浅析水工隧洞灌浆施工技术

□ 李树森（辽宁润中供水有限责任公司）

1 概述

辽宁是我国水资源严重短缺的省份，资源性缺水、工程性缺水与水质性缺水问题长期并存。其中，GDP占全省80%以上、人口密集、产业聚集度高的中南部城市群缺水问题尤为严重。兴建大伙房水库输水工程也是为了解决周边7个城市的用水问题，改善本世纪前30年工业和1000余万居民生活用水短缺问题的战略性工程，对于保障受水地区的饮水安全，改善浑、太河流域生态环境，推动辽宁沿海经济带和沈阳经济区健康可持续发展具有十分重要的意义。

2 工程简介

大伙房水库输水工程主要是将大伙房水库的水通过隧洞和管道输送到下游受水城市。经大伙房水库调节后，多年平均供水量17.86亿m3。根据投资资源与水资源的总结分析，大伙房水库输水工程主要分为两个步骤进行实施，首先制定工程计划，根据用水增长的实际情况设计第二步工程规划。一期工程全面供水超过11.66亿m3。包括取水首部、29.10 km输水隧洞及连接段、231.70 km输水管线、7座配水加压站、8座稳压塔和沈阳调度中心等。二期一步工程概算投资49.06亿元，其中中央安排水利建设资金13.40亿元，国家开发银行软贷款18亿元、硬贷款14.26亿元，省财政性拨款3.05亿元。初步设计修改和概算调整后投资约需60亿。截止到2010年末，实际完成投资52.73亿元。2006年7月，二期工程主体开工建设。2010年11月，主体工程基本建成具备通水条件。

输水隧洞为有压隧洞，总长25.50 km，成洞洞径6m，根据围岩条件分别采用无粘结预应力混凝土和普通混凝土模筑衬砌。隧洞连接段为6m钢管外包混凝土，总长3.60 km。输水管线鞍山以上为双管埋设，以下为单管埋设，需要安装的管道总长为349.50 km，直径3.20m至1.40m不等，采用预应力混凝土钢筒管（简称PCCP管）、玻璃钢管和钢管。但是在隧洞开挖过程中，由于岩石多呈碎块，地质结构影响较为严重，多处沿节里面断层呈线状涌水。为了保证大伙房水库输水工程的顺利实施，应对周边环境进行妥善调理，减少不必要的安全隐患，因此针对本工程水工隧洞中的渗水情况进行灌浆处理。

3 水工隧洞灌浆种类与目的

在大伙房水库输水工程中，由于岩石的地质、衬砌混凝土浇筑及混凝土终凝的收缩等原因，水工隧洞灌浆要采取以下几种方式：钢板与衬砌混凝土接触面进行钢衬接触灌浆、隧洞上部120°范围进行脱空回填灌浆以及周边进行岩石固结灌浆等方式。这些方式可以改善由外部压力造成的物理力学性破碎岩石以及节理裂隙发育而成的破碎岩石，灌浆工程可以有效针对其破碎性进行牢固与强化。而在大伙房水库输水工程中进行灌浆的目的有以下三点：首先，减少岩石的变形，避免造成不均匀的沉陷；其次，提高岩石的弹性模量以及抗压强度；最后，提高岩石的均质性与整体性。

4 水工隧洞灌浆施工准备工作

4.1 原材料选择

水工隧洞灌浆材料主要是以纯水泥和泥浆为主，水泥与外加剂双桨液作为辅助，在实施灌浆的过程中，可以基于工程现状掺加稳定剂或者减水剂。

4.1.1 水

水工隧洞灌浆用的水，可以在满足施工要求的前提下采用洞口的河水。

4.1.2 水泥

水工隧洞的灌浆中水泥品种应该采取硅酸盐大坝水泥或者硅酸盐水泥，在各个环节中水泥的标号应该严格按照国家规定的质量标准进行实施，不能采用结块水泥或者受潮水泥。

4.1.3 外加剂

水工隧洞的灌浆中所使用的外加剂主要为稳定剂、减水剂与防水剂3种，外加剂的质量应该按照国家规定的行业标准与质量标准进行配置，各种不同的外加剂在存放中需要按照类别进行分别存放。

4.1.4 灌浆设备

国内旅游学术界对于游客感知价值尚未形成统一的标准，其中学者李文兵，张红梅在顾客感知价值的基础上提出游客感知价值是“游客在感知利得和利失的基础上对旅游产品或旅游服务在一定的旅游情境中满足其旅游需要程度的感知和评价”【4】。本文正是基于以上两位学者对于游客感知价值的定义，研究和评价民宿游客在感知利得和利失的基础上对于民宿旅游产品或服务是否满足其旅游需求的总体感知和评价。

水工隧洞的灌浆所采用的搅拌机需要与搅浆泵的排浆量相适应，并且其转速与能力也应该保证均匀、连续。灌浆泵性能与浆液类型的浓度应相似，避免其出现搅拌不匀等现象。工作压力应为最大灌浆压力的1.50倍，并保证其具备稳定的工作性能与足够的排浆量。

