浅析水利工程的隧洞衬砌与灌浆施工

丁杰

【摘要】在水利工程中，隧洞衬砌和灌浆施工的质量将会对整个工程质量带来巨大的影响。为了能够确保水利工程质量，在文中结合具体施工实例就隧洞衬砌与灌浆施工方法进行了介绍，以期为水利工程中隧洞衬砌和灌浆施工提供借鉴。

【关键词】水利工程；衬砌；灌浆

一、隧洞衬砌

隧洞砼和钢筋砼衬砌的施工可分为现浇，预填骨料压浆和预制安装等方法。现仅讨论现浇砼的衬砌方法。

首先简要介绍江西省贵溪市洋石桥水库除险加固工程。洋石桥水库座落在贵溪市天禄镇流桥村，距贵溪市区27㏎，位于信江支流孟清河上。坝址以上控制流域面积5.0㏎2，该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电和养殖等综合效益的小（1）型水库。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、灌溉涵管等建筑物组成。最大坝高26.6M，坝顶长度147.0M，坝顶宽6.0M，坝顶高程72.6M。灌溉涵管为新建灌溉隧洞，位于大坝左端，由进口段、闸室段、洞身段、出口池段及落地渡槽组成，总长194.85M。隧洞进口底板高程为51.0M，洞净高1.6M，宽1.2M，拱顶半径0.6M，采用现浇钢筋砼衬砌，衬砌厚度0.3M，设计灌溉流量为0.86m3/S，隧洞为无压式，长153M。

（一）隧洞衬砌的分段与分块

由于一般隧洞洞线较长，纵向需要分段进行浇筑。当结构上设与永久伸缩缝时，永久伸缩缝即可作为施工缝；当永久缝间距过大或无永久缝时，则应设施工缝分段浇筑，缝面亦需要进行刷毛处理。分段长度一般为6～18M，视地质条件、隧洞断面大小，施工方法及浇筑能力等因素而定。洋石桥水库为了避免边顶拱与底拱分两次灌注产生两条纵缝，保证隧洞砼的质量，砼衬砌采取全断面一次性整体浇筑法进行，沿纵向每8M作为一个浇筑分段。浇筑时，按先浇底拱后浇顶拱的顺序进行。

通常分段浇筑的顺序有：跳仓浇筑，分段流水浇筑，分段留空挡浇筑等三种方式；衬砌施工在横断面上分块进行，一般分成底拱、边拱和顶拱；其浇筑顺序一般是先底拱后边拱，再顶拱，其中边拱和顶拱可以按分块浇筑，也可以连续浇筑，视模板形式和浇筑能力而定。

（二）衬砌砼的浇筑

（1）模板架立：对于底拱，如果中心角不大，只需架立两端模板，待砼浇筑后，用弧形样板将表面刮成圆弧即可。当中心角较大时，一般采用悬吊式模板，先立端部模板，再立弧形模板桁架，然后随砼浇筑，逐渐从中间向两旁安装悬吊式模板。边拱和顶拱可用木桁架模板，通常是在洞外先将木桁架拼装好，运入洞内安装就位后再安设面板。洋石桥水库考虑到隧洞断面小，空间窄的特点，模具采用钢木混合型，模板采用木模板，加工成2×25×200㎝（厚×宽×长）的形式。拱架采用10#槽钢弯制而成，间距1.0M，拱架间用钢筋连接。模板结构保证有足够强度，刚度和稳定性，模板表面光滑，不漏浆。 （2）钢筋制作安装： 钢筋统一在洞外加工场制作，运至工作面后全断面一次安装成型。钢筋安装位置、间距、保护层及各部位钢筋大小尺寸，接头焊接等1符合图纸和规范要求。为了便于立筋，须预先在围岩侧壁打设一些短锚筋。 （3）衬砌砼的浇筑和封拱：在中小型隧洞施工中，运送砼常用手推车或电车。当浇筑底拱时，可在其脚手架上运送砼直接倾倒入仓。浇筑边拱时，砼可由模板上预留的几层窗口进料，也可随浇随钉模板。浇筑顶拱时，砼在模板顶部预留几个窗口进料，顺洞轴线方向倒退浇筑，边浇边退边封闭窗口。如果浇筑段有一个相邻段还未浇筑，就一直退到端部，最后由端部挡板上预留的小窗口进料直到浇完为止。有条件的可用砼泵浇筑边拱和底拱，既可解决在狭窄隧洞内的运输问题，又可提高砼的浇筑质量。洋石桥水库是利用隧洞旁的JZ350型搅拌机拌制的砼熟料，采用IT自卸翻斗车运输，斗车转运至工作面，人工铲料入仓。采用插入式振捣器振捣，两侧均匀上升。砼浇筑应保持连续性，如果因故中止且超过允许间歇时间，须按工作缝处理，每一位置的振捣时间以砼不再明显下沉、不出现水泡，并开始泛浆为宜。砼表面一般在浇筑完毕后12～18小时开始养护，养护时间不得少于14小时，在浇筑隧洞上部砼时，应按设计要求埋设好回填及固结灌浆管。 （4）施工缝施工： 洋石桥水库隧洞砼衬砌每8M设一横向施工缝，施工缝采用设置键槽，键槽处安放BW止水条进行处理。施工缝处理时用高压水枪对前段缝面砼进行冲毛处理，做到砼表面无松动，无灰浆浮渣，无乳皮及污染，再在凹槽上安放BW（‖）型止水条。砼浇筑时，在新旧砼交界附近浇筑约50㎝厚加大砂率2%和增大坍落度1～2㎝的接缝砼，以保证新旧砼结合良好。 （5）伸缩缝施工： 伸缩缝按设计要求沿洞纵向进行设置，采用橡胶止水带及沥青杉板填塞处理。施工时旧砼表面保证平整。橡胶止水带厂家直接采购。在旧砼浇筑时设于设计要求位置，其铺设、就位要准确牢固，偏差应符合设计要求。橡皮止水带搭接采用粘接法，粘接长度不小于20㎜，确保搭接紧密不漏水，新旧砼间填塞沥青杉板。

