引水隧洞工程灌浆施工方法优化研究

龚雪燕 曾庆平

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南 长沙 410014）

引水隧洞在水电站工程建设中占有非常重要的地位，其工程意义和作用也比较显著，但是在工程施工过程中存在一些难点，其中在引水隧洞主洞的挖掘和衬砌工程施工过程中，采用传统的灌浆施工技术开展存在不合理性[1-3]。规范中对于引水隧洞固结灌浆的要求是均按技术经济比较进行确定。从安全层面上看，对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩，均可以不灌浆；但从电站运行效益层面上看，则应进一步深入研究，特别是引水隧洞工程灌浆施工方法的优化研究[4]。本文以某水电站的引水隧洞工程灌浆施工为例进行阐述。该工程位于构造运动比较剧烈的地质区域，容易产生地应力集中现象，因此，应对引水隧洞洞顶断层破碎带进行加固处理。

1 固结灌浆工艺流程

在引水隧洞混凝土衬砌段需要进行固结灌浆施工，固结灌浆钻孔深度为基岩内3.0m，每个断面5～8个孔，孔距2.8m，固结灌浆工程量约650m。固结灌浆施工工艺流程如图1所示。

首先根据控制点进行现场放样，搭设钻架，校正并固定钻机。钻机固定后，应按照设计施工图纸和预埋灌浆管道，确定钻孔的位置及深度，同时，在确定好的钻孔位置做上标记。在浇筑混凝土时的预留孔内或者管道内钻孔时，孔位、孔斜及孔深均应满足相应的设计规定及要求。在本工程中，钻孔分为Ⅰ序孔和Ⅱ序孔，且Ⅱ序孔应当在Ⅰ序孔全部施工完成后方能进行，灌浆孔位布置如图2所示。

图1 灌浆施工工艺流程

钻孔后应检查钻孔孔斜是否合格，若不合格则应当重新钻孔。检查合格后，应对钻孔和缝隙进行冲洗，可采用压力水进行冲洗，冲洗压力为灌浆压力的0.8倍，且不大于1.0MPa。对钻孔进行冲洗后，应采用简易压水试验，可使用单点法，试验孔数为总钻孔数的5%，压水试验后方可进行灌浆。本项目中固结灌浆选用循环式灌浆，采用单孔灌浆法进行。除基岩固结灌浆外，当相邻两孔或多孔发生串浆或者吸浆量不能满足要求时，采用并联灌浆法，同时控制压力。灌浆完成后，对灌浆孔进行检查，检查合格后采用机械压浆、封孔。

由于工程所在地的地质构造较为特殊，其构造运动比较剧烈、节理比较发育，且容易产生塌方、掉块、卸荷等极其恶劣的施工现象，因此，还应对引水隧洞洞顶断层破碎带进行加固处理，灌浆加固范围如图3所示。

图2 灌浆孔位布置示意图

图3 灌浆加固范围示意图

图4 因结灌浆透水率及单位注入量频率分析

表1 固结灌浆效果分析参数统计表

在灌浆过程中，应当严格以吸浆量指标作为灌浆结束的标准，在灌浆结束一周后，需要进行固结灌浆质量检查，可选用单点压水试验法进行，同样检查孔的数量不能少于灌浆总孔数的5%。钻检查孔获取岩芯，观察岩芯表面若缝隙被浆液充填饱满、密实，则表明力学指标能够满足设计要求。质量检查合格，方可完工；若检查不合格，应当重新布孔灌浆。

2 固结灌浆效果分析

平均透水率及单位注入量频率分析方法是进行固结灌浆效果分析的重要方法之一。本工程灌浆效果分析以1号洞第20工作面为例，其平均透水率及单位注入量统计分析如表1所示。

第20工作面共包括117个钻孔，其中包含Ⅰ序孔60个、Ⅱ序孔57个。在60个Ⅰ序孔中，其平均透水率为77.63 Lu，在57个Ⅱ序孔中，其平均透水率为6.49 Lu，透水率及单位注入量具体统计如表1所示。根据表1中的统计数据，可绘出透水率及单位注入量的频率曲线如图4所示。无论从表1还是图4中均可看出：Ⅱ序孔相对Ⅰ序孔而言，其透水率及单位注入频率均有相当程度的减小，表明本引水隧洞工程固结灌浆效果是比较显著的。

3 结语

引水隧洞在实际施工中存在众多困难，其中在引水隧洞主洞的掘进和衬砌施工过程中采用传统灌浆施工技术难以开展。本文就水电站引水隧洞工程中灌浆施工技术进行优化，并通过固结灌浆效果分析，发现经优化后的灌浆施工工艺能够较好地解决固结灌浆施工技术中存在的问题，固结灌浆效果明显，本固结灌浆方法亦可为其他水工建筑物的施工提供参考。陕西水利

[1]邵政权,郭青春.引水隧洞施工期涌水涌砂灌浆处理技术[J].T V732.陕西水利,2014,（02）.

[2]崔臻,侯靖,吴旭敏,等.脆性岩体破裂扩展时间效应对引水隧洞长期稳定性影响研究[J]T V732.岩石力学与工程学报,2014,（05）.

[3]张向伟.长引水隧洞供水工程主要工程地质问题的探讨[J].T V732.陕西水利,2013,（05）.

[4]曾冬梅,潘君燕,倪龙,等.石城子二级电站引水系统优化设计研究[J].T V732.陕西水利2013,（01）.