摘要：在水工建筑施工中常遇到水工隧洞施工、堤壩防滲加固等技術(shù)要點(diǎn)問題。水工隧洞施工的主要內(nèi)容是開挖、出渣、襯砌或支護(hù)、灌漿等。本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了回填灌漿、巖石固結(jié)灌漿、鋼襯接觸灌漿等所采用的施工技術(shù)和施工工藝,可供同行借鑒。
　　關(guān)鍵詞：水利工程；隧洞；灌漿
　　1工程概況
　　隧洞圍巖基本穩(wěn)定。隧洞全長237m，斷面為圓形，內(nèi)徑5.5m，襯砌厚度為60cm，混凝土標(biāo)號為C25,S8。隧洞進(jìn)入正常運(yùn)行時其流速為3.54m／s，洞身靜水頭約52m，水錘壓力約20m。處于高壓下的洞內(nèi)各種缺陷對于結(jié)構(gòu)的受力極為不利。為彌補(bǔ)施工中的缺陷，設(shè)計(jì)方面采用回填灌漿、固結(jié)灌漿等手段以提高巖石承載力改善圍巖和混凝土的受力條件。
　　2灌漿工藝
　　2．1類序
　　當(dāng)在一個部位做2種或2種以上的灌漿時按照“盡可能為下一項(xiàng)灌漿創(chuàng)造有利條件避免受到不良影響的原則”，隧洞在設(shè)計(jì)方面將灌漿施工順序最終確定為：頂拱回填灌漿→巖石固結(jié)灌漿→帷幕灌漿→鋼襯接觸灌漿。
　　2．2排序
　　按照排序的原則，在基巖破碎、空隙較大有遠(yuǎn)距離跑漿、冒漿的情況下，先做外圍排，然后按逐排向中間推趕的順序進(jìn)行。由于本隧洞基巖為II類石英片巖，圍巖基本穩(wěn)定，而且隧洞混凝土襯砌工作已經(jīng)結(jié)束，加之回填和固結(jié)灌漿面積較大，為保證后續(xù)孔灌漿時的排水、排氣。灌漿方案確定從隧洞兩頭向中間逐排或隔排推進(jìn)的方式進(jìn)行，既解決了排水、排氣的問題，同時又保證了在規(guī)定的灌漿壓力之下。對隧洞頂部空腔和巖石裂隙充分灌漿的要求。
　　2．3孔序
　　無論哪種灌漿。原則上都應(yīng)將灌漿孔分成若干次序，按照先疏后密、中間插補(bǔ)的辦法逐步施工，本隧洞施工按照地質(zhì)條件完整、圍巖穩(wěn)定的狀況。將孔序分成2個次序。這樣布置的好處在于：可逐步地、更加準(zhǔn)確的探明地質(zhì)情況，以便必要時及時增減設(shè)計(jì)的孔數(shù)；可以減少或者避免鉆孔之間漿液串通帶來的麻煩：可以逐步地增加地層密實(shí)性及其強(qiáng)度。
　　2．4工序
　　每個灌漿孔或灌漿段的工序安排，一般是：鉆孔→鉆孔沖洗→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔。
　　2．5分段
　　隧洞固結(jié)灌漿孔深為3m。帷幕灌漿孔深為15m，由于固結(jié)灌漿孔較淺，根據(jù)本隧洞的特點(diǎn)和規(guī)范要求，僅在帷幕灌漿孔進(jìn)行了自下而上的分段方法，即：先將一個灌漿孔連續(xù)鉆到設(shè)計(jì)深度，然后采用“段頂堵塞法”,自下而上地分段灌漿直至孔口。固結(jié)漿則采用全孔一次灌漿，不在進(jìn)行分段。
　　2.6純壓式和循環(huán)式灌漿
　　在灌漿施工中，按照漿液在孔中的流動路線，可區(qū)分為純壓式和循環(huán)式2種。純壓式灌漿是指漿液進(jìn)入孔內(nèi)后不能再返回灌漿來，除被地層空隙吸收的以外，剩余的便留在孔中。該種方法缺陷在于：進(jìn)入孔內(nèi)的漿液在巖層吃漿量較小的情況下容易堵塞，導(dǎo)致壓力表不能正常反映真實(shí)情況而提前結(jié)束灌漿工作。所以《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定:“應(yīng)優(yōu)先采用孔內(nèi)循環(huán)法灌漿”，因此本隧洞采用循環(huán)式灌漿，循環(huán)式灌漿是指灌入孔內(nèi)的過剩漿液可以從孔中在返回到灌漿繼續(xù)循環(huán)的灌漿方式。純壓式和循環(huán)式灌漿漿液流動路線如圖1所示。
　　
　　圖1灌漿漿液流動路線圖
　　3、灌漿的應(yīng)用
　　在隧洞施工中一般按照頂拱回填灌漿→巖石固結(jié)灌漿→鋼襯接觸灌漿的順序進(jìn)行。由于本隧洞的樁號0+0.15處與壩體軸線相交，隧洞在施工中按照頂拱回填灌漿→巖石固結(jié)灌漿→帷幕灌漿→鋼襯接觸灌漿的順序進(jìn)行。
