浅谈小断面隧洞无盖重灌浆施工方法

浅谈小断面隧洞无盖重灌浆施工方法

李洋

中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西西安 710000

摘要：隧洞断面小造成开挖施工作业条件恶劣，也严重影响工程进度及施工安全，衬砌完成后造成隧洞固结灌浆施工困难，难以按期完成施工任务，同时也必然增加施工费用。因此，在施工过程中先进行固结灌浆后再进行混凝土衬砌。本文结合工程实际无盖重固结灌浆方案进行分析和阐述。

［关键词］输水隧洞；固结灌浆；施工方法；技术参数

一、工程概况及方案分析

1.1工程概况

青海省引大济湟西干渠工程（干渠部分）第5标段总长26.9km，隧洞15座（50#隧洞中部~64#隧洞），总长11.481km。

52#隧洞长2649.69m，成型断面为直径2m的圆型隧洞。其中钢衬段长为1778.41m，混凝土衬砌长为862.28m，出口加强段直径为1.3m，比降1/18，洞身段混凝土标号为C25W6，进出口各48m长混凝土标号为C25W6F200，混凝土衬砌厚度根据岩石类别不同略有变化，厚度为30cm~75cm。

1.2现有问题分析

先衬砌混凝土后进行固结灌浆的施工，主要缺点如下：

1）衬砌完成后，隧洞断面尺寸为2m，出口最小处为1.3m，固结灌浆3m孔深钻孔施工难度极大。

2）由于52#隧洞在直线工期上，无法按期完成隧洞灌浆施工。

2方案设计

2.1施工方案

经参建各方研究后确定灌浆施工方案如下：

1）采用100型的潜孔钻在初期支护处造孔，进行灌浆试验。

2）在出口处第一个避车道处布置灌浆孔，做无盖重灌浆实验，钻孔完成后，采用栓塞进行灌浆，并观察浆液串冒情况。

3）灌浆完成后采用检查孔，做压水实验是否合格。

2.2技术参数设计

2.2.1无盖重灌浆设计

（1）灌浆实验布置在出口第一个避车道，垂直岩石面，钻孔孔径Φ40mm。隧洞固结灌浆每排布置6个孔，排距为2m，灌浆孔深3m，梅花型布置。固结灌浆压力为0.3~0.5MPa。

（2）灌浆孔采用栓塞灌浆方式。

（3）注浆次序及方式

采用I序孔先灌，序号为双数的II序孔后灌。采用纯压式灌浆方式，全孔一次灌浆。栓塞器与注浆软管的进回浆系统具体设计见图1。

图1进回浆系统设计图

（4）注浆材料和压力灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5，I序孔0.3MPa,II序孔0.5MPa。

（5）浆液水灰比灌浆水灰比（重量比）采用2:1，1∶1、0.8:1、0.5∶1等两个比级，开灌水灰比采用2∶1。

3施工方法

3.1施工工序

测量放样 造孔 钻孔冲洗 灌浆管路安装

裂隙冲洗 压水试验 灌浆 压力封孔 人工封孔

完成

3.2钻孔

固结灌浆孔排距2m，每排6孔，梅花形布置。根据固结灌浆孔位布置图，由测量队组织人员按照设计施工图纸进行孔位放样，孔号用红漆标记，所有钻孔统一编号，按次序施工。

固结灌浆采用100型风钻钻孔，钻孔孔向垂直于混凝土衬砌面，终孔孔径应不小于φ40mm，孔深为深入围岩3m。

钻孔时应根据设计要求对孔内出现的各种情况，如断层、破碎掉块、塌孔、涌水、漏水等情况及其位置做详细记录，作为灌浆施工和验收分析灌浆质量的依据。

3.3孔号编写方式

固结灌浆孔号由灌浆部位、类型、单元号、环号、序号、孔号六部分组成。如钻孔编号为“YG1-3-Ⅰ-2”表示:压力管道（Y）固结灌浆（G）1单元第3环第2#孔，孔序为Ⅰ序孔。

