水隧洞S1#主洞回填及固結灌漿試驗段分析

晏 攀

長江三峽技術經濟發展有限公司

1 項目實例

南總干渠首部取水隧洞工程灌漿工程試驗段在S1#施工支洞控制段主洞上游南取0+945.326~0+981.326段（36m）進行。該段圍巖為Ⅴ類，為新鮮紫紅色粉砂質泥巖夾砂巖泥質粉砂巖，局部為互層狀。混凝土襯砌厚度為50cm。

2 固結灌漿施工工藝及施工程序

固結灌漿施工工藝如圖1所示，施工程序如圖2所示。

圖1 固結灌漿施工工藝

圖2 施工程序

2.1 抬動觀測孔

（1）抬動觀測孔未現場重新鉆孔，布孔采用孔號G-5-8-3灌漿孔為T1抬動孔、孔號G-5-4-3灌漿孔為T2抬動孔。

（2）抬動觀測所用千分表滿足觀測需求，在使用過程中也經常進行檢查，保證其靈敏性及準確性。

（3）在試驗段簡易壓水、壓水試驗及固結灌漿全過程中，專人進行抬動觀測，每10min做一次讀數并手工記錄，每孔觀測數據基準值未有任何變化。

（4）灌漿全部結束后，對抬動觀測孔進行復灌并封孔。

2.2 制漿

制漿采用ZJ-400高速攪拌機，漿液攪拌均勻，定時測定漿液密度，并做好了手工記錄。高速攪拌機攪拌時間大于30s。漿液在使用前過篩，普通水泥漿從開始制備至用完的時間小于4h。

2.3 鉆孔

鉆孔設備采用YT-28手風鉆，預埋鍍鋅套管孔徑Φ60，鉆桿有5m、5.5m兩種。鉆頭用Φ42、Φ50兩種。鉆孔按照每環分序原則進行，先進行Ⅰ序孔鉆孔，從低到高，左右對稱進行，待Ⅰ序孔灌漿完畢，再進行Ⅱ序孔的鉆孔。長鉆桿用于底拱反弧段兩孔（2#、12#），保證鉆孔深度滿足設計要求。大鉆頭用于灌前聲波測試測孔的造孔，保證單發雙收探頭插進、拔出自如。

每環底部灌漿孔鉆孔后及時用編織袋進行堵塞，防止廢漿或雜物進入孔內。

2.4 簡易壓水

回填灌漿孔鉆孔后每孔都進行裂隙沖洗，孔口回水澄清結束。

試驗段的固結灌漿孔灌漿前每孔都進行了簡易壓水，簡易壓水孔占試驗段總灌漿孔100%。簡易壓水壓力為灌漿壓力的80%，從簡易壓水資料顯示平均壓力0.4MPa~0.6MPa。透水率詳見灌漿成果表。

2.5 檢查孔

檢查孔布置原則：根據灌漿成果，布置在4個灌漿孔正中間，灌漿量較小或者較大區域，或者灌漿異常的區域，試驗區固結檢查孔兼做回填檢查孔，暫按10%比例進行布孔。

2.6 聲波測試

聲波測試采用單發雙收探頭插入灌漿孔內每20cm間距為一測段，測試巖體波速。灌前聲波檢測孔為試驗段灌漿總孔數的5%，平均布置了6孔，布孔不集中。灌后聲波測試孔由檢查孔兼做，灌前灌后平均波速提高4%~5%。灌前灌后聲波測試情況詳見聲波測試報告所述。

2.7 壓水試驗

質量檢查孔鉆孔后，做壓水試驗，透水率小于3Lu為合格。壓水試驗成果詳見壓水試驗成果表。

2.8 灌漿方法、結束標準及灌漿記錄

（1）灌漿方法。固結灌漿采用單孔孔內純壓式空外循環式，自下而上、左右對稱的灌漿方法，制漿站距離灌漿孔最大60m,灌漿管路連接通暢。

（2）灌漿壓力。灌漿過程中逐級加壓至設計壓力0.8MPa，因灌漿管路接長，為保證灌漿時孔口壓力達到0.8MPa，必要時加壓大于0.8MPa，實際灌漿壓力值詳見灌漿成果表。

