水电站导流洞回填灌浆工程施工技术

□马建泉（五华县小水电管理站）

水电站导流洞回填灌浆工程施工技术

□马建泉（五华县小水电管理站）

水电站导流洞回填灌浆是水工建筑物施工中的关键节点与重要部位，它关系到水电站的安全运行。文章结合工程实例，重点阐述了水电站导流洞灌浆施工技术，考虑隧洞灌浆的施工作业难度较大，通过对施工环境的分析研究，进行了合理的施工布置，并运用回填灌浆及固结灌浆技术对该隧洞工程进行施工，保质保量地完成了任务，以期为类似工程提供参考依据。

水电站；施工；灌浆试验；质量检查

0 引言

随着社会的发展，许多水电站建成投入运行，然而工程的质量好坏决定于施工的质量。在水电站导流洞灌浆施工过程中，可能有各种因素影响施工的顺利进行，针对灌浆施工过程的复杂性及重要性，施工除了要对其影响因素进行详细分析外，更重要的是在施工过程中按照合理的施工流程进行，监控施工质量，以保证灌浆施工的质量安全。

1 工程概述

某水电站的导流洞回填灌浆主要分为洞口部分和洞身部分，所使用的原材料为普通水泥。导流洞入口部分的岩层主要为玄武岩、凝灰岩、火山碎屑熔岩，其中凝灰岩主要位于导流洞入口顶部，结构不稳定，岩层整体呈镶嵌破碎结构；而洞身部分岩层以玄武岩以及火山碎屑熔岩为主，岩层受到轻微的风化，大部分都为块石，小部分为碎石，整体结构趋于稳定。

2 准备工作

2.1 浆料的制备和供应

为了提高浆料制备与供应的效率，在施工时使用集中制备的方法，将浆料制备站设置在导流洞入口附近的公路旁。浆料制备站最多能够储存100 t水泥，每小时能够制备15 m3的浆料。在制备浆料时，将准备好的原材料投入搅拌机当中快速搅拌，混合均匀，然后将混合好的浆料通过泵机和管道运输到施工面的搅拌机内，为后续灌浆工作做准备。

2.2 污水排放系统

在导流洞内设置有多级集水井，在进行污水排放时，需要利用水泵将污水运至污水管道当中排出。污水在排出前需要经过沉淀池的处理，处理达标以后才能排到当地水系当中。

2.3 钻孔灌浆台车

钻孔灌浆台车的原材料为热轧槽钢以及热轧角钢，台车运行轨道一共有3条，使用卷扬的方式进行移动。台车在同一时间只能进行平行移动或者垂直升降，而且移动范围有限，如果台车无法到达，那么就需要安装脚手架，搭建新的作业平台。在进行灌浆操作时，平台附近要立好警示牌。

3 灌浆测试

3.1 实验室灌浆测试

一是，对灌浆所使用的水泥原料进行抽样测试，测试其性能是否满足灌浆施工的要求。二是，检测浆料中水灰比的合理性以及其他添加剂的正确使用量等，主要检测项目包括：浆料制备流程以及混合时间、浆料的密度或者比重检测、浆料的粘稠度、浆料中固体沉淀的稳定性、浆料凝固的时间及浆料中石质材料的强度。

3.2 现场灌浆测试

3.2.1 测试目的

首先通过测试得到钻孔间距、浆料水灰比、灌浆时所施加的压力等关键性的参数，为灌浆施工提供数据参考；其次通过测试可以确认所选施工工艺的实用性；再次通过测试可以检查所选原材料以及施工设备是否满足灌浆施工的要求。

3.2.2 固结灌浆实验

3.2.2.1 场地的选择

先向1号导流洞内灌注混凝土，灌注完成以后，待混凝土的强度达到设计标准的一半时就可以选择合适的部分进行固结灌浆试验。按照设计方案设置好钻孔位置、钻孔深度、钻孔间距等，然后将24个测试孔分成4组，每组6孔，分别施加大小不同的压力，并检测其灌浆的效果。试验场地有专门的观测装置，整个灌浆实验的过程都可以用该装置进行观测。