　　3．1回填灌漿
　　回填灌漿主要用于隧洞混凝土襯砌層的背后，尤其在分布有斷層、巖溶洞穴的地方，由于施工困難，多會遺留下較大空隙，為使混凝土層與圍巖緊密結(jié)合，改善受力條件，有針對性地對較大空隙進(jìn)行灌漿。
　　隧洞混凝土施工中由于采用的是先澆筑底部1/4，再澆筑上部混凝土的工序，因此底部和兩側(cè)的混凝土相對比較密實(shí)，而頂部的混凝土由于自重的原因，始終和隧洞上部巖石形成一定的空隙，無法結(jié)合緊密。因此也是回填灌漿所要解新決的主要問題，如圖2所示。
　　
　　3．1．1灌漿壓力和濃度變化
　　回填灌漿采用從隧洞兩頭向中間逐排或隔排推進(jìn)的方式進(jìn)行，漿液濃度的變換是灌漿中的關(guān)鍵。由于隧洞頂部的空腔往往較大，因此一序孔可灌注水灰比為0.6:1濃度較大的水泥漿。二序孔視一序孔的灌漿效果可選擇灌注1：1或0.6:1兩個比級的水泥漿，隧洞設(shè)計(jì)回填灌漿壓力為0.5Mpa,在規(guī)定壓力0.5Mpa下灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌漿5min即可結(jié)束灌漿工作。
　　3.1.2質(zhì)量檢查
　　回填灌漿質(zhì)量檢查采用鉆孔注漿法，即向孔內(nèi)注入水灰比2：1的漿液，在規(guī)定壓力0.5Mpa下,初始10min內(nèi)注入量不超過10L，即為合格。
　　3．2固結(jié)灌漿
　　固結(jié)灌漿主要對隧洞破碎巖石進(jìn)行加固，以提高巖石的承載能力，減少內(nèi)外滲水量為目的。隧洞固結(jié)灌漿孔與回填灌漿孔在設(shè)計(jì)上位置相同。只是在原回填灌漿孔上加深至3m即可。固結(jié)灌漿排序與回填灌漿相同。也是從隧洞兩頭向中間逐排或隔排推進(jìn)的方式進(jìn)行。由于隧洞圍巖穩(wěn)定、完整。裂隙較少，因此漿液濃度可選擇2：1較稀比級的水泥漿。
　　3.2．1壓水試驗(yàn)
　　壓水試驗(yàn)是用一定壓力向鉆孔內(nèi)壓水，記錄單位時間內(nèi)的漏水量。從而得出這段巖體原位透水性的一種實(shí)驗(yàn)。在地質(zhì)勘探前做壓水試驗(yàn)，可以幫助確定將來有無必要做防滲處理和處理的范圍；在灌漿前做壓水試驗(yàn)，可以了解和掌握每批灌漿孔對地基的改善程度以及為確定開灌漿液濃度比級作參考；在灌漿結(jié)束后做壓水試驗(yàn)，可以用來評價(jià)灌漿是否達(dá)到了要求標(biāo)準(zhǔn)。灌漿前可采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，即：壓水試驗(yàn)成果以透水率q表示，單位為0.01L／(min.mm.mm)。
　　壓水試驗(yàn)成果按以下公式計(jì)算：q=Q／PL，式中q-透水率，O.01L／(min.mm.mm);Q-壓入流量，L／min；P-作用于試段內(nèi)的全壓力，MPa；L-試段長度，m。
　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定。壓水試驗(yàn)的壓力以灌漿壓力為標(biāo)準(zhǔn)取值，即：當(dāng)灌漿壓力為1～3MPa時，壓水試驗(yàn)壓力取1MPa，當(dāng)灌漿壓力小于工藝品或等于1MPa時，壓水試驗(yàn)的壓力值取灌漿壓力的80％。水工隧洞中一般以透水率5×0.01L／(min.mm.mm)為標(biāo)準(zhǔn)，即：當(dāng)灌漿前的壓水試驗(yàn)q值大于5×0.01L／(min.mm.mm)時,考慮采用較濃比級的漿液開灌；若灌漿結(jié)束后，壓水試驗(yàn)q值小于5×0.01L／(min.mm.mm)時，則可結(jié)束灌漿。
　　3.2.2灌漿壓力和濃度變化
