許建業(yè)

（山西省萬家寨引黃工程管理局 平魯分局 平魯 036800）

1 工程概況

山西省萬家寨引黃工程南干線7號隧洞全長42km，是引黃工程向太原市供水的重要輸水隧洞。14號支洞、20號支洞是南干線7#隧洞的永久性檢修通道，起著檢修、補汽、安全監(jiān)測等多種功能，是保證南干線正常供水的重要水工建筑物。

14號、20號支洞段地下水水位高于洞線80～130cm。隧洞圍巖主要為石炭系本溪組、太原組含煤砂頁巖地層，圍巖節(jié)理較發(fā)育，呈閉合～張開。地下水主要為滲水和線狀水流，地下水含硫酸根離子，對混凝土有腐蝕性。兩條支洞滲水嚴重。

為了解決滲水問題，采取了固結灌漿方法對支洞進行了處理，灌漿方案的合理性對灌漿效果影響較大，本灌漿方案經(jīng)實踐檢驗，取得了較好效果。

2 灌漿施工工藝

2.1 灌漿施工工藝流程

灌漿孔布置→測量放線→鉆機安裝與造孔→洗孔→簡易壓水→拌制穩(wěn)定漿液→灌漿→封孔→灌漿質量檢查。

2.2 灌漿孔布置

根據(jù)圍巖類別及施工要求將支洞劃分為若干段，每段為一個灌漿作業(yè)區(qū)段，每區(qū)段先封閉兩邊灌漿孔。單數(shù)環(huán)為I序孔，雙數(shù)環(huán)為II序孔，先灌I序孔，I序孔灌完后待凝12h后再灌注雙數(shù)環(huán)的II序孔。環(huán)內先灌1、9、3、7、5號孔，再灌注2、8、4、6號孔，漿液采用由低到高逐漸加密的原則進行?？孜徊贾靡妶D1。

2.3 鉆孔

（1）鉆孔設備選用手持式風鉆鉆進，并帶有消音器和除塵裝置，鉆機的鉆頭根據(jù)工程場地和地質條件選用。

（2）灌漿孔孔徑50mm，封閉段兩排邊環(huán)孔深為進入基巖3.6m，其余孔深進入巖石3m。開孔孔位應符合灌漿孔布置圖。

（3）鉆機安裝平穩(wěn)，鉆孔方向按施工圖紙確定，鉆孔鉆進必須保證孔向準確。

（4）灌漿孔孔深偏差值不得大于L/40（L為設計孔深）。（5）固結灌漿鉆孔遇到鋼筋時，要盡量避開。

2.4 鉆孔沖洗

鉆孔結束后，應用BW-250灌漿泵最大流量水對鉆孔沖冼，將鉆孔中的沉渣沖洗干凈，直至回水返清為止。

2.5 簡易壓水試驗

固結灌漿孔的簡易壓水應在裂隙沖洗后進行，采用“簡易壓水”進行壓水試驗。簡易壓水試驗的壓力為灌漿壓力的80%，壓水20min，每5min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率Lu表示，簡易壓水試驗的目的是根據(jù)壓水結果確定灌漿液濃度。

2.6 灌漿

（1）灌漿設備

采用BW-250灌漿泵，水泥攪拌桶采用雙層攪拌桶，自動灌漿記錄儀采用天津生產的FEC-GJ3000型記錄儀。灌漿使用能耐10MPa的鋼絲編織膠管及軟管。灌漿塞及采用的灌漿方法、灌漿壓力與地質條件相適應，膠塞應具有良好的膨脹性和耐壓性能，在最大灌漿壓力下，能可靠地封閉灌漿孔段，較易安裝和拆除。

圖1 灌漿孔位布置

（2）原材料

水泥：根據(jù)施工技術文件，本次灌漿試驗區(qū)段水泥為大同水泥廠普通硅酸鹽水泥，標號為P.O42.5。出廠三個月后不得使用，不得使用受潮結塊的水泥。水泥的細度通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%。

