实例探析水库引水隧洞回填灌浆施工技术研究

2014-01-21舒永贤

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：序孔预埋隧洞

舒永贤

(黔东南州水利投资有限责任公司，贵州凯里556000)

实例探析水库引水隧洞回填灌浆施工技术研究

舒永贤

(黔东南州水利投资有限责任公司，贵州凯里556000)

回填灌浆是在混凝土衬砌与围岩或喷射混凝土面的空隙中灌注水泥浆、水泥砂浆或细骨料混凝土。水电工程的洞室由于其受力的特性而对回填灌浆施工要求甚严，是保证隧洞在高速的水流作用下安全运营的必要手段。文章主要阐述了塘冲水库引水隧洞回填灌浆施工技术。

水库;引水隧洞;回填灌浆;浆液

0 引言

隧洞灌浆主要是指用于水工隧洞、竖井、斜井和其它地下洞室的围岩或混凝土(钢衬)支护结构加固、防渗的灌浆工程，较多使用的有回填灌浆、围岩固结灌浆和接触灌浆。

此外还有在隧洞掘进过程中遇地下水丰富的地层或十分破碎的地层时，用于阻水和临时支护的超前注浆;用于加强结构、改善受力状态的预应力灌浆等。

在隧洞中还可能进行其它用途的灌浆，如帷幕灌浆、深层岩体固结灌浆等。本文主要阐述了回填灌浆施工要点。

1 工程概况

塘冲水库是六洞河第二级综合开发利用水利工程，上衔上塘水库，下接附廓水库。塘冲水库枢纽工程位于滚马乡塘冲村河段，坝址控制流域面积185 km2，多年平均年径流量1.024亿m3。

塘冲水库工程正常蓄水位702.00 m，相应库容4 030万m3，总库容5225万m3，调节库容3 598万 m3，死库容377万 m3。

塘冲水库工程设计灌溉面积44.09万hm2，总干渠最大设计流量6.45 m3/s，南干渠最大设计流量3.79 m3/s，北干渠最大设计流量1.75 m3/s。

塘冲水库工程向三穗县城年供水1 073万m3，向黔东循环经济工业区年供水460万m3。附属电站装机容量1 500 kW，多年平均发电量475万 KW·h。

塘冲水库工程主要任务为灌溉及供水，同时兼顾发电。塘冲水库工程枢纽主要由大坝枢纽工程、灌区枢纽工程、供水枢纽工程组成。

大坝枢纽由面板堆石坝、岸边溢洪道、灌区取水(含灌溉、供水及发电)建筑物、冲砂兼放空建筑物(兼生态放水)、发电厂房、升压站、上坝公路及进厂公路等组成。

进水口井筒后接引水隧洞，引水隧洞平面上呈U形布置，进口中心高程672.10 m，未端中心高程661.94 m。

桩号引0+000.00～引0+005.000段为方形变圆形渐变段，引0+000.000～引0+148.547段轴线方位角N2.26°W，引0+161.532～引0+270.980段轴线方位角 N47.34°E，引 0+284.876～引 0+416.163段轴线方位角N79.58°W，各段采用圆弧线连接，圆弧转弯半径15.0 m。

引水隧洞洞直径2.2 m，采用C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度35 cm，开挖洞直径2.9 m，隧洞顶部120°范围需作回填灌浆，灌浆孔深入基岩10 cm，灌浆孔间排距均为3.0 m，呈梅花型布置。

2 回填灌浆工艺

2.1 灌浆孔布置

1)回填灌浆孔深入基岩10 cm，“23”孔交错布置。

2)灌浆孔分两序，双孔为Ⅰ序孔;三孔为Ⅱ序孔。

3)灌浆孔编号。

式中:H为回填灌浆;m为单元号;n为排号;s为孔号。

编号示例:H1－1－1表示回填1单元1排1孔。

回填灌浆孔平面布置图见图1:

图1 回填灌浆孔平面布置图

2.2 预埋灌浆管

对于钢筋混凝土衬砌的隧洞，为了方便钻孔和避免在钻孔时打断钢筋，宜在混凝土衬砌中设置预埋管(钢管或塑料管)，之后通过预埋管进行钻孔和灌浆［1］。

遇隧洞顶拱发生坍塌、多量超挖或与溶洞连通，回填空腔很大时，也应在该部位预埋灌浆管，埋管数量应不少于2根，其出口应在空腔的最高处，以利于进浆和排水、排气。

值得注意的:①预埋管的位置应当准确记录或留有标志，以便于拆除模板后容易寻找;②预埋管管口露出后仍应使用凿岩机或钻机扫孔钻进至基岩或脱空区，以保证灌浆通畅。

2.3 测放孔位

标出控制桩号，用钢尺丈量测放排距，按弦长法定出孔位，用红油漆标出孔口位置及孔号。在钢筋混凝土衬砌中的灌浆孔采用预埋管指示孔位。在进行钻孔灌注施工之前，需要将PVC管预埋在钢筋网中［2］。

