隧洞固结灌浆施工工艺研究

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［摘要］辽宁省某大型输水工程有压隧洞固结灌浆工程，施工前通过灌浆试验确定施工参数和施工方案，以保证施工质量符合设计要求，施工进度按期完成。

［关键词］隧洞；固结灌浆；试验；方法；方案

1工程概况

该隧洞工程累计长约4060m，共分4段，每段隧洞均为压力隧洞，断面均为圆型，Ⅲb类围岩开挖洞径ϕ7.0m，Ⅳ类围岩开挖洞径ϕ7.3m，Ⅴ类围岩开挖洞径ϕ7.5m，各主洞进出口20m为锁口段，开挖洞径ϕ8.5m。岩性为里尔峪组角闪斜长片麻岩，弱风化为主，岩体破碎，岩石饱和抗压强度较低，19.8MPa，岩体呈碎裂结构，推测本段地下水以滴水～线流为主。隧洞在全面固结灌浆工作开始之前，需进行试验，以进一步验证固结灌浆拟定的相关参数、工艺的可行性、合理性，使固结灌浆施工方案符合实际需要。

2灌浆试验

2.1试验方案。试验固结灌浆孔布置严格按照设计要求布孔。开孔孔位偏差不大于5cm，排距3m，IV类围岩每排10孔，入岩深度4m，梅花形布置（试验段均为IV类围岩）。采用环向分序、环内加密的原则进行分序分段编号。具体灌浆孔布置见图1。2.2试验结果。试验共钻孔80个，混凝土注入进尺13.3m，基岩灌注进尺合计321.06m，总共进尺334.36m，灌浆段共注入水泥116173kg，封孔注入水泥1748.51kg，弃灰量1672.89kg，使用水泥119595kg。试验段采用YT-28型手风钻钻孔，孔径为ϕ42mm，入岩4m，除顶拱和地板钻孔卡钻施工困难，其余孔均较少出现卡钻现象，钻孔无涌水现象。平均正常钻进耗时约为8.2min/m。选取5%的灌浆孔进行试验，其中4个I序孔平均透水率达到107.52Lu，最大透水率出现在3-I-2孔，其压水压力为0.04MPa，流量53.4L/min，透水率达到331.27Lu。2个检查孔压水吕荣值均小于设计防渗标准5.0Lu。由此可见透水率在灌浆前后呈现下降趋势，符合灌浆的正常规律，见表1。

3灌浆施工

3.1施工工艺。固结灌浆孔分两序进行施工，单环为I序，双环为II序。先I序孔，再II序孔。I、II序孔分别编号，梅花形布置方式。全孔做一次性钻灌，施工顺序为：钻、洗、压、灌、封。为保证防止混凝土面不发生抬动，采用一泵一孔，吸浆量小时采用2个孔并联进行灌注。当发生串浆时，采用多孔同时灌注，但同时灌注孔数不应多于3个。3.2施工方法。3.2.1放位钻孔前由测量人员按设计图纸布置孔位，并用红油漆设置明显标志。根据孔位、方位角，保证孔向与混凝土面垂直，准确无误后开孔钻进。孔位偏差小于5cm，并记录实际孔位。3.2.2钻孔钻孔顺序：定孔→钻机固定→钻进→终孔→验孔。固结灌浆钻孔不分序。钻孔施工可直接使用栓塞灌浆；成孔困难时，或埋设孔口管。固结灌浆孔排距3m，灌浆孔角度为36°，均匀分布初期支护面上，灌浆孔每环间隔3m梅花型布置，固结灌浆孔数为10个；灌浆设计孔深为4m，灌浆孔孔径为ϕ42mm。检查孔孔径为75mm。灌浆钻孔必须保证孔向准确，垂直于混凝土面。3.2.3洗孔在灌浆开始前，必须用水和压缩空气对所有灌浆孔孔壁及裂隙进行冲洗。冲洗压力等于灌浆压力的80%，且小于1MPa。冲洗至回水清后5min结束，孔内的沉积物厚度小于20cm。冲孔结束后24h内，未进行灌浆的空，应重新进行扫孔和冲洗。在裂隙发育段，浸水或渗水大于10L/min时，应停止冲洗。在地质条件极为复杂地区，灌浆孔（段）是否需要进行裂隙冲洗以及如何冲洗，通过现场灌浆实验确定。3.2.4灌浆灌浆方法为纯压式。采用止浆塞进行止浆，止浆塞深入长度不大于0.5m，对于成孔困难的灌浆孔应设置孔口管。浆液水灰比采用1∶1，0.8∶1，0.6∶1（重量比）等3个比级，开灌水灰比为1∶1。I序孔灌浆压力为0.5～1MPa，II序孔灌浆压力1.0～1.5Mpa，压力根据实际情况进行调整。试验过程中根据灌浆情况选择适当孔段提升灌浆压力，通过不同灌浆压力对比灌浆效果、材料消耗和灌浆时间，灌浆压力不得超过2.0MPa。当注入量超过300L，压力和注入率均不变时，应采用浓一级的水灰比；当注入率超过30L/min时，应变浓。当注入率不大于0.4L/min时，再灌注30min，既可结束。3.2.5特殊情况处理灌浆应连续施工，如因管路故障，应尽早恢复灌浆，否则应再次冲洗后才可恢复灌浆，灌注压力为中断前数值。如遇见冒浆、串浆，处理方法按有关规定执行。压力水冲洗时，如发现岩面有渗水、冒水，则先进行冒水部位的处理后再进行灌浆；压水试验时如果发现孔内返水，用再度压紧灌浆塞。如果灌浆难以结束，可采用低压浓浆和掺入外加剂和砂等方法处理。在遇有地下水时需观测涌水流量、水压力，可适当增加灌浆压力，结束时要屏浆封孔。3.2.6封孔压水试验结束的封孔方法为压力灌浆法，并抹平孔口，当注入率不大于1L/min时，持续30min再结束。3.3质量检查。压水试验检查应在结束后3~7d内进行，数量不少于总数的2%，透水率不高于5.0Lu，即为合格。若检查孔均合格，所有孔一次灌浆封住，压力为最大灌浆压力。否则应分别进行灌浆。所有灌浆孔及检查孔结束后，孔口脱空部位均用水泥砂浆进行回填抹平，达到凝固期后割除孔口外露部分。灌浆后的多余浆液集中放置污水处理池处理后，严禁直接倒入河沟。

4压水试验

压水试验的孔数应为总数的5%，可结合孔隙冲洗同时进行，压力大于80%的灌浆压力且小于1MPa，稳定标准为最大流量与最小流量之差小于最终值的20%。透水率按公式（1）计算：q=Q/（P×L）（1）式中：q——试段透水率，Lu；Q——压入流量，L/min；P——作用于试验段内的全压力，MPa；L——试段长度，m。

作者:张磊 刘扬扬 单位:1.辽宁省白石水库管理局有限责任公司 2.朝阳市水务局