3.4钻孔冲洗及裂隙冲洗

为了取得良好的灌浆质量，在灌浆前必须进行冲洗工作以清除钻孔中残积岩粉和岩石裂隙或空洞所充填的粘土杂质等物。冲洗分钻孔冲洗及裂隙冲洗。

钻孔冲洗在钻孔结束后进行，用风或水冲净孔内岩粉、泥渣。

固结灌浆在钻孔冲洗后、灌浆开始前应用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净为止。冲洗压力为该孔段灌浆压力的80%，并不大于1MPa。

3.5压水试验

固结灌浆孔在裂隙冲洗结束后应进行简易压水试验，压水试验孔数为灌浆孔总孔数的5%，压力为该孔段灌浆压力的80%，并不大于1MPa。

简易压水试验流量稳定标准：在稳定的压力下每3min～ 5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，压水试验即可结束，取最终值做为计算值。

压水试验成果以透水率q表示，其计算公式如下：

q＝Q/(L×P)

式中：q——透水率，单位：吕容（Lu），即在1MPa压力下，每分钟每米长的注入水量；

L——试验段长（m）；

Q——压入流量（L/min）；

P——作用于试段内的全压力（MPa）。

3.6灌浆方式及方法

固结灌浆采用孔口封闭纯压式灌浆方式进行灌浆。

固结灌浆采用单孔全孔一次性灌浆法进行灌浆，栓塞卡在初期支护与岩石接触面以内。

3.7灌浆压力

固结灌浆孔的灌浆压力采用0.3~0.5 MPa。

3.8浆液水灰比

固结灌浆浆液应遵循由稀至浓的原则，逐级改变。固结灌浆浆液水灰比可采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级。

3.9浆液变换原则

⑴当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。

⑵当某级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比。

⑶当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。

3.10结束标准

当在设计压力下，注入率不大于1.0L/min时，继续灌注30min结束。

3.11封孔方法

⑴所有灌浆孔、质量检查孔均应采用“全孔灌浆封孔法”进行压力封孔，封孔前将孔内稀浆、污物冲洗干净，封孔压力同灌浆压力。

3.12特殊情况处理

在灌浆过程中发现冒浆、漏浆、串浆、灌浆中断、孔口涌水、回浆变浓、吸浆量大等特殊情况时，按下列措施进行处理：

⑴灌浆过程中冒浆、漏浆时，根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

⑵当灌浆过程中发生串浆时，采取下列措施进行处理：

如被串孔正在钻进，立即停钻；如串浆量不大，可在灌浆的同时，在被串孔内通入水流，时水泥不致充填钻孔；当串浆量大时，如条件许可，可与被串孔同时施灌；如串浆沿裂缝串得比较远，可采用浓浆施灌。

⑶灌浆工作必须连续进行，若因故中断，应按下述原则进行处理：

首先应及早恢复灌浆，若中断超过30min，则立即设法冲洗钻孔。若冲洗无效，则进行扫孔复灌。

复灌时开始使用开灌比级的水泥浆液灌注，如注入率同中断前相近，即可改用中断前比级的水泥浆液继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注；如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，则认为该段不合格。

⑷有涌水孔段时，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量，并按下述措施处理：

灌浆结束前采用屏浆措施，屏浆时间不少于1h；用闭浆措施；待凝时间不少于48h；必要时可在浓浆中掺速凝剂。

⑸在灌浆过程中如回浆变浓，则换用相同比级水灰比的新浆液进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。

6.15质量检查与验收

固结灌浆在该部位灌浆结束3d或7d以后，以灌浆孔总孔数的5%做为检查孔，采用单点法压水试验的方法进行检查验收，流量稳定的标准同简易压水试验流量稳定标准，透水率以不大于5Lu。由此可见灌浆效果良好，灌浆参数合理，该方案可以进行施工。

4结论

通过施工实践证明：对于小断面引水隧洞无盖重灌浆施工，可以满足规范和设计要求，同时节约了施工时间，并且加快施工进度。在西北地区冬季天气寒冷，混凝土无法浇筑，先进行洞内灌浆施工可以节约工期4个月。

参考文献

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[2]曹劝绩,杨选波.上公山隧洞破碎富水白云岩地段超前固结灌浆处理[J].小水电，2013.

[3]胡鑫.超前灌浆与超前小导管注浆在大盈江隧洞施工中的应用[J].东北水利水电，2012，16(6).