（3）灌漿水灰比。回填灌漿漿液水灰比采用0.5:1一個比級。

固結灌漿漿液水會按照設計技術要求規定采用3:1、2:1、1:1、0.5:1四個比級進行。開灌水灰比為3:1。并遵照漿液由稀到濃逐級變換的原則。

（4）漿液變換。在實踐過程中漿液需要按照規范要求操作，保持不吸變量的要求進行擦，同時如果出現吸漿量不穩定性，出現水灰比變化情況下，需要改善其配比性能，此外，還需按照實際的工況，對其濃度進行調整。

（5）結束標準。在設計壓力下，單孔注入率不大于1L/min后，繼續灌注30min，可結束灌漿。

（6）封孔。固結灌漿結束并滿足封孔要求后，試驗段頂拱120°范圍灌漿孔采用“導管注漿法”進行封孔，其余灌漿孔采用“全孔注漿法”進行封孔，封孔時采用水灰比0.5:1比級進行漿液置換孔內稀漿。在設計壓力下屏漿30min后，進行封孔，封孔持續30min該孔封孔即可結束，最后用砂漿進行人工封孔,孔口抹平、光滑并與混凝土表面齊平。

（7）質量檢查。試驗段固結灌漿質量檢查以聲波測試為主，壓水試驗為輔的原則進行。檢查孔數量不少于固結灌漿總孔數的5%。

聲波測試質量檢查：灌漿結束14天后進行，合格標準為單孔灌后平均波速較灌前平均波速提高4%~5%。

壓水試驗質量檢查：處于穩定壓力作用下，需要間隔5分鐘進行一次測量，并且在每連續測量4次過程求出平均差，當相關數據變化值達到10%時，或者是最大、最小值相差＜1.0L/min，此時試驗即可結束。而后進入孔壓水檢測過程，在該階段，要保證在設計壓力水標準下，檢測滲透率，一般來說，透水率不超過3Lu即為合格。

3 灌漿成果分析

Ⅰ序排Ⅰ序孔灌漿壓力總體平順，高于設計壓力值（0.8MPa），各別孔壓力有陡增情況（8-3#、4-3#）；Ⅱ序孔壓力值趨于穩定。Ⅰ序排灌漿壓力趨勢如圖3所示。

圖3 Ⅰ序排灌漿壓力趨勢圖

Ⅱ序排Ⅰ序孔灌漿壓力總體平順，高于設計壓力值（0.8MP）a，各別孔壓力有陡增情況；Ⅱ序孔壓力值趨于穩定。Ⅱ序排灌漿壓力趨勢如圖4所示。

圖4 Ⅱ序排灌漿壓力趨勢圖

4 總結

（1）試驗段為V類圍巖洞段，圍巖節理裂隙較為發育。灌漿嚴格按照灌漿技術要求及規范規定，監理指令進行灌漿施工。灌前簡易壓水透水率隨著次序增加而逐序降低，單位注入量隨著灌漿次序的增加而明顯減少，符合各次序灌漿耗灰量變化規律；灌后的檢查孔壓水試驗透水率不大于3Lu，滿足設計要求；灌前灌后聲波測試波速提高值也滿足規范要求。由此看出試驗段固結灌漿生產性試驗總體是成功的。

（2）試驗段灌漿采用的環間分序、環內加密原則及自下而上、左右對稱灌漿方式是可行的。回填灌漿設計壓力0.3MPa、固結灌漿設計壓力0.8MPa等參數能滿足灌漿施工的技術要求，質量檢查能夠達到設計要求。

（3）試驗段安裝抬動觀測裝置，灌漿過程中每10min讀取一次千分表讀數，每自開灌至結束，千分表基準值始終沒有變化，沒有發生抬動變形。

5 建議

（1）從本次試驗段灌漿成果分析單位注灰量次序間數值減少相對穩定，為后期灌漿施工鉆孔臺車避免多次轉移，建議其余單元固結灌漿按照“環內加密、環間逐序”的原則進行施工，相鄰兩排間的Ⅰ序孔梅花形布置。

（2）固結灌漿灌前簡易壓水按照規范規定，以灌漿孔數5%為準；質量檢查孔為灌漿孔數5%。

（3）本次試驗段未發生任何抬動變形，建議后期固結灌漿時只在隧洞塌方段、漸變洞段設抬動變形觀測，其余洞段簡易測試即可。

（4）建議回填灌漿完成后，可在2天后對該孔進行固結灌漿。

（5）從同孔及新開檢查孔聲波檢測結果來看，灌后波速較灌前波速提高率均大于5%，為減少已完成施工的襯砌混凝土表面的破壞，建議后續聲波檢測時在原預埋灌漿套管孔位進行聲波檢測。