3.2.2.2 施工工艺

施工大致流程:设置好专门的观测装置—1序列钻孔—1序列灌浆—2序列钻孔—2序列灌浆-效果检测。

钻孔使用冲击钻孔的方式：冲击钻机孔径为6 cm，效果检测时需要用到地质钻机，地质钻机孔径为7.50 cm。孔洞之间的距离为3 m，深度为5 m。在钻孔操作以前，钻孔技术人员需要预先进行放点，根据设计图纸在现场明确地标出每个孔洞的准确位置以及对应的编号。钻孔操作结束以后，会在孔洞内留下许多残渣，此时就需要进行孔洞清洗工作，将孔洞内的残渣排出。利用水泵为清水施加一定的压力，然后通入到孔洞当中进行洗孔，洗孔完毕以后还需要进行压水测试，检验孔洞周围岩层的透水性。洗孔压力与压水测试的压力都设置为灌浆压力的80%。

固结灌浆是将浆料一次性灌注到孔洞当中，使浆料在孔洞内循环流动，从而完成灌注。根据施工现场的地质条件勘察，选择水灰比为3∶1，2∶1，1∶1，1∶2以及2∶1，1∶1，4∶5，3∶5两大组。具体情况如表1。

表1 固结灌浆参数设置表

首先使用机械设备对孔洞进行封堵，然后再用人工涂抹水泥砂浆的方式对孔洞进行进一步处理。在灌浆结束以后，需要对灌浆质量进行检测，可通过压水测试的方法检查孔洞的透水性，要保证孔洞压水测试结果符合设计标准。

3.2.3 实验结果报告编制

在实验完成以后需要将所有实验结果汇总，编制成实验报告的形式，发送给专业工程师，用于施工参数的确定。

4 具体工艺

4.1 回填灌浆

4.1.1 钻孔操作

在无筋混凝土衬砌的部分，可以使用手风钻进行钻孔施工，孔径为4.80 cm；在钢筋混凝土衬砌的部分需要预先铺设好管道，然后再用手风钻进行钻孔施工，钻孔深度为0.10 m，记录好混凝土层的厚度。

4.1.2 灌浆施工

在回填灌浆过程中，需要用到灌浆泵以及砂浆泵。将待灌浆的区域进行划分，每个区域内包含有两个衬砌段，灌浆的孔洞分为两个序列，每个序列的孔洞当中都含有顶孔。回填灌浆的压力标准以及浆料的水灰比都是根据设计图纸确定的，1序列孔洞灌注浆料的水灰比为3∶5或者1∶2，2序列孔洞灌注浆料的水灰比为1∶1和3∶5。如果孔洞内某些部位的空隙部分太大，那么需要使用砂浆进行填充，但是用于填充的砂浆质量不能超过水泥浆料质量的2倍。

在固定的压力之下对孔洞进行灌注，直到孔洞吸浆达到饱和，无法继续吸浆，继续灌注5 min，即可停止灌浆。如果在灌浆过程中由于意外事故而停止灌浆，那么要在最短时间内重新恢复，如果停止灌浆的时间超过了半个小时，需要对孔洞进行清洗，方可继续进行灌浆，若清洗以后孔洞依然不能继续吸浆，则在该孔洞附近另寻钻孔点，钻孔灌浆。

灌浆操作完成以后，需要及时清理孔洞内的积水和杂物，切除暴露在外的预埋管，然后将孔洞进行封堵，检查封堵的质量。当所衬砌的混凝土强度达到设计标准强度的70%以后，就可以开始灌浆操作。灌浆操作之前需要对待灌浆区域进行检查，如果发现缺陷，要及时采取措施进行处理，保证后续灌浆施工的质量，避免出现漏浆等问题。向深处孔洞进行灌浆时，表层孔洞可以作为通风、排水通道。当深处的孔洞灌浆完成，已经开始堵塞时，就可以转到表层孔洞进行灌浆，直至所有孔洞全部完成灌浆。灌浆时不能中断，必须连续操作，如果因特殊原因中断，要在最短的时间内恢复灌浆，如果孔洞无法吸浆，则对孔洞进行清理以后再恢复灌浆。灌浆效果的检测需要等浆料完全凝固，时间大约在灌浆结束的7 d之后。检测时，将水灰比为2:1的浆料注入到孔洞当中，如果在10 min内注入量都没有超过10 L，就说明灌浆效果比较好。

4.2 固结灌浆

固结灌浆主要分为进水塔灌浆与导流洞身灌浆两个部分。在导流洞身的灌浆之前需要先对回填灌浆的效果进行检测，所以固结灌浆的时间与回填灌浆至少相隔7 d。

4.2.1 施工工序

测量放点→钻孔→洗孔→灌浆→封孔

4.2.2 钻孔

该工程钻孔设备使用的是风动冲击钻机，钻孔定位的误差不能超过0.10 m。钻孔时孔洞直径为6 cm，使用风动冲击钻机；效果检测时孔洞直径为7.50 cm，使用地质钻机。钻孔的深度必须要达到设计标准。如果在钻孔过程中发现掉块、换层、漏水等问题，要及时进行记录。为了保证钻孔方向的准确，要经常对孔洞进行倾斜角的测量，测量工具主要有罗盘以及专用测斜仪两种。

