浅谈施工支洞涌水封堵技术在水电站上的应用

陈孙庆

【摘 要】我们在进行水电站支洞施工的掘进作业时，经常会遇到涌水的现象，如果不能及时采取行之有效的封堵作业，那么可能对整个工程的建设进度以及施工质量带来巨大的负面影响。作者在下文中以实际的工程为研究对象，针对水电站支洞的施工过程采取的封堵涌水技术进行了细致的研究和分析。

【关键词】水电站；支洞；涌水封堵；应用

1.工程简述

1.1工程概况

该水电站的支洞工程属于下坡类隧洞，整体长度是 米，这个支洞是能够将竖井段与下平段有效连接的仅有作业通道。支洞工程施工所在位置的地下水源非常丰沛，基本上都是岩溶裂隙水，所以在进行支洞开挖的作业时，总是会发生各种程度的涌水现象，为施工的顺利进行制造了不少障碍。

1.2实际涌水的现象

该支洞施工作业时，其中一段的左面边墙以及掌子面发生了几处涌水的现象，整个出水面的总体流量应该在 上下，这种现象为支洞的施工作业带来了很大的影响。出于确保施工正常进度以及施工质量的考虑，工程组研究决定，使用封堵的方式对上述涌水现象实施处理。事实证明，我们采取的方法收到了很好的效果。

2.涌水封堵具体的流程与注意事项

涌水封堵的基本流程是：施工前的准备工作→涌水表面的封堵→确定孔位→设计孔向→开始钻孔→清洗已完成的孔→灌注混浆→压水检测→封孔→最终验收。

封堵作业的注意事项有：

（1）必须对涌水的部位进行迅速的封堵，需要的时候，可以利用堵漏材料做紧急的表面封堵处理。

（2）确定孔位以及设计孔向的时候，必须遵循方便直接进行灌浆的准则来安排。

（3）完成表面的封堵作业后，应按照施工现场的地质情况、钻孔情况等仔细查明支洞各个结构面的具体性质，之后才可以进行封堵灌浆的作业。灌浆时需要先试灌一下，从而确定最佳的封堵材料、灌浆施加的压力以及灌浆所需的浓度。

3.涌水封堵的实际方案

3.1施工前准备工作

施工之前做好相关的准备工作可以有效确保涌水封堵作业的质量以及成功率。第一，应该详细对工程现场以及周边的地质和水文条件进行勘察，了解岩层的构造、岩石的分布、裂隙分布、涌水的流动速度、涌水水质等；第二，应该仔细检查施工在用电、排风、给排水等方面的就绪情况，科学安排工程需要的辅助设备以及机械；第三，针对灌浆作业，需要提前安排现场的试验，从而确定灌浆的材料、灌浆次序、质量要求等，同时还需要确定灌浆孔的孔间距离、孔洞深度、孔洞排数等。

3.2表面的封堵

涌水封堵需要最先实施表面封堵的作业，这么做的根本原因不是为了把涌水进行完全的封堵，而是借助表面的封堵先暂时控制掌子面的水流量，从而为灌浆作业以及钻孔作业提供施工的便利条件，进而保证接下来的钻孔与灌浆等作业的顺利开展。

我们采取模袋灌浆技术来进行掌子面表面的封堵。先按照具体的涌水情况，在涌水的裂隙里面填充一定数量的模袋，以50厘米-100厘米为最佳的埋入深度，之后利用外接的钢管对其实现固定，从而防止出现灌浆时由于模袋膨胀而浆体溢出孔外的现象。在模袋灌浆作业的时候，需要按照涌水位置的动态出水情况而随时调整灌浆速度。结束模袋灌浆之后，需要采用封堵材料对支洞表面进行迅速的喷涂，从而减少掌子面的涌水量。

3.3钻孔作业

（1）钻孔时孔洞的朝向、孔洞的位置以及孔洞的深度都必须符合设计的要求。本工程里要求孔洞的位置偏差不能大于10厘米。

（2）钻孔时，需要尽可能确保孔径均匀并且孔壁光滑，从而防止灌浆时发生返浆的情况。另外，还需要注意钻孔时产生的细屑以及岩粉等，以防止孔壁的缝隙被堵死，进而对后面的灌浆作业产生不良影响。

