输水工程隧洞固结灌浆水泥灌入量分析

马晓明

(辽宁石佛寺供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110166)

1 概况

固结灌浆逐渐成为隧洞施工的主体工程之一。水泥灌浆属于隐蔽工程，施工质量是通过施工过程中的施工数据和质量检查孔、资料来体现的。针对隧洞工程施工标段出现单孔注灰量大甚至个别孔达到2t以上、施工不规范、灌浆记录数据造假等情况，笔者对上述隧洞灌浆施工情况、各类围岩真实吃浆量、灌浆中存在的问题进行了调查。

自2014.7.5—2014.7.15，对施工二标5#洞出口锁口段的8个孔、6#洞中部位置的15个孔、施工一标3#洞洞口和中部位置各2个孔进行现场检查、旁站和记录。

固结灌浆数据调查结果见表1。

2 调查结果分析

本次调查的27个灌浆孔具有代表性。从灌浆开始的进浆时间、灌浆压力变化、流量变化、定浆、封孔等，都如实记录，数据真实可靠。

观察灌浆已完的洞内部位，发现3#洞排水沟及一侧地面上沉淀的水泥浆沉积严重。5#、6#洞洞内钢支撑处及左右腰线处流白严重，6#洞洞口顶拱部位仍有滴水现象。

2.1 水泥灌入量孔位分析

水泥灌入量在2t左右的孔位分析。

本次调查的27个灌浆孔中，水泥灌入量在2t左右的孔位为12个，占总孔数的45%，其中达到2t以上的共2个。灌浆状态全部为待凝。

在12个孔中，洞口部位有3个，均为Ⅴ类围岩；中部有9个，为Ⅳ类围岩。其中灌浆开机5分钟后跑冒串浆的孔位共5个(洞口部位2个)，灌浆开机后一直没压力的孔位共7个(洞口部位1个)。

在12个孔中，顶拱左右部位占3个；腰线中部占3个；底中部位占5个；腰线中下占1个。

12个孔全部为1序孔。

经过现场察看，调查者分析，水泥灌入量在2t左右及以上的灌浆均不正常。原因如下：

(1)有相当大的一部分灰量进入到孔周围甚至达到5m以外的锚喷混凝土层与岩面间的空隙内，起到了回填作用，实际并没有达到固结围岩作用。

(2)灌浆起初，钢拱架边、锚喷混凝土裂隙处，串冒浆严重，直接导致灰量消耗。间接反映了喷锚混凝土的质量问题。

(3)底中部位灌浆吃浆量普遍大，符合隧洞拉底过程中岩石爆破的规律。

(4)顶拱部位灌浆吃浆量普遍大，不排除(1)和(2)所述因素后，也符合规律。

(5)上述孔灌浆时，排除了操作不规范、浆液配比造假、小循环的可能。

2.2 水泥灌入量在1.0～1.5t左右毕浆的孔位分析

本次调查的27个灌浆孔中，水泥灌入量在1.0～1.5t左右的达到毕浆标准的孔位有2个，占总孔数的7%，分别是5#洞口腰中线部位的2序孔(Ⅴ类围岩)和6#洞距洞口358m腰中线部位(Ⅳ类围岩)1序孔。

表1 某重点输水工程隧洞固结灌浆数据调查汇总表

(1)5#洞口腰中线部位的2序孔，灌入量1731kg。灌浆过程中，先期周围冒浆，然后沿腰线串浆，长度达5m，随着灌浆压力上升，在洞口外发现了反浆、冒浆现象，经过反复循环停、灌及浆液变换和封堵，达到了毕浆标准。

(2)6#洞距洞口358m腰中线部位(类围岩)119排1序孔，灌入量1285.34kg。灌浆过程中，沿两侧钢拱架处串冒浆液严重，几次封堵后也能达到毕浆标准。经与其同排的其它孔(其它孔的水泥灌入量均超过1.5t)相比较，调查者分析，此排所处的位置除了锚喷混凝土的质量原因外，其岩石中可能有多条裂隙。

2.3 水泥灌入量在1.0～1.5t左右灌浆完成的孔位分析

本次调查的27个灌浆孔中，水泥灌入量在1.0～1.5t左右的达到封孔标准的孔位有3个，占总孔数的11%，全部为1序孔。其中，距5#洞口Ⅴ类围岩部位的为2个，具体位置为顶拱左侧(距洞口约20m)和右腰中(距洞口约5m)；距6#洞口Ⅳ类围岩部位的1个，具体位置在左腰中。调查分析认为：

(1)洞口部位的2个孔处于强风化-弱风化地质地段(从洞口处可以看出)，距洞口处5m的孔位水泥灌入量为1382.89kg，在初灌时周围冒浆，封堵后灌浆压力持续上升，扣除串浆和填充岩面与混凝土间缝隙等因素影响，此孔位属正常。在施灌时，应要求操作人员遵循间歇续灌的原则，吃浆量会减小很多。

(2)距洞口处20m的孔位水泥灌入量为941.6kg，位于顶拱左侧。从灌浆过程中看：在施灌时，头一槽浆吃浆流量大(10分钟)，经过变桨，后来流量保持正常，压力稳步上升并趋于稳定，没有跑冒浆现象。此孔位属正常。

(3)6#洞129排的1序第三孔，位于左腰中，属Ⅳ类围岩段，水泥灌入量为1037.35kg。灌浆过程中，没有跑冒浆现象，压力稳步上升，灌1小时后，吃浆量稳定。此孔位属正常。