水：水質應符合《混凝土拌和用水標準》JGJ63-89的規(guī)定，符合飲用水標準，水的溫度不得高于40℃。

（3）制漿

①14號支洞采用雙層340L攪拌機制漿，灌漿使用BW-250型灌漿泵，高壓膠管輸送漿。20號支洞采取洞外集中制漿，制備0.5：1的純水泥漿液，輸入至各灌漿地點，各灌漿地點根據(jù)不同需求調制使用。

②純水泥漿的攪拌時間應大于3min，漿液自制備到用完的時間不宜大于4h，超過4h應棄漿。各種比級的水泥漿液密度用比重計經(jīng)常測量并記錄。

（4）灌漿方式和方法

①在選定的區(qū)段，先進行兩邊排孔的帷幕灌漿，待凝72h后，先灌注區(qū)段中間的單數(shù)環(huán)，灌注完成待凝12h后再灌注雙數(shù)環(huán)。單數(shù)環(huán)為I序孔，雙數(shù)環(huán)為II序孔，灌漿時采用由低到高逐漸加密的原則進行，先灌 1、9、3、7、5 號孔，再灌注 2、8、4、6 號孔。

②本次固結灌漿采用單孔灌注的方法，用橡膠球將孔口封閉，全孔一次灌注。

③灌注純水泥漿液時，巖洞段按其設計要求水灰比為1：1，0.8：1，0.5：1 三個比級，如遇斷層和溶洞中充填土，則應采用濃一級的水灰比起灌，并摻入減水劑。

④固結灌漿壓力按設計要求Ⅰ序孔0.6～0.8MPa，Ⅱ序孔0.8～1.0MPa。

（5）漿液的變換原則

①當灌漿壓力不變，注入率持續(xù)減少時，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。

②當某級漿液注入量已達300L以上，或灌漿已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改成濃一級的水灰比。

③當注入率大于30L/min，漿液注入量達到300L以上，可直接越級變濃。

（6）灌漿結束標準

武陵山場鎮(zhèn)功能單一，基本上是普通建制鎮(zhèn)的社會服務功能，對到武陵山景區(qū)的游客吸引力不足，根據(jù)調查，90%的游客基本上都是游覽完大裂谷景區(qū)就直接返回或者到鄰近的景區(qū)游玩逗留。

固結灌漿結束條件為：在設計壓力下，當注入率不大于0.4L/min，繼續(xù)灌注10min或不大于1.0L/min，繼續(xù)灌注30min可結束灌漿工作。

（7）灌漿孔封孔

固結灌漿孔結束后，排除孔口的積水和污物，采用機械壓漿法封孔，利用原灌漿管灌入水灰比0.5：1的濃漿，采用1.0MPa的灌漿壓力，當注入率不大于1.0L/min，延續(xù)30min停止，距孔口剩余部分長度如大于1m，采用壓漿法繼續(xù)封孔，如小于1m用聚合物砂漿人工封填密實并抹平。

2.7 固結灌漿質量檢查

區(qū)段固結灌漿完成后，待凝7天后對固結灌漿效果進行了壓水檢查。14號支洞共布置3個檢查孔，20號支洞共布置4個檢查孔。壓水結果見表1、表2。

表1 14號支洞固結檢查壓水統(tǒng)計表

表2 20號支洞固結檢查壓水統(tǒng)計表

從上表可以看出，通過質量檢查，所有透水率均小于設計標準5Lu，說明水泥漿已完全充填了巖石中的裂隙和空洞，達到了穩(wěn)定圍巖結構與防滲止水的雙重效果。

3 特殊情況處理

（1）在固結灌漿過程中，其單位透水率或單位注灰量大于實際規(guī)定值或發(fā)現(xiàn)地質缺陷（如破碎帶、斷層、溶洞）要及時采取最大濃度漿液施灌，注入量很大亦不見減少時，可采用定量供漿的方式處理。水泥漿量在灌入5t水泥干料量時應暫停灌漿，間歇時間不宜少于12h，間歇后重新按照灌漿要求進行灌注直至結束。

