水工隧洞灌漿基礎防滲處理技術在水利工程中的應用

李樹旺

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730000）

隨著我國水利事業不斷發展，新建水利工程數量不斷增多。水利工程具有施工環境復雜、工程量大、施工難度高等特點，如何保證水利工程基礎性能是需要重點關注的問題。水工隧洞基礎防滲處理技術是指隧洞回填、固結灌漿的總稱，該項技術在水利工程中的應用，可以有效提升隧洞回填質量、基礎整體性能。因此，全面加強水工隧洞灌漿基礎防滲處理的研究工作有著重要意義。從施工技術應用現狀來看，其主要施工內容包括回填灌漿、固結灌漿，需要重點控制該施工環節質量，同時還要全面做好施工準備工作，掌握施工要點，加強質量管控，確保最終施工質量和效益。

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、引水發電洞、排沙放空洞、發電廠房等。攔河大壩采用了粘土墻結構，水庫調節庫容達到1.21億m3，調洪庫容為2510萬m3，死庫容為3 130萬m3。排沙放空洞位于2個發電洞之間，高程相比發電洞低8 m左右，主要負責排沙、泄洪。該工程項目規模較大、施工難度高，為了能夠保證運行穩定性，決定采用隧洞灌漿基礎防滲處理工藝。

2 水工隧洞灌漿基礎防滲處理技術的優勢

灌漿基礎防滲處理技術可以通過水泥、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，填補結構內部縫隙，起到防滲作用。應用該項技術可以防止水工隧洞跑漏問題，填補隧洞結構縫隙，提高防滲性能和抗滲性。此外，所配置的砂漿要比隧洞本體強度更高，將砂漿打入隧洞內部后可以起到加固作用，減少滲漏等病害發生率。

3 隧洞回填與固結灌漿施工

3.1 施工準備工作

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

3.1.1 設備準備 灌漿基礎防滲處理工藝中，所需的設備包括地質鉆機、雙層立式攪拌機、潛孔鉆機、立方空壓機、卷揚機、電焊機等，同時還包括一系列的泵類設施，包括泥漿泵、潛水泵、污水泵[1]。此外，還要準備相應數量的運輸車輛。由于所需的設備數量、種類較多，為了能夠保證防滲施工順利開展，必須要做好設備的性能檢測工作，保證所需設備運行性能能夠滿足工程建設標準。結合工程設計標準，在隧洞灌漿施工中，手風鉆與潛孔鉆孔徑標準為36～40 mm，施工鉆頭直徑選擇38 mm，地質鉆機孔徑標準為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行驗證，如水平尺、經緯儀等。垂直誤差必須要控制在0.2%以內，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。采用高速攪拌機將水泥砂漿應篩，轉速控制在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到標準。同時，砂漿配置中要嚴格控制水灰比，施工中以土層性質、室內試驗數據為基準，并結合現場實際施工情況合理調整。本工程回填灌漿配置比為0.5∶1，固結灌漿比例為3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1均可以滿足工程質量標準[2]。

3.2 施工技術

在實際施工中，由于隧洞灌漿基礎防滲工藝的特殊性，要貫徹“先回填、后固結”的原則，也就是先進行隧洞頂回填灌漿，在隧洞頂強度達到設計標準后通過質量驗收檢查，合格后再進行固結灌漿施工。

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序進行施工，再進行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。該設計標準可以滿足防滲加固質量標準。

3.2.2 固結灌漿 固結灌漿施工流程：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置一圈灌漿內控，孔之間的間距為3 m，孔深為4 m，采用矩形分布形式。該設計標準可以滿足防滲加固質量標準。固結灌漿施工是工程難點，要貫徹“環間分序、環內加密”原則，由下（游）到上（游）逐排施工。環間和環內分別為兩序，也就是先進行Ⅰ序環的Ⅰ序孔，之后為Ⅰ序環的Ⅱ序孔；再進行Ⅱ序環的Ⅰ序孔，之后為Ⅱ序環的Ⅱ序孔[3]。

4 灌漿基礎防滲質量控制措施

為了確保加固防滲施工質量，需要全面做好質量控制工作，包括砂漿配置控制、灌漿與壓力控制、灌漿封孔控制，如果某個環節出現質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標，必須要滿足灌漿防滲工程質量標準。同時，做好施工現場抽檢工作，受潮結塊水泥性能會下降，應立刻處理不能使用。抽檢漿液各項參數配比，采用液體密度計（質檢合格）進行測量，不達標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、孔內純壓式方案，保證可以一次性灌漿完畢，采用泥漿泵灌漿機傳輸水泥砂漿。為了避免擠壓式機械塞出現堵塞問題，可以選擇高壓鋼編管作為灌漿管。灌漿壓力要嚴格按照設計標準、施工規范要求進行，回填灌漿壓力控制在0.3～0.4 MPa，固結灌漿壓力控制在0.3～0.5 MPa。

4.3 灌漿完畢與封孔

回填灌漿達到設計標準的基礎上，嚴格控制吸漿量，不得超過0.4 L/min，持續運行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，并增設止漿閥，繼續灌注0.5∶1濃漿，進行壓力灌漿封孔[4]。使用灌漿封孔法進行頂拱封孔、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。混凝土部位使用1∶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 結束語

為了能夠有效提高水工隧洞整體性能，必須要科學應用隧洞回填技術、固結灌漿技術，提升隧洞結構的防滲性、整體強度，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，做好充分的準備工作，掌握工藝規范要求，嚴格控制砂漿、灌漿壓力、封孔等質量，確保水利工程質量。