3.4洗孔作业

洗孔作业通常有单孔冲洗与群孔冲洗两类。单孔冲洗通常用于岩层相对完整，裂隙不多的施工环境下；群孔冲洗通常用于岩层相对破碎，并且钻孔彼此间有互通现象的施工环境下。本工程我们采取的是高压脉动洗孔，洗水压力设定在灌浆压力的4/5大小。洗孔时间也需要符合设计的具体要求，要清洗至回水已经清澈才可以结束。

3.5压水试验

要实际检验岩层的渗水情况我们就需要进行压水试验，这同时也可以为灌浆作业提供基础数据。压水实验的基本原理是：在预先设定的水头压力之下，通过钻孔把水压进孔壁周围的裂隙之中，并通过压水的时间以及总水量，计算岩层渗透性质的相关数据。

3.6灌浆

3.6.1浆液的确定

在进行灌浆作业时，浆液的确定至关重要，它可以直接影响施工的投入与涌水封堵的成效，所以灌浆材料的确定以及配浆等工序从来都是灌浆作业里面的难点。基于灌浆的不同目的、地质条件的差异，所采用的浆液也会有很大的区别，本工程中的封堵要求浆液满足：①拥有不错的流动性，粘度适中，从而方便扩大浆液的流动范围与灌注的施工；②拥有良好的稳定性，析水率很低，因为一旦固体颗粒太早开始析水沉淀的话，那么必将导致浆液灌注受到影响；③浆液里的水泥或者其它颗粒应达到要求的细度，以方便填充作业中的微小裂隙。

3.6.2灌浆顺序

钻孔和灌浆必须遵循分序加密的基本原则来施工。采取分序加密的形式安排灌浆的施工，不但有助于浆液获得持续的挤压变得密实，还能提高各灌浆区的施工连续性。借助渐渐增大的灌浆压力，浆液扩散性以及密实度都会得到很大的提升。

3.6.3灌浆方式

按照浆液灌注以及流动性，我们可以将灌浆方式分为纯压式与循环式。纯压式一般就只是把浆液顺着灌浆管挤进钻孔而已，不再需要其它循环，一般都用浓度较大的浆液进行灌注。本工程我们采取的是循环式的灌浆，这种方式浆液会在两管的间隙内不停循环，从而让浆液在孔段内处于流动的状态，这样不但可以减少颗粒物质的沉淀，还可以显著提升灌浆施工的质量。

3.6.4灌浆压力的控制

灌浆压力就是指施加在灌浆段中间位置的实际压力，它是保证灌浆施工质量以及提升灌浆效率的关键因素。如果不能很好的控制灌浆压力很容易造成岩石面发生抬动的情况，那样的话，不但会造成灌浆施工无法继续进行，还会严重影响灌浆的质量，甚至拖累整个涌水封堵施工。所以，在进行涌水封堵作业时，需要随时调整灌浆的实际压力。

3.6.5浆液浓度的确定

如果浆液浓度太高，会严重降低浆液的流动性，造成浆液无法顺利灌入微小裂隙的现象；如果浆液浓度太低，流动性虽然很好，可是其固结速度以及防渗透性就会大大降低。所以，在进行灌浆作业时，必须合理控制浆液浓度的变化，提高对浆液浓度控制的力度。浆液浓度的控制需要根据从稀至浓的基本原则，同时参考灌浆压力以及吸浆率的变动。

3.6.6确定灌浆的结束以及封孔

判断灌浆是否结束，一般可以借助以下两个指标：（1）闭浆的时间，也就是在残余吸浆量保持固定的条件下，可以维持工程要求压力的时间；（2）残余吸浆量，也就是最终的预设吸浆量。在本工程中，我们认定在吸浆率小于1L/min 并且符合设计要求的终灌压力之后，再继续注浆八分钟就可以结束灌浆。

封孔采取全孔注浆的方式，由于本工程里需要灌浆的孔数量不多，所以我们就在结束灌浆作业之后，集中进行了封孔的处理，孔口位置利用砂浆进行抹平。

4.结束语

综上，作者在文中分析了支洞涌水封堵相关技术在水电站建设中的应用以及需要注意的事项，希望可以为类似的项目建设提供新的思考方向，从而保证项目能够顺利高效的施工。

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