若在破碎帶、溶洞段注入量過大，可以加入早強劑或用砂漿進行灌漿直至注滿結束。待間歇12h后仍重新掃孔，重新按灌漿要求進行灌漿。

（3）灌漿過程中發(fā)生串漿時，若串漿孔具有灌漿條件，應一泵一孔同時進行灌漿。否則，應塞住灌漿孔，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，然后繼續(xù)鉆進與灌漿。

（4）灌漿必須連續(xù)進行，若因故中斷應按以下原則處理：

①應盡快恢復灌漿，否則應立即沖洗鉆孔，再恢復灌漿。若無法沖洗，則應進行掃孔，再恢復灌漿。

②恢復灌漿時，應先使用開灌水灰比進行灌注，如注入率與中斷前相近，即可采用中斷前水泥漿的比級繼續(xù)灌注，如注入率與中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取補救措施，即在該孔附近重新布孔灌漿。

（5）孔口有涌水的灌漿孔段，灌漿前應測記涌水壓力和涌水量，根據(jù)情況，可提高灌漿壓力，縮短段長灌注濃漿、屏漿、閉漿進行處理。

（6）灌漿孔段遇特殊情況，無論采取何種措施處理，其復灌前應進行掃孔，按灌漿程序復灌。

4 耗漿量較大原因分析

實際耗漿量超出設計耗漿量較大，主要原因有：

（1）地質原因：由于支洞圍巖為強風化～弱風化節(jié)理較發(fā)育，呈閉合～張開狀，張性裂隙但充填物少、沖洗容易、透水率大。

（2）地下水原因：因地下水硫酸根含量較多，最高為1 666mg/L，對混凝土有腐蝕性，使混凝土局部地段形成滲水通道，增加了混凝土空隙及滲漏通道。

（3）支洞漏水原因：由于支洞內漏水嚴重，多年來一直受地下水流動與沖刷作用，對裂隙中的充填物進行沖刷，將裂隙中的充填物帶出使裂隙加大并形成較大空隙與涌水通道。

（4）施工原因：由于支洞開挖采用鉆爆法施工，爆破時對周圍巖體有一定的擾動，且開挖面凹凸不平，在二次混凝土襯砌時不能很好地與巖石緊密結合，產生空隙，且以前未進行固結灌漿處理，因此注漿量較大。

5 結論

通過支洞灌漿施工表明：I序孔單位注入量207.78kg/m大于II序孔單位注入量141.33kg/m，因為封閉灌漿段時先灌注兩個邊環(huán)，漿液在壓力的作用下能擴散的更遠，填充了周圍的裂隙和空洞，使之形成一個封閉空間，灌注II序孔時，完全在封閉的范圍內擴散，因此灌漿量較小，注入量由大到小，符合灌漿的一般規(guī)律。灌漿施工參數(shù)為深度入巖3m、壓力為I序孔 0.6～0.8MPa、II序孔為 0.8～1MPa、水灰比為 1：1、0.8：1、0.5：1等，以上施工參數(shù)是合理的

灌漿使用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，能滿足工程標準的要求；采用灌漿方法處理本工程在技術上是可行的、效果是很好的；耗灰量在合理的范圍內。固結灌漿效果，12個單元共檢查111個孔，采用單點法壓水試驗，最大透水率5Lu，最小透水率0.05Lu，符合設計要求。

通過對14號、20號支洞做封閉性固結灌漿施工，準確地掌握本工程單位吸水率、單位耗灰量等施工參數(shù)，驗證了采用灌漿方法在滲水處理上的可行性。并選定了灌漿孔布置方式、孔深、水灰比、灌漿壓力等參數(shù)，灌漿取得了較好效果。