　　固結(jié)灌漿的設(shè)計(jì)壓力為3MPa，按照規(guī)范：“固結(jié)灌漿的壓力大于3MPa時，灌漿孔應(yīng)該分段進(jìn)行灌漿。”但由于隧洞的固結(jié)灌漿孔為3m，符合規(guī)范規(guī)定的：“固結(jié)灌漿孔基巖段長小于6m,可全孔一次灌漿，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不良時，可分段灌漿”，加之本隧洞圍巖穩(wěn)定。因此采用單孔一次灌漿。在灌漿過程中，隨著地質(zhì)條件的變換不同,水泥漿的變換濃度也是不同的，遇見地質(zhì)條件較差時,采取把水泥漿液的濃度提高1～2個濃度較高的比級。當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)到300L以上或灌注時間已達(dá)到1h。而灌漿壓力和注入率均沒有改變時。立即變換濃度高一比級的漿液。實(shí)際施工中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)靈活掌握。由于配漿的鐵槽容積為150L,因此在30min內(nèi)基巖連續(xù)吃漿超過600L(即4槽)或者吃漿率大于10L／min時，可以立即提高漿液濃度。這樣不僅可以保證灌漿質(zhì)量，而且可以提高灌漿效率。多數(shù)資料和有經(jīng)驗(yàn)的專家通過總結(jié)證明：除特大吃漿段外，一般情況的灌漿，都應(yīng)在1～4h內(nèi)結(jié)束，而過多的延長時間，對于加固巖層的效果并不明顯。在規(guī)定值3MPa的壓力下，灌漿孔注入率不大于O.4L／min時，延續(xù)30min。即可結(jié)束。
　　3．2．3質(zhì)量檢查
　　在灌漿孔結(jié)束灌漿3～7d后可以進(jìn)行質(zhì)量檢查，固結(jié)灌漿檢查孔的檢查數(shù)量不少于5％，不合格孔段的透水率值不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的50％。且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。隧洞固結(jié)灌漿的檢查采取了單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)過程中，除地層中部分地段破碎個別孔的透水率q>5×0.01L／(min.mm.mm)外，其余質(zhì)量均為合格。對個別不合格孔，按照要求當(dāng)透水率q>5×0.01L／(min.mm.mm)時有兩種處理辦法:若q<7.5×0.01L／(min.mm.mm)時，則認(rèn)為合格；若q>7.5×0.01L／(min.mm.mm)時，則該孔需要重新灌漿，直至透水率符合標(biāo)準(zhǔn)。
　　3．3接觸灌漿
　　隧洞0+217～0+237段為鋼襯段。接觸灌漿主要是彌補(bǔ)鋼構(gòu)件與混凝土之間的空隙。由于頂部鋼襯管和巖石之間的空隙已經(jīng)由回填灌漿來彌補(bǔ)，因此，接觸灌漿主要是解決兩側(cè)混凝土與鋼襯管結(jié)合不緊密的脫空區(qū)。在混凝土澆筑質(zhì)量較好脫空區(qū)較小的情況下，接觸灌漿工作可以不做。
　　3．3．1鉆孔及灌漿
　　鋼襯管脫空區(qū)的判斷由現(xiàn)場用小錘敲擊檢查確定，每個脫空區(qū)在上、下最高處和最低處各布設(shè)一個灌漿孔，孔徑不小于12mm。
　　灌漿前用風(fēng)檢查縫隙串通情況。吹除空隙內(nèi)的污物和水。風(fēng)壓必須小于灌漿壓力,為避免鋼襯變形,一般灌漿壓力不大于0.1MPa，灌漿漿液水灰比可采用1:1,0.81，0.6:1三個比級。為保證灌漿質(zhì)量，應(yīng)盡量多灌注較濃的漿液，必要時可加入減水劑。
　　灌漿的次序應(yīng)從低孔開始。在灌漿中敲擊震動鋼襯，從高處孔分別排出濃漿后，依次將其孔口閥門關(guān)閉。在規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌注5min,即可結(jié)束。
　　3．3．2質(zhì)量檢查
　　灌漿結(jié)束后7～14d后采用錘擊檢查脫空區(qū)面積是否滿足設(shè)計(jì)要求。
　　4 結(jié)束語
　　綜上所述，文章通過對水工隧洞灌漿施工技術(shù)的介紹，我們對其有了初步的了解。通過經(jīng)驗(yàn)判斷巖層吃漿量的大小、灌漿壓力變化后及時調(diào)整漿液濃度。對于高效率的完成水工隧洞灌漿是非常重要的。特別是在局部巖層破碎的特大吃漿段，只有在具備施工經(jīng)驗(yàn)的前提下，才能靈活掌握灌漿方法，及時處理，提高效率，保證灌漿質(zhì)量。