隧洞灌浆施工技术.doc

隧洞灌浆施工技术李柏咸，韦家瑞，黎创文广西水电工程局基础工程公司，广西 南宁 5300011 概况在交通隧洞、水电隧洞等洞室工程中，由于岩石的地质、衬砌混凝土浇筑及混凝土终凝的收缩等原因，隧洞周边进行岩石固结灌浆、隧洞上部1200的范围进行脱空回填灌浆、钢板与衬砌混凝土接触面进行钢衬接触灌浆等隧洞灌浆应用非常普遍。本文结合多年施工实践综述一些具有可操作性及现实指导作用的成功经验，供同行参考。2 施工顺序隧洞灌浆必须严格按照先脱空回填灌浆、后岩石固结灌浆、最后钢衬接触灌浆的施工顺序进行。其中脱空回填灌浆应在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行；岩石固结灌浆应在该部位的脱空回填灌浆结束7d后进行；钢衬接触灌浆则在该部位的脱空回填灌浆和岩石固结灌浆都完成且衬砌混凝土浇筑结束60d后进行。3 施工方法3.1 脱空回填灌浆脱空回填灌浆的目的是将衬砌混凝土与岩石之间的脱空回填密实，达到衬砌混凝土与岩石形成整体。目前工程上普遍使用的施工方法有预埋管理路、预埋灌嘴和钻孔埋嘴等3种。笔者建议优先采用驰骋埋管路施工方法，预埋灌嘴施工方法则次之，而钻孔埋嘴施工方法在不得已的情况下或二次补灌时使用。3.1.1 预埋管路 在混凝土浇筑前完成，其埋设原则为：（1）灌区面积控制在200m2左右，高差控制在912m；（2）确保埋设的管路畅通并有一套备用管路；（3）从最低点灌入浆液，最高点排出稀浆和排气；（4）保证所有脱空的部位都埋有出浆盒（管头）；（5）管路集中引出处便于日后灌浆施工；（6）管路走向平顺并减少长度。3.1.2 预埋灌嘴 在模板安装时进行埋设，衬砌混凝土浇筑前完成，其埋设原则为：（1）每个灌嘴面积控制在5m2以内；（2）灌嘴埋入岩石的长度不少于10cm；（3）确保埋设的灌嘴畅通。3.1.3 钻孔埋嘴仅适用于衬砌混凝土是素混凝土，钻孔孔径不小于38mm，钻孔深入岩石的长度不少10cm，钻孔使用风钻。3.2 岩石固结灌浆岩石固结灌浆的目的是将洞室周边的岩石固结补强，通常采用衬砌混凝土部份预埋管、岩石部份粘孔的施工方法，当衬砌混凝土是素混凝土时也可采用直接钻孔。钻孔使用地质钻机或风动钻机，孔径、孔深按设计要求。3.3 钢衬接触灌浆 钢衬接触灌浆的目的是将钢板与衬砌混凝土的脱空间隙填充密实，达到钢板与衬砌混凝土形成整体。施工方法有预埋管路和钢板钻孔埋嘴两种。3.3.1 预埋管路 除执行上述回填灌浆的预埋管路原则外，尚要求：（1）出浆盒紧贴钢板并点焊固定；（2）出浆盒既要密封又不能密封过紧，以便在混凝土浇筑时避免浆液进入堵塞及日后灌浆时能打开。3.3.2 钢板钻孔埋嘴 直接在钢板上钻孔，然后开牙埋设灌嘴。每个独立的脱空区至少要有两个钻孔，以满足浆液从最低点灌入，从最高点排出稀浆和排气。钻孔孔径不小于16mm，钻孔钻穿钢板后进入岩石2cm，钻孔使用手电钻。4 施工技术4.1 灌浆压力脱空回填灌浆：灌浆压力视衬砌混凝土的厚度及其配筋情况而定，在素混凝土中采用0.200.30MPa，在钢筋混凝土中采用0.300.50MPa。岩石固结灌浆：灌浆压力视岩石的地质条件及衬砌混凝土的覆盖厚度而定，有高压灌浆，也有很压灌浆，变幅较大。钢衬接触灌浆：灌浆压力由钢衬的壁厚、脱空面积的大小及脱空程度确定，以控制钢衬变形不超过设计规定值为准，一般不宜大于0.10MPa。4.2 浆材工程上一般使用P.O42.5素水泥浆。脱空回填灌浆：使用0.81、0.51两个比级的水泥浓浆灌注。对脱空严重的回填区应掺砂灌注，为避免浆液收缩出现二次脱空，浆液中应加入膨胀剂和减水剂。岩石固结灌浆：使用31、21、11、0.51四个比级的水灰比，依吸浆情况逐级变浓灌注。对耗浆量较大的孔段掺砂灌注，对出现浆液外流的孔段掺速凝剂灌注。钢衬接触灌浆：使用21、11、0.51三个比较的水灰比，依吸浆情况逐级变浓灌注。对脱空间隙较小或二次脱空应灌注细度水泥或进行化学灌浆。4.3 施工次序脱空回填灌浆：采用预埋管路的则分区施灌；采用预埋灌嘴/钻孔埋嘴的则采用分两次孔序进行加密施工。