山口隧洞洞穿PCCP管后衬砌混凝土回填灌浆施工技术

李春勇

（葛洲坝新疆工程局（有限公司），新疆 乌鲁木齐 830001）

1 概述

西水东引山口隧洞全长780 m，隧洞开挖断面为城门洞型，开挖洞径 6.1～8.6 m，洞挖及初期支护完成后，先洞穿 PCCP管，以PCCP管道为内模进行隧洞衬砌混凝土浇筑施工，衬砌混凝土为C30自密实混凝土。由于PCCP管具有整体、不可破坏的特性，洞穿PCCP管后浇筑混凝土拱部回填灌浆施工工艺发生改变，参照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，此回填灌浆兼具接缝灌浆、固结灌浆施工特点，即其实质作用对象是衬砌混凝土拱部脱空部位，是对脱空部位的灌浆回填；灌浆管路的埋设、安装设计与接缝灌浆预埋管路相似，灌浆方式参照接缝灌浆，具有接缝灌浆特点；预埋管支管钻孔深入围岩30 cm，在灌浆压力作用下，对一定范围的围岩具有固结作用，其对围岩有固结灌浆功效。

2 灌浆施工设计

洞穿PCCP管及管后衬砌混凝土浇筑工艺特点决定回填灌浆施工工艺，根据工程特点，针对性的设计回填灌浆管路布置、施工工艺、技术要求，具体如下：

2.1 灌浆管道设计

在洞挖及初期支护完成之后、洞穿PCCP管之前，预埋回填灌浆管道。管道布置在隧洞顶拱部位，主管道顺洞轴线布置，分灌浆管、备用灌浆管、排气管三排，排气管布置在隧洞顶拱正中部位，灌浆管、备用灌浆管对称布置排气管两侧。灌浆及排气主管道上每隔2 m设支管，梅花形布置，埋设支管的孔道采用钻孔，灌浆及排气支管伸入初期支护及围岩不小于30 cm，灌浆及备用灌浆支管设临时封堵。灌浆管、备用灌浆管及排气管按回路布置，灌浆管通过钢管节引出。

2.2 灌浆工艺设计

灌浆工艺主要参照接缝灌浆施工工艺，其他参照隧洞回填灌浆技术要求。设计主要技术如下：

2.2.1 灌区畅通的标准

至少有一套灌浆管路畅通，即灌浆管、备用灌浆管中至少有1根管路畅通、排气管畅通。

2.2.2 主要设计技术要求

排气管出浆，在灌浆管进浆压力达设计压力0.3 MPa下，停止吸浆，延续灌注5 min即可结束。灌浆材料、设备等要求参照灌浆规范。

3 灌浆施工方法

3.1 管道预埋安装

3.1.1 钻孔

灌浆管、灌浆备用管及排气管的支管预埋孔道采用风钻钻孔，孔深不小于30 cm。

3.1.2 预埋管道安装

预埋灌浆管分区段进行安装，隧洞进、出口安装区段长约为40 m，各引出1组共6根管，分设在隧洞进、出口部位；隧洞内其他安装区段长约为80 m，分45 m、35 m各引出1组管，共2组12根管，灌浆预埋管通过钢管节引入PCCP管内。

预埋灌浆管采用扎丝与衬砌混凝土外圈钢筋固定。主管与支管采用三通连接，并使用黏合剂保证连接牢固。支管伸入钻孔内，距孔底约3 cm，灌浆管、灌浆备用管的支管采用保鲜膜临时封堵，保证回填灌浆之前不被堵塞。安装过程中，根据放线的标记在正确位置分段。

3.2 预埋灌浆管路畅通情况检查

在PCCP管后衬砌混凝土浇筑之后、回填灌浆之前，通风检查回填灌浆区预埋灌浆管路的畅通情况，作好记录。

3.3 灌浆施工方法

3.3.1 灌浆材料及水灰比

采用纯水泥浆或水泥砂浆灌注，质量满足灌浆规范要求。受灌浆管路长度、管径及灌浆“一次性”限制，施工中灌注纯水泥浆，以防灌注水泥砂浆堵管，影响灌浆质量。

3.3.2 灌浆压力

严格按设计要求控制灌浆管灌浆压力。

3.3.3 灌浆方式

采用填压式灌浆，从低到高单向“追赶式”灌浆。

3.3.4 灌浆方法

先进行生产性灌浆工艺试验，根据生产性灌浆试验情况总结工艺参数，推广使用。

现场根据通风检查情况，选畅通的灌浆管路进浆灌注。采用浓浆灌注，选灌浆管的低处进浆管灌浆，其他管路敞开，待其他管路出浓浆（与进浆比重相同）后，封堵该管（扎管），继续由进浆管灌注。在灌浆管进浆压力达设计压力0.3 MPa下，停止吸浆，延续灌注5 min即可结束。

