灌漿鉆孔的數(shù)量不得少于總鉆孔數(shù)量的7%。水壓測(cè)試的最大壓力不超過(guò)灌漿鉆孔壓力的75%。

2.5 固結(jié)灌漿

2.5.1 灌漿材料

固結(jié)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(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)42.5型號(hào)的硅鹽酸水泥

（2）就地取材使用河水里的水，河水里的水質(zhì)量達(dá)到相關(guān)用標(biāo)準(zhǔn)。

（3）選取北京奧泰利有限公司生產(chǎn)的高性能水泥基灌漿料。

2.5.2 制漿

固結(jié)灌漿施工所使用的是純水泥漿，標(biāo)準(zhǔn)的42.5型號(hào)水泥和水按照適量的比例，通過(guò)使用JS3000混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)該不低于5分鐘，制漿的過(guò)程時(shí)間最好控制在5小時(shí)以內(nèi)，漿液的溫度應(yīng)該控制在45℃以內(nèi)，未達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)溫度，則不能進(jìn)行固結(jié)灌漿施工。

2.5.3 固結(jié)灌漿的施工方法

固結(jié)灌漿施工方法通常有兩種，一種是有蓋重固結(jié)灌漿另一種是無(wú)蓋重固結(jié)灌漿。無(wú)蓋重固結(jié)灌漿是一種新型的固結(jié)灌漿方法，因此，本工程使用的是無(wú)蓋重固結(jié)灌漿方法。無(wú)蓋重固結(jié)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(duì)涌水量以及涌水壓力進(jìn)行檢測(cè)并記錄,加速凝劑加速凝結(jié),最后濃漿結(jié)束灌注并保證足夠屏漿時(shí)間。

(2)全孔分段式固結(jié)灌漿方式是一個(gè)灌漿泵對(duì)應(yīng)一個(gè)鉆孔，為了提升灌漿的效率可以使用群孔并聯(lián)灌漿的方法，但是同時(shí)灌漿的孔數(shù)最多不能超過(guò)4個(gè)，而且還要注意對(duì)灌漿的壓力進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)意外。

漿液注入法:

(1)純壓式灌漿法根據(jù)隧洞內(nèi)滲水情況與巖石穩(wěn)定狀況,固結(jié)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(dāng)加壓。

(2)循環(huán)灌漿法，注入的漿量大于裂隙吸漿量，多余漿液經(jīng)回漿管返回?cái)嚢铏C(jī)。其主要優(yōu)點(diǎn)是漿液不易沉淀，有利于保證灌漿質(zhì)量。

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入量≤1 L/min時(shí)，延續(xù)30 min即可結(jié)束。

2.5.4 灌漿后的封孔工作

灌漿完成后，通過(guò)使用壓力灌漿封孔的方法來(lái)進(jìn)行封孔的工作。根據(jù)灌漿注入的速度來(lái)調(diào)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(jié)灌漿質(zhì)量檢查

固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查的工作，主要是在灌漿施工完成以后的7天后，對(duì)所有的灌漿鉆孔進(jìn)行檢查，檢查灌漿鉆孔是否達(dá)標(biāo)，若出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)問(wèn)題孔數(shù)必須低于總孔數(shù)的3%。

2.5.6 無(wú)蓋重固結(jié)灌漿的優(yōu)點(diǎn)

大壩基礎(chǔ)地質(zhì)條件與固結(jié)灌漿的施工條件，可以確認(rèn)無(wú)蓋重固結(jié)灌漿優(yōu)于有混凝土蓋重因結(jié)灌漿，只要能保證找平混凝土進(jìn)行試驗(yàn)的質(zhì)量或先施工周邊孔進(jìn)行周邊封閉，低壓、濃漿達(dá)到封閉四周的作用進(jìn)行無(wú)蓋重固結(jié)灌漿的施工方法，大范圍地進(jìn)行無(wú)蓋重固結(jié)灌漿在技術(shù)上是可行的。無(wú)蓋重固結(jié)灌漿可以大大減少工程量，同時(shí)也為工程施工降低了成本。

2.6 灌漿成果

灌漿前壓水測(cè)試結(jié)果:灌漿前，孔壓水透水率區(qū)間在100LU以上的占20%，灌漿后，孔壓水透水率區(qū)間在100LU以下的占86%，根據(jù)灌漿前壓水測(cè)試數(shù)據(jù)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(guī)律，說(shuō)明灌漿效果良好。

3 結(jié)語(yǔ)

石頭峽水電站左岸導(dǎo)流洞已于2011年10月順利過(guò)水，施工實(shí)踐證明，石頭峽水電站導(dǎo)流洞固結(jié)灌漿所采用的施工方法及各項(xiàng)灌漿參數(shù)是可行的，灌漿成果資料分析及質(zhì)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(shè)計(jì)和施工提供了可參考的經(jīng)驗(yàn)。

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

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