隧洞固結(jié)灌漿施工工藝研究

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［摘要］遼寧省某大型輸水工程有壓隧洞固結(jié)灌漿工程，施工前通過灌漿試驗(yàn)確定施工參數(shù)和施工方案，以保證施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，施工進(jìn)度按期完成。

［關(guān)鍵詞］隧洞；固結(jié)灌漿；試驗(yàn)；方法；方案

1工程概況

該隧洞工程累計(jì)長(zhǎng)約4060m，共分4段，每段隧洞均為壓力隧洞，斷面均為圓型，Ⅲb類圍巖開挖洞徑ϕ7.0m，Ⅳ類圍巖開挖洞徑ϕ7.3m，Ⅴ類圍巖開挖洞徑ϕ7.5m，各主洞進(jìn)出口20m為鎖口段，開挖洞徑ϕ8.5m。巖性為里爾峪組角閃斜長(zhǎng)片麻巖，弱風(fēng)化為主，巖體破碎，巖石飽和抗壓強(qiáng)度較低，19.8MPa，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，推測(cè)本段地下水以滴水～線流為主。隧洞在全面固結(jié)灌漿工作開始之前，需進(jìn)行試驗(yàn)，以進(jìn)一步驗(yàn)證固結(jié)灌漿擬定的相關(guān)參數(shù)、工藝的可行性、合理性，使固結(jié)灌漿施工方案符合實(shí)際需要。

2灌漿試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)方案。試驗(yàn)固結(jié)灌漿孔布置嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求布孔。開孔孔位偏差不大于5cm，排距3m，IV類圍巖每排10孔，入巖深度4m，梅花形布置（試驗(yàn)段均為IV類圍巖）。采用環(huán)向分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進(jìn)行分序分段編號(hào)。具體灌漿孔布置見圖1。2.2試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)共鉆孔80個(gè)，混凝土注入進(jìn)尺13.3m，基巖灌注進(jìn)尺合計(jì)321.06m，總共進(jìn)尺334.36m，灌漿段共注入水泥116173kg，封孔注入水泥1748.51kg，棄灰量1672.89kg，使用水泥119595kg。試驗(yàn)段采用YT-28型手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑為ϕ42mm，入巖4m，除頂拱和地板鉆孔卡鉆施工困難，其余孔均較少出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，鉆孔無涌水現(xiàn)象。平均正常鉆進(jìn)耗時(shí)約為8.2min/m。選取5%的灌漿孔進(jìn)行試驗(yàn)，其中4個(gè)I序孔平均透水率達(dá)到107.52Lu，最大透水率出現(xiàn)在3-I-2孔，其壓水壓力為0.04MPa，流量53.4L/min，透水率達(dá)到331.27Lu。2個(gè)檢查孔壓水呂榮值均小于設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)5.0Lu。由此可見透水率在灌漿前后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，符合灌漿的正常規(guī)律，見表1。