自较低的一端开始，向较高的一端推进。岩石固结灌浆：排序和孔序均采用分两个次序进行加密施工（地质条件不良地段可分为3个次序）。自上而下钻灌。钢衬接触灌浆：采用分区施灌。自较低的部位开始，向较高的部位推进。4.4 灌前冲洗脱空回填灌浆/钢衬接触灌浆：采取风水依次冲洗，回水干净后用风将积水吹干，冲洗开始时一定要把所有出口打开，在确保满足出口流量后依次关闭。冲洗顺序为，先水从较低的部位进入，从较高的部位返出；后水从较高的部位进入，从较低的部位返出；最后风从较低的部位吹入，从较高的部位排出。岩石固结灌浆：采用有压水进行脉动冲洗（压力为灌浆压力的80%），回水干净且冲洗时间不少于30min。另，固结灌浆总孔数的5%钻孔进行灌前压水试验。4.5 浆液灌注（1）采用集中制浆，浆液搅拌设置于洞口。（2）必须采取防备长话确保浆液灌注连续进行，尤其是在进行脱空回填灌浆/钢衬接触灌浆时万一出现中断，必须及时用水冲洗管路，否则堵塞管路赞成整个灌区报废。（3）掺砂灌注时，推荐使用流动性较好的天然河砂（经筛分）。（4）掺速凝剂灌注时，施灌了一段时间后必须灌一两桶无速凝剂的浆液，以免速凝剂在管路残留堵塞管路；（5）施灌过程必须均匀慢慢升至设计压力，尤其是在进行脱空回填灌浆/钢衬接触灌浆时，采取小浆量适当延长灌注时间，以便于灌入的浆液沉淀填充；（6）施灌过程必须严格控制灌浆压力，在进行脱空回填灌浆/钢衬接触灌浆时，应在混凝土/钢衬表面安装百分表监测，以杜绝混凝土抬动/钢衬起拱。（7）当岩石固结灌浆的钻孔较深，采用孔口封闭、自上而下、分段灌注时，建议埋设孔口管，以免衬砌混凝土抬动；（8）在灌浆压力达到设计值后：脱空回填灌浆/钢衬接触灌浆灌至最浓一级浆液，排出的浆液比重（用比重计测定）与注入相同，吸浆率为零迸浆10min即结束灌注；岩石固结灌浆吸浆率不大于1L/min迸浆30min即结束灌注；（9）及时整理分析钻灌资料，对薄弱部位提前进行补灌处理。4.6 孔口处理脱空回填灌浆：一般是将出露的灌浆管割除，回填水泥砂浆抹平即可。但当洞室通过的是高速/高压水流时，必须采用高标号环氧砂浆封堵。岩石固结灌浆：采用机械有压封孔，关浆管下至孔底（距孔底50cm以内），浆液从孔口返出即可结束。钢衬接触灌浆：钻孔孔口车倒角，孔内开螺纹，扭上螺杆，其中螺杆的表面比钢衬表面凹进5mm，然后电焊，孔口打磨平整。需要特别指出的是，由于钢衬一般为高速/高压水流区，所以一定要确保焊接质量（必要时采取超声波探测检查），以免日后水流进入冲刷衬砌混凝土，钢衬板封孔示意图见图1。5 施工设备及检测设备施工设备及检测设备见表1类别序号设备名称说 明钻孔设备1手风钻轻便，造孔快，但不能钻孔径大于50mm、孔深大于6.0m钻孔。2风动冲击钻机造孔快，成本低，可钻各种孔径/孔深的钻孔，但不能钻断混凝土内的钢筋。3地质钻机可钻各种孔径/孔深的钻孔，也可钻断混凝土内的钢筋，能适应各复杂的地质情况，但造孔慢，成本高。4手电站仅用于钢板钻孔，遇不锈钢衬板要优先使用磁力钻。灌浆设备1浆液搅拌机大量制浆和集中制浆使用高速搅拌机，少量制浆和分散制浆使用低速搅拌机。2灌浆机依据吸浆量大小及灌注压力选用。3自动记录仪推荐使用。对浆液比重、耗浆量、灌注时间、灌浆压力等均自动控制及打印。检测设备1百分表仅用于施灌部位表面的抬动监测。2X射线探测仪用于钢衬板脱空和金属裂缝探测。3超声波测试仪用于灌浆前后比较检查。4孔内电视/摄像能直观反映钻孔内的地质情况。6 质量检查6.1 脱空回填灌浆（1）质量检查时间在该部位灌浆结束7d或28d以后；（2）检查孔布置在顶拱中心线、脱空严重和灌浆情况殿堂的部位；（3）孔深穿过衬砌混凝土进入岩石10cm；（4）检查方法采用注浆试验或取芯检查；（5）合格标准：单孔注浆时初始10min内注入的浆量不大于10L；双孔注浆时出浆流量少于1L/min；混凝土与岩石接触面水泥结石充填饱满密实。6.2 岩石固结灌浆（1）质量检查时间在该部位灌浆结束3d或7d以后；（2）检查孔布置在地质复杂、破碎严重和灌浆情况异常的部位；（3）孔深与原固结灌浆孔深相同，孔数为灌浆孔总数的5%；（4