2.4 水泥灌入量在0.6～0.8t左右灌浆完成的孔位分析

本次调查的27个灌浆孔中，水泥灌入量在0.6～0.8t左右的达到封孔标准的孔位有3个，占总孔数的11%。其中5#洞口(20m)Ⅴ类围岩的2序第2孔，水泥灌入量808.67kg，右侧底下角位置；6#洞78排的2序第1孔(Ⅳ类围岩)，水泥灌入量650.18kg，右侧底下角位置；3#洞(距洞口180m，Ⅳ类围岩)1序第2孔，水泥灌入量759.13kg，右腰下45°位置。调查分析认为：

(1)5#洞口(20m)Ⅴ类围岩的2序第2孔，正常。

(2)6#洞78排的2序第1孔，吃浆量大，不排除有跑冒串浆的可能。

(3)3#洞(距洞口180m，Ⅳ类围岩)1序第2孔，为队伍和设备整改前施灌，小循环。此孔不宜做为分析参考。

2.5 水泥灌入量在0.02～0.3t左右灌浆完成的孔位分析

本次调查的27个灌浆孔中，水泥灌入量在0.02～0.3tt左右的达到封孔标准的孔位有7个，占总孔数的26%。其中水泥灌入量在0.03t以下的有2个，0.1～0.2t之间的有2个，0.2～0.3t之间的有3个。从灌浆分序上看：1序孔有3个，2序孔有4个；从围岩分类上看：位于Ⅳ类围岩段的孔位有4个，位于Ⅴ类围岩段的有3个。调查分析认为：

(1)上述孔位灌浆除3#洞的两个孔外，其余5个孔正常。

(2)3#洞7月9日施灌完成的2-Ⅰ-1孔，开始时封堵不严，跑浆。尽管灌入量不大，但数据不真实。此次给予列出，说明此孔吃浆量会更少。

(3)3#洞7月15日施灌完成的2-Ⅰ-3孔，灌浆过程中有串冒浆现象(从其它孔窜出、从底角冒浆)。也属正常。

3 原因分析

经调查分析后得出输水工程隧洞固结灌浆施工水泥灌入量大的主要原因。

(1)灌浆作业不规范，施工中弄虚作假，为主要因素之一。主要有回浆管小循环(在3#洞7月9日发现)；大循环将管路中间设置三通管，三通管的其中一个流回搅拌桶(3#洞，实施调查前发现)；每槽浆液浓度降(偏)低(3#洞口、6#洞口发现)；变浆过程中旧浆液不废弃(3#洞发现)。

(2)设计上待凝没有标准，为主要因素之二。有些孔位，吃浆量大，是因为在待凝标准上没有明确规定。

(3)隧洞锚喷质量差，为主要因素之三。大部分吃浆量大的孔位，均存在串跑冒浆现象，相当多的孔灌入的浆液充填到混凝土层与岩面间的空隙内。(5#洞、6#洞尤为突出)

(4)不良灌浆习惯，为主要因素之四。洗孔完毕后冲孔水直接做为浆液灌浆(3#洞发现)；搅拌桶内直接加水稀释(3#洞发现)；高速搅拌桶内工人偷懒少加水泥(3#洞发现)；灌浆作业人员和技术人员不熟练(3#洞发现)；灌浆时间不足(5#洞发现)；不安抬动装置(5#、6#洞发现)。1序、2序孔灌浆间歇时间不够或没分序分段造成串浆(3#洞)。

(5)其他因素。不按操作规程施工(3#洞)；个别造孔深度达不到设计要求(特别是3#洞)；造孔倾角偏差太大(3#洞)；大部分正常灌浆孔不进行洗孔，数据造假(3#、5#、6#)；现场管理混乱、管路布置凌乱、乱中取巧现象严重(3#洞)；现场监理严重不负责任(3#洞)；水泥空袋管理失控(3#洞)。停灌、复灌间歇时间不够(各洞)。

4 应对措施

(1)检查灌浆设备及管路走向，严查造假行为。整顿灌浆施工队伍，规范灌浆施工行为，不定期进行突击检查。现场查实后根据情节轻重按合同规定给予罚款、返工处理措施。

(2)现场监理负起责任。要求对每一孔，从定孔，造孔、洗孔，浆液拌制、浓度、施灌压力、施灌时间、变浆、待凝、定浆、封孔、抬动观测等操作环节进行监督，杜绝造假、操作不规范行为。

(3)针对特殊孔位，设计单位借鉴经验，制定灌浆细化标准。

(4)钻孔冲洗及灌浆措施。除特殊孔位外，要求在每孔进行冲孔时，洞内增加观察人员，对跑冒滴漏部位在正式施灌前采取有效措施。对于跑冒滴漏严重孔位或钻灌段应采取间歇循环灌浆。

(5)组织人员每段做简易压水试验。根据注灰量与灌浆导水率的关系分析每段透水率，以控制水泥灌入量。

(6)对进场水泥数量和空袋进行管控。对进场水泥数量进行登记，对空袋进行现场阶段查实。

5 结语

本文针对固结灌浆施工中存在的问题，从灌浆水泥灌入量入手，通过对灌浆施工过程中的灌浆数据进行实时调查分析，结合输水隧洞工程建设管理经验，提出了灌浆质量事中监督控制方法，进而保证灌浆质量和计量处于受控状态。对提升输水隧洞工程质量和施工效率有非常重要的实际意义，为其他类似工程提供了借鉴。同时得出以下结论。

(1)实行灌浆施工阶段动态化管理，落实建设管理措施，对于确保工程实体质量起到关键作用。

(2)规范灌浆行为，优化布孔细化灌浆标准，能够大大减少单孔水泥灌入量，缩短工期，节省投资。