预埋PVC管时按下列要求进行:

1)预埋管预埋长度以钢模台车与洞壁之间长度为宜。

2)预埋管两头密封，用特制的堵塞将其堵住。

3)预埋管用细铁丝将其牢牢地固定在钢筋上。

4)在安装预埋管之后，需要将预埋管周围的钢模上做好标记工作。

2.4 造孔

在孔位测放作业结束之后就可以开始进行钻孔施工。在钻孔施工中，钻孔的方向主要是沿着预埋管的方向进行。在钻孔的过程中需要对衬砌的厚度、基层等深度等情况进行全面详细的记录。若遇空腔积水、地下水丰富地段，沿较低处设一定数量排水孔［3］。

2.5 灌浆

2.5.1 灌浆材料

2.5.1.1 水泥

新鲜大厂普通硅酸盐水泥(P.O32.5)，强度等级≥42.5 MPa。

2.5.1.2 水

灌浆使用的水只要是饮用水都可以，严禁存在杂物，水的P必须符合相关规范要求，并且需要对其温度进行严格的控制，控制在40℃或者以下。

2.5.1.3 砂

所选择的砂必须是质地比较坚硬的，需要对砂的粒径进行严格的控制，通常≤2.5 mm。

2.5.2 设备

2.5.2.1 制浆设备

ZJ—400高速搅拌机、100/3.5砂浆机。

2.5.2.2 送浆设备

压缩气远距离输浆泵。

2.5.2.3 灌浆设备

3SNS泵或100/3.5砂浆机。

2.5.3 制浆

在制浆的过程中，需要对浆液的配合比进行严格的控制。在进行浆液的拌制中，需要对搅拌的时间进行严格的控制，因为本工程中所使用的搅拌机械为高速搅拌机，因而其搅拌时间应该≥1 min。浆液制备放置的时间≤4 h，这样才能够对浆液的通畅进行保证［4］。

2.5.4 灌浆

2.5.4.1 灌浆前的准备工作

1)对在灌浆前发现的大空腔，应尽量在浇筑衬砌混凝土时填满。无法填满混凝土时，应设法以毛石、碎石、卵砾石充满。

2)仔细检查待灌浆的隧洞。发现衬砌表面有漏水的孔道、裂缝、止水不严的结构缝或其它缺陷，采用麻丝、木楔、速凝砂浆等妥善堵漏。

3)备足水泥。根据钻孔发现的顶拱脱空情况或其它资料，估计所灌注的隧洞区段内被灌注空间的总体积，储备足够的水泥等灌浆材料，以便一次连续灌注至结束，避免灌浆过程中断带来诸多不利。

2.5.4.2 灌浆方法

在灌浆之前，需要对衬砌的混凝土的缺陷进行全面的了解和掌握，并且对施工中可能发生漏浆的地位进行预先处理，本工程主要采用的灌浆方法是孔口阻塞纯压式灌浆法，在进行该法的灌浆施工中，需要对衬砌混凝土的情况进行全面的监察。

2.5.4.3 灌浆顺序

按照设计图纸，回填灌浆分两序施工，Ⅰ序孔为双孔排，Ⅱ序孔为三孔排，灌浆时，先对Ⅰ序孔进行灌浆，根据本部分工程的具体情况，在Ⅰ序孔进行灌浆结束后2 d，再对Ⅱ序孔进行灌浆。浆液配比:Ⅰ序孔灌注0.5∶1的水泥浆液，Ⅱ序孔灌注1∶1和0.5∶1两个比级的浆液。空隙大的部位灌注水泥砂浆，但掺砂量≤水泥重量的200%。

2.5.4.4 灌浆压力

1)初拟回填灌浆压力为:0.2～0.3 MPa。

2)回填灌浆过程中若出现特殊情况，经监理工程师同意后可按其要求调整灌浆压力。

2.5.4.5 浆液水灰比

1)浆液水灰比可为Ⅰ序孔采用0.5∶1，Ⅱ序采用0.8∶1和0.6∶1(或0.5∶1)。

2)对于孔隙比较大的部位，那么就可以使用水泥砂浆进行灌注。水泥砂浆中掺入的具体的砂的量需要根据实际情况进行确定，通常不应该高于水泥重量的200%。

2.5.4.6 灌浆结束条件

在规定的灌浆压力之下，如果灌浆孔不再吸浆，那么在连续灌浆5 min之后就可以将灌浆作业结束。

2.5.4.7 灌浆注意事项

同一次序孔可部分钻出，单独施灌，其余作为排气、排水孔。若部分孔串浆时，采用封堵或同时灌注处理，同时灌浆的孔≤3个。