4.2 施工设备及检测设备

4.2.1 钻孔设备

钻孔设备中包括手风钻、风动冲击钻机、地质钻机等，其可以针对不同的地质情况选择不同的钻孔设备。

4.2.2 灌浆设备

灌浆设备中包括浆液搅拌机、灌浆机以及自动记录仪等，其在水工隧洞工程中可以针对原材料进行搅拌与灌浆。

4.2.3 检测设备

检测设备中包括百分表、X射线检测仪、超声波测试仪、孔内电视/摄像等，其在水工隧洞工程中可以对灌浆部分的地质、钢板、钻孔等进行检测，用于灌浆前后的比较检查。

5 水工隧洞灌浆施工工艺

5.1 回填灌浆工艺流程

5.1.1 回填灌浆钻孔

回填灌浆钻孔，可在钢筋混凝土衬砌中采用预埋灌嘴，钻孔埋嘴的则采用分两次孔序进行加密施工，自较低的一端开始，向较高的一端推进。钻孔孔径≥38mm，孔深≤10 cm,并随时记录混凝土的厚度与空腔尺寸。顶拱回填灌浆应该进行区域分段，每段之间的间隔≤50 cm，区段端部需要严密封堵。

5.1.2 回填灌浆压力

回填灌浆应该按照单数序孔与双数序孔的不同分别灌注不同配比的水泥浆，水泥浆间隙较大的部位也应该灌输水泥砂浆，控制水泥砂浆中的掺浆比例，避免出现过浓或者过稀的形态。具体的灌浆压力确定基于配筋情况与混凝土衬砌厚度决定，钢筋混凝土衬砌可采用0.30～0.50MPa，素混凝土衬砌可采用0.20～0.30MPa，在规定的压力下，5min后停止灌浆孔灌浆。

5.1.3 回填灌浆质量检查

水工隧洞回填灌浆的质量检查应该在规定的时间内进行检查，检查孔应布置在灌浆情况异常、串浆孔集中以及脱空较大的部位。检查方式可以采用钻孔注浆法，检查完毕后用水泥砂浆填实，孔口压抹平。

5.2 固结灌浆施工工艺

5.2.1 固结灌浆钻孔

固结灌浆钻孔终孔直径≥38mm,孔向、孔深与孔位等应该符合水工隧洞的设计要求。深层固结灌浆孔多采用岩心钻钻孔或者潜孔钻钻孔，浅层孔固结灌浆孔多采用风钻钻孔。钻孔灌浆结束后，应该针对灌浆口进行处理，避免其出现凝结问题，冲洗压力可为灌浆压力的80%，冲洗孔内杂质与岩石粉末，直至冲洗清净为止。

5.2.2 灌浆压力及浆液变换标准

水工隧洞的固结灌浆法宜采用单孔灌浆，灌浆压力应该控制在规定的范围内，不能对其进行随意改变。灌浆孔在进行分段灌浆的过程中，灌浆孔孔位宜保持对称，同一环上的灌浆可以采取并联灌浆，孔数宜为2个。灌浆孔内灌浆段的划分、相应灌浆压力的使用以及灌浆工艺的选择应该根据水工隧洞的灌浆试验确定。当灌浆时间与注入量达到规定范围内而灌浆压力与注入数无变化时，则可以根据具体情况进行调整，并按照规定的标准进行灌注。

5.2.3 固结灌浆质量检查

固结灌浆质量检查主要采用的方式为对灌浆的部位进行压水测试，不合格率不能超过设计规定值的50%，合格率应为80%以上。如若不合格则应重新设计处理方案。

6 特殊情况处理办法

首先，在水工隧洞灌浆过程中如出现漏浆或者冒浆的情况，则需要根据工程的具体情况进行表面封堵，采用待凝、间歇、限量、限浆、浓浆以及低压等方式进行处理。其次，在水工隧洞灌浆过程中如出现串浆的情况，可以采用群孔并联灌孔灌注的方式，控制压力，防止岩石或者混凝土抬动，灌浆孔数不能多于3个。第三，水工隧洞灌浆过程中不能出现间断状态，而是需要持续不断的进行。第四、在进行灌浆过程中，如果出现问题需要停止灌浆，及时采取补救措施。第五，如若灌浆过程中回浆变浓则需要进行重新配比灌浆，如效果不明显，则在继续灌浆30min后，停止灌浆。第六，水工隧洞灌浆过程中如孔口有冒水现象，则在灌浆前应测记涌水量与涌水压力，根据涌水情况选择适合的方式封孔，如压力灌浆、速凝浆液、闭浆、屏浆、浓浆结束、自上而下分段灌浆等。

7 结论

采用隧洞灌浆法可以有效改善水工隧道的施工环境，使其达到大伙房水库输水工程的要求，完善工程治理效果。

[1]翟东.水利水电工程中灌浆施工控制措施[J].黑龙江科技信息，2012（08）:42-43.

[2]毛广林.水工隧洞灌浆施工质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2012（08）:40-42.