4.2.3 洗孔

在钻孔完成以后需要对孔洞进行冲洗，保证孔洞内无杂物，为灌浆施工打好基础。

4.2.4 压水测试

在灌浆结束以后，需要对灌浆质量进行检测，可通过压水测试的方法检查孔洞的透水性，要保证孔洞压水测试结果符合设计标准。压水测试所用压力为灌浆压力的80%。在多个孔洞当中选择5%的比例进行压水测试。

4.2.5 灌浆

灌浆设备为三缸柱塞灌浆泵，灌浆方式选用的一次性内部循环灌浆法。灌浆孔洞可以分为两个序列，分别为第一序列和第二序列。整个灌浆过程都是由自动记录仪进行记录，各项参数是通过固结灌浆实验结果的分析得到的。如果灌浆时发现漏浆，要立即降低灌浆压力，限制浆料注入的速率，并采取相应措施对漏浆处进行处理。灌浆时出现串浆问题时，如果串浆孔洞已经处理完毕，达到了灌浆的要求，那么可以在该孔洞增设灌浆装置，两孔同时进行灌浆。如果串浆孔洞不满足条件，那么需要对串浆孔洞进行封堵。如果在灌浆过程中由于意外事故而停止灌浆，那么要在最短时间内重新恢复，如果停止灌浆的时间超过了半个小时，需要对孔洞进行清洗，方可继续进行灌浆，若清洗以后孔洞依然不能继续吸浆，则在该孔洞附近另寻钻孔点，钻孔灌浆。如果发现孔口涌水，那么可以适当提高灌浆的压力，并加入速凝剂加快浆料凝固，有效解决涌水问题。当灌浆速率过快而无法有效停止灌浆时，可以加入适量速凝剂加速浆料凝固或者降低灌浆压力减缓灌浆速度。

4.2.6 孔洞封堵

用水灰比为1:2的浓浆对孔洞进行封堵，压力设置为灌浆压力的最大值。

4.2.7 观测工作

使用预先设置好的观测装置对整个灌浆过程进行观测，将观测结果发送给专业工程师，如果发现问题立即暂停灌浆，并及时研究出解决方案。

4.2.8 效果检测

通过压水测试、钻孔检测、取芯检测等方法对孔洞灌浆质量进行综合评估。所有检测孔洞的合格率≥85%，且在不合格孔洞当中透水率小于标准值的1.50倍，分布较为分散，则可认为本次灌浆施工是合格的。

5 结语

灌浆施工的质量受到许多因素的影响，包括施工工艺、施工技术、施工方案以及施工环境等。所以，要想保证灌浆施工的质量，就必须要从多个方面对实际情况进行详细分析，不仅要采用先进的施工技术，把握好施工工艺，还要针对灌浆施工过程中的各种问题采取有效的解决措施。只有控制好每一道工序的质量，才能保证灌浆施工的整体质量。

［1］耿爽，陈云霞，胡杨.乐昌峡水利枢纽导流洞封堵工程施工技术［J］.广东水利水电，2013（1）.

［2］徐向羽.广东省乐昌峡水利枢纽导流洞封堵施工探析［J］.东北水利水电，2014，32（7）.

［3］朱兴广.金安桥水电站导流洞灌浆施工技术［J］.东北水利水电，2015，33（5）.

［4］于海.浅谈隧洞固结灌浆施工工艺［J］.河南水利与南水北调，2016（5）.

［5］朱姜，刘凤.导流洞封堵灌浆施工技术［J］.水利水电施工，2014（3）.

［6］李定忠，黄健，顾建，等.光照水电站导流洞永久堵头高速射流封堵灌浆施工技术研究［J］.贵州水力发电，2009，23（4）.

［7］张义超，卓战伟，于旭.梨园水电站导流洞混凝土堵头封堵施工［J］.人民长江，2016，47（11）.

［8］练伟航，张广传，赖冠文，等.乐昌峡水利枢纽工程施工导流洞进口消涡措施探讨［J］.广东水利水电，2012（1）.

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：1673-8853（2017）02-0072-03

2016-12-13

编辑：左英勇

马建泉（1980-）男，工程师，主要从事水工建筑工作。