3.3.5 殊殊情况的处理

（1）堵塞、不畅通管路的处理。正常灌浆结束后，对堵塞、不通畅的灌浆管进行倒灌处理，倒灌采用0.5∶1浓浆灌注，达灌浆结束标准停止灌注。

（2）灌浆过程中，加强观测，发现有漏浆等异常现象，应立即通知压力控制人员，降低压力，分析、查明原因，针对性的采取措施处理。

（3）串区的处理。灌浆过程中，如发现相邻灌区有浆液串出，则接管对相邻灌区进行灌浆。发现串区后，如本灌浆区灌浆压力达50%设计压力以上，且排气管出浆，根据现场情况，确认灌区已被水泥浆充填满，可结束本灌浆区（管）的灌浆。

4 灌浆质量检查

由于PCCP管道的整体、不可破坏特性，灌浆质量检查孔的布置位置成为难题。通过分析洞穿PCCP管及衬砌混凝土结构，最终确定在钢管节上原引出回填灌浆管的位置布置检查孔，不损坏PCCP管道结构，该位置分布在灌区中部，钻孔检查具有一定的代表性。灌浆质量检查孔施工方法如下：

4.1 钻孔

待该灌区回填灌浆结束7 d后，从钢管节原回填灌浆预埋管引出的12根管中任选一个（首选顶拱部位），采用风钻沿引出管向上钻孔，孔径40 mm，孔深穿透衬砌混凝土伸入围岩（含初期支护）10 cm。隧洞进、出口段两个灌区检查孔布置在洞脸部位，具体位置，依据灌浆情况确定。

4.2 注浆检查

钻孔经验收后，向孔内注入2∶1纯水泥浆，在压力达到设计压力0.3 MPa下，初始10 min内注浆量不超过10 L，认为回填灌浆质量合格，可结束注浆。如注浆量超过10 L，则在该压力下，换0.5∶1水泥浆继续灌注，待注浆率为0，延续5 min，结束灌浆。

5 灌浆资料分析及灌浆效果评价

回填灌浆工程的质量，以分析灌浆施工记录和成果资料为主，结合检查孔注浆试验资料，综合评定。洞穿PCCP管后衬砌混凝土回填灌浆不同于一般隧洞回填灌浆，其兼具接缝灌浆、固结灌浆特点。灌浆资料分析及灌浆效果评价主要从以下几个方面进行，包括：灌区畅通、管路埋设畅通情况；灌浆材料；灌浆过程控制、灌浆资料；质量检查资料等。隧洞PCCP管后衬砌混凝土回填灌浆共14个灌区，全部按要求的技术方案进行灌浆，现场灌浆完成，资料汇总、评价如下：通风检查，14个灌区中，灌浆管和备用灌浆管所有回路畅通，灌浆管或备用灌浆管与排气管相通；灌浆检查，14个灌区中，所有排气管均出浆，且出浆密度均达1.8 g/cm3或以上；14个灌区中，灌浆管压力均达到设计压力（0.3 MPa）或以上；单元工程效果检查，14个灌区一区布置一个检查孔，共14个检查孔，采取钻孔注浆检查：在设计压力下，初始10 min内注入2∶1纯水泥浆量不大于10 L为合格，14个孔压浆检查均合格。

6 结束语

洞穿PCCP管后衬砌混凝土回填灌浆采用预埋灌浆管的方式进行灌浆是合适的选择，是对一般隧洞回填灌浆施工工艺的创新，对混凝土浇筑后不能采取钻孔回填灌浆对象的处理极具参考价值，如勘探平洞回填混凝土后的回填灌浆、压力钢管段回填灌浆等。