二、隧洞灌浆

隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆两种。前者是填塞岩石与衬砌之间的空隙，以弥补砼浇筑质量的不足，一般只限于顶拱范围内；后者是为了加固围岩，以提高围岩的整体性和强度，范围包括断面四周的围岩。为了节省钻孔工作量，两种灌浆都需要在衬砌时预留直径38～50㎜的灌浆钢管，并固定在模板上。灌浆管孔沿洞轴线2～4M布置一排，各排孔位交叉排列；此外还需要布置一些检查孔，用以检查灌浆质量。灌浆必须在衬砌砼达到一定强度后才能进行，并先进行回填灌浆，隔7天后再进行固结灌浆。灌浆时应先用压缩空气清孔，然后用压力水冲洗。灌浆在断面上自下而上进行，并利用上部管孔排气。在洞轴线方向采用隔排灌注，逐步加密的方法。为了保证灌浆质量和防止衬砌结构的破坏，必须严格控制灌浆压力。回填灌浆压力为：无压隧洞第一序孔用0.1～0.3Mpa；有压隧洞第一序孔用0.2～0.4Mpa；第二序孔可增大1.5～2倍。固结灌浆的压力，应比回填灌浆的压力高一些，以便岩石裂隙灌注密实。洋石桥水库灌溉隧洞的回填灌浆和固结灌浆由专业施工队完成，配置6名灌浆工人，2名技术人员，主要设备有：气腿式YT-28型凿岩机一台，卧式双缸灌浆机一台。在压力钢管段内衬砌前先对涵管周围大坝土体进行固结灌浆，钢管内衬安装后，钢管与原砼涵管的空隙采用回填灌漿。在钢筋砼衬砌段内衬前先对涵管进行固结灌浆，砼衬砌后与岩体及土体的空隙采用回填灌浆。

（一）回填灌浆

（1）回填灌浆施工工艺流程： 【方案上报】-﹛方案通过并获得开工令﹜→【准备工作】-﹛人员，水，电，材料，设备等各项准备﹜→【灌前压水】-﹛灌浆孔总数的5﹪进行灌前压水﹜→【浆夜搅拌】-﹛按配比加水配置浆液﹜→【浆液灌注】-﹛压力不小于0.2MPa﹜→【迸浆】-﹛浆液注入率小于0.4L/MIN时迸浆30MIN﹜→【该孔结束】-﹛0.5：1浓浆封孔，浆液返出孔口﹜→【再次灌浆】-﹛先施工︱序孔，后施工‖序孔﹜→【灌漿完成】-﹛灌浆工作完成﹜→【灌浆待检】-﹛灌浆结束后7天进行检查﹜→【质量检查】-﹛按要求进行压水试验等质量检查﹜→【施工结束】-﹛经检查后质量合格﹜ （2）施工方法： 在钢管内衬后或衬砌后可进行回填灌浆。 1）施工顺序：由低往高灌；2）冲洗：灌区施灌前根据情况进行冲洗及外漏检查；3）浆液搅拌：浆液搅拌采用高速搅拌机；4）浆液灌注：采用BW250/5，3SNS200/12灌浆泵；5）灌区划分：根据建筑物的分布，按加密的原则划分灌区；6）灌浆记录：采用LHGY-2000电脑自动记录仪；7）技术要求：A、浆材：P.o425水泥素浆，必要时掺砂灌注；B、水灰比：采用0.5：1；C、灌浆压力：按设计要求执行；D、停灌标准：灌浆压力达到设计要求，注入的浆量为0时迸浆5MIN即结束灌浆；E、其他：未提及部分执行国家标准《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94； 8）质量检查：在回填灌浆完成7天后按设计要求的检查项目进行检查。

（二）固结灌浆

（1）固结灌浆施工工艺流程与回填灌浆类似，因而不再赘述。 （2）固结灌浆施工方法：在钢管内衬或砼衬砌前先对涵管周围岩石体及土体进行固结灌浆。1）钻孔：采用手风钻机钻孔；2）灌前压水：灌浆孔总数的5﹪进行灌浆前压水，压水压力为该管段灌浆压力的80﹪；3）浆液搅拌：根据制浆站的浆液加水配制所需的浆液；4）浆液灌注：采用BW250/50，3SNS200/12灌浆泵；5）灌浆记录：采用LHGY-2000电脑自动记录仪；6）技术要求：①浆材：灌浆土料的要求，塑性指数10～25﹪，粘粒含量20～45﹪，粉粒含量40～70﹪，砂粒含量小于10﹪，有机质含量小于2﹪，可溶盐小于8﹪，掺入15﹪水泥。②浆液：A、物理力学性能指标：容重1.3～1.6T/m3，粘度30～100S，稳定性小于0.1g/C，胶体率大于80﹪，失水量10～30M/30MIN。B、灌浆压力小于49KPA。C、每次灌浆量为0.3～0.5m3。7）封孔：当浆液升至孔口，经连续复灌三次不再吃浆，即可终止灌浆。8）质量检查：在该地段的固结灌浆完成7天后按设计要求的检查项目进行检查。

洋石桥水库灌溉隧洞分部工程包括41个单元工程，经承包人自检，监理平检，建设方终检，政府质量监督站复核均达到合格标准，2010年12月21日通过竣工验收。