3灌漿施工

3.1施工工藝。固結(jié)灌漿孔分兩序進(jìn)行施工，單環(huán)為I序，雙環(huán)為II序。先I序孔，再II序孔。I、II序孔分別編號(hào)，梅花形布置方式。全孔做一次性鉆灌，施工順序?yàn)椋恒@、洗、壓、灌、封。為保證防止混凝土面不發(fā)生抬動(dòng)，采用一泵一孔，吸漿量小時(shí)采用2個(gè)孔并聯(lián)進(jìn)行灌注。當(dāng)發(fā)生串漿時(shí)，采用多孔同時(shí)灌注，但同時(shí)灌注孔數(shù)不應(yīng)多于3個(gè)。3.2施工方法。3.2.1放位鉆孔前由測(cè)量人員按設(shè)計(jì)圖紙布置孔位，并用紅油漆設(shè)置明顯標(biāo)志。根據(jù)孔位、方位角，保證孔向與混凝土面垂直，準(zhǔn)確無誤后開孔鉆進(jìn)。孔位偏差小于5cm，并記錄實(shí)際孔位。3.2.2鉆孔鉆孔順序：定孔→鉆機(jī)固定→鉆進(jìn)→終孔→驗(yàn)孔。固結(jié)灌漿鉆孔不分序。鉆孔施工可直接使用栓塞灌漿；成孔困難時(shí)，或埋設(shè)孔口管。固結(jié)灌漿孔排距3m，灌漿孔角度為36°，均勻分布初期支護(hù)面上，灌漿孔每環(huán)間隔3m梅花型布置，固結(jié)灌漿孔數(shù)為10個(gè)；灌漿設(shè)計(jì)孔深為4m，灌漿孔孔徑為ϕ42mm。檢查孔孔徑為75mm。灌漿鉆孔必須保證孔向準(zhǔn)確，垂直于混凝土面。3.2.3洗孔在灌漿開始前，必須用水和壓縮空氣對(duì)所有灌漿孔孔壁及裂隙進(jìn)行沖洗。沖洗壓力等于灌漿壓力的80%，且小于1MPa。沖洗至回水清后5min結(jié)束，孔內(nèi)的沉積物厚度小于20cm。沖孔結(jié)束后24h內(nèi)，未進(jìn)行灌漿的空，應(yīng)重新進(jìn)行掃孔和沖洗。在裂隙發(fā)育段，浸水或滲水大于10L/min時(shí)，應(yīng)停止沖洗。在地質(zhì)條件極為復(fù)雜地區(qū)，灌漿孔（段）是否需要進(jìn)行裂隙沖洗以及如何沖洗，通過現(xiàn)場(chǎng)灌漿實(shí)驗(yàn)確定。3.2.4灌漿灌漿方法為純壓式。采用止?jié){塞進(jìn)行止?jié){，止?jié){塞深入長(zhǎng)度不大于0.5m，對(duì)于成孔困難的灌漿孔應(yīng)設(shè)置孔口管。漿液水灰比采用1∶1，0.8∶1，0.6∶1（重量比）等3個(gè)比級(jí)，開灌水灰比為1∶1。I序孔灌漿壓力為0.5～1MPa，II序孔灌漿壓力1.0～1.5Mpa，壓力根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。試驗(yàn)過程中根據(jù)灌漿情況選擇適當(dāng)孔段提升灌漿壓力，通過不同灌漿壓力對(duì)比灌漿效果、材料消耗和灌漿時(shí)間，灌漿壓力不得超過2.0MPa。當(dāng)注入量超過300L，壓力和注入率均不變時(shí)，應(yīng)采用濃一級(jí)的水灰比；當(dāng)注入率超過30L/min時(shí)，應(yīng)變濃。當(dāng)注入率不大于0.4L/min時(shí)，再灌注30min，既可結(jié)束。3.2.5特殊情況處理灌漿應(yīng)連續(xù)施工，如因管路故障，應(yīng)盡早恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)再次沖洗后才可恢復(fù)灌漿，灌注壓力為中斷前數(shù)值。如遇見冒漿、串漿，處理方法按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。壓力水沖洗時(shí)，如發(fā)現(xiàn)巖面有滲水、冒水，則先進(jìn)行冒水部位的處理后再進(jìn)行灌漿；壓水試驗(yàn)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)返水，用再度壓緊灌漿塞。如果灌漿難以結(jié)束，可采用低壓濃漿和摻入外加劑和砂等方法處理。在遇有地下水時(shí)需觀測(cè)涌水流量、水壓力，可適當(dāng)增加灌漿壓力，結(jié)束時(shí)要屏漿封孔。3.2.6封孔壓水試驗(yàn)結(jié)束的封孔方法為壓力灌漿法，并抹平孔口，當(dāng)注入率不大于1L/min時(shí)，持續(xù)30min再結(jié)束。3.3質(zhì)量檢查。壓水試驗(yàn)檢查應(yīng)在結(jié)束后3~7d內(nèi)進(jìn)行，數(shù)量不少于總數(shù)的2%，透水率不高于5.0Lu，即為合格。若檢查孔均合格，所有孔一次灌漿封住，壓力為最大灌漿壓力。否則應(yīng)分別進(jìn)行灌漿。所有灌漿孔及檢查孔結(jié)束后，孔口脫空部位均用水泥砂漿進(jìn)行回填抹平，達(dá)到凝固期后割除孔口外露部分。灌漿后的多余漿液集中放置污水處理池處理后，嚴(yán)禁直接倒入河溝。

4壓水試驗(yàn)

壓水試驗(yàn)的孔數(shù)應(yīng)為總數(shù)的5%，可結(jié)合孔隙沖洗同時(shí)進(jìn)行，壓力大于80%的灌漿壓力且小于1MPa，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為最大流量與最小流量之差小于最終值的20%。透水率按公式（1）計(jì)算：q=Q/（P×L）（1）式中：q——試段透水率，Lu；Q——壓入流量，L/min；P——作用于試驗(yàn)段內(nèi)的全壓力，MPa；L——試段長(zhǎng)度，m。

作者:張磊 劉揚(yáng)揚(yáng) 單位:1.遼寧省白石水庫(kù)管理局有限責(zé)任公司 2.朝陽(yáng)市水務(wù)局