引洮供水一期工程总干渠4#隧洞工程回填灌浆施工简述

【摘要】：引洮工程是甘肃省近年来修建的重点水利工程之一，引洮供水一期工程总干渠4#隧洞工程，全长5192m，桩号自桩号自19+976.45～25+800.82，断面型式为类马蹄型，断面成型尺寸4.72×4.93(B×H)，属大（2）型二等工程。4#隧洞在混凝土衬砌施工结束后,为提高围岩承载能力和减少渗漏,采用回填灌浆施工措施对围岩进行加固。回填灌浆是在混凝土衬砌的背面或回填混凝土周边,对混凝土浇筑未能浇实留有空隙的部位的进行灌浆。灌浆可使一、二次混凝土体结合为整体,还可加固土体、回填空隙,共同抵御外力,防止渗漏,因此对围岩稳定、保证安全运行、延长隧洞寿命有显著的作用。本文对引洮一期工程总干渠4#隧洞工程回填灌浆施工工艺设计和施工技术进行总结研究。

【关键词】引洮工程输水隧洞 回填灌浆 施工

中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

引洮工程是建国以来甘肃最大的水利工程，也是甘肃人民企盼了近半个世纪的民生工程，目前，引洮供水一期工程已进入最后冲刺阶段，2012年底，阶段性通水的目标即将实现。引洮供水一期总干渠工程4#隧洞及连接段工程全长5824.37m，隧洞设计横断面型式为类马蹄型，断面形式分为Ⅲ—1型（进出口加强段）、Ⅲ—3和Ⅲ—4型，二衬完成后断面尺寸4.72×4.93m（B×H），根据设计要求在顶拱120。范围内进行回填灌浆，设计纵坡1/1550，设计引水流量32m3/s，加大流量36m3/s。引洮供水一期工程总干渠4#隧洞及连接段工程是由甘肃水利省水利水电工程局负责施工的。该工程开工于2007年4月正式开工。合同工期54个月。

2、地质概况

4#隧洞桩号自20+020.00～21+320.00段围岩岩性为白垩系（k1hk4）褐红色泥质粉砂岩、粉细砂质泥岩夹灰绿、灰褐色砂岩，属极软岩，围岩类别为Ⅴ类围岩。桩号自21+320.00～22+743.00段围岩岩性为上第三系（N2L1）砖红色砾岩夹砂岩及粉砂岩，围岩类别为Ⅳ类围岩。桩号自22+743.00～25+800.00段围岩岩性为上第三系（N2L1-2）砖红色砂砾岩、泥质粉细砂岩互层夹粉砂质泥岩，岩体较完整，单斜构造，结构面互相切割后，宜造成洞顶失稳，围岩类别为Ⅳ类围岩。

因围岩的稳固性和软弱程度对隧洞的稳定性和隧洞的防漏、防渗有着很大的影响，因此设计单位根据实际地质情况、施工记录情况，要求对4#隧洞全部洞段段进行回填灌浆。

3、回填灌浆目的及依据

本工程自2007年5月开工建设以来,截至2011年9月23日，已完成所有洞身掘进及洞室二次衬砌5824.37m（桩号19+976.45～25+800.82）。按照《引洮供水一期工程总干渠4#隧洞及连接段工程施工合同文件》及《4#隧洞及连接段工程施工组织设计》要求回填灌浆应在衬砌混凝土达到设计强度的70%后，尽早进行。采用回填灌浆可以在混凝土衬砌的背面或回填混凝土周边,对混凝土浇筑未能浇实留有空隙的部位的灌浆，使一、二次混凝土体结合为整体,还可加固土体、回填空隙,共同抵御外力,防止渗漏。

4、回填灌浆的关键问题

由于围岩质量的差异与爆破工艺的限制,在隧洞掘进工程施工中超挖与塌方是正常而又难以避免的,尤其在工程地质条件较差的IV与V类岩体中，而超挖导致的结果是一次支护与隧洞围岩之间出现一定量的空洞,这对于维持洞室的稳定是极其不利的,也是工程安全的隐患。因此,如何有效地对隧洞掘进中的超挖进行回填处理成为许多隧洞工程施工中的一个关键技术问题。在本次4#隧洞回填灌浆前就要首先确认灌浆的重点部位及洞段，首要的参考依据就是隧洞开挖过程中的监理日记及施工日志，上述资料中对4#隧洞开挖过程中的有超挖与塌方的洞段均有文字记录，因此，可以作为首要参考资料，同时，结合风钻钻探揭示、超声波检测等手段，对灌浆的重点部位进行了确认也十分关键。

5、灌浆工程施工总体布置

5.1、现场布置

浆液搅拌机、灌浆泵等布置在距灌浆区域不大于60米的地方，随灌浆进度适时搬移。制浆材料采用重量法称量，洞内配置2×200L的立式砂浆搅拌机一台及灌浆泵二台，满足洞内回填灌浆施工需要。

5.2、灌浆材料

灌浆材料：水泥使用存放时间不超过3个月，无受潮结块的旋转窑425号普通硅酸盐水泥。砂粒选用质地坚硬的天然砂或人工砂，要求粒径≤2．5 mm，细度模数＜2，Wu≤3％，SO3含量≤1％，含泥量≤3％。灌浆用水为洁净无污染河水。

5.3、隧洞灌浆工程施工人员、设备配置

5.3.1、设备配置

设备一览表

5.3.1、人员配置（按三班制），每班人员配置如下表：

每班人员配置表：

以上人员和设备根据施工进度情况，及时进行补充。

6、灌浆工程质量保证措施

6.1、钻孔冲洗和灌浆过程中，注意观测衬砌的变形，若发生异样，立即降压，报告有关人员，并作好记录。所有钻孔统一编号，并注明施工次序。

6.2、灌浆前对孔壁进行冲洗，回水澄清后即可结束，回水澄清延时10min为止。裂隙冲洗采用压力水、风水联合冲洗等办法，冲洗压力不宜大于灌浆压力的80%。

6.3、灌浆时如出现串浆，尽可能与被串孔同时灌注，如无条件，可将被串孔堵塞，对灌浆孔单独灌浆，结束后立即清理被串孔而后进行该孔的灌浆；

6.4、灌浆因故中断，应如下处理：

6.4.1、尽可能缩短中断时间，及早灌浆。中断时间大于30min时，应设法处理至原孔深后恢复灌浆；

6.4.2、恢复灌浆时，开始使用最大水灰比的浆液灌浆，如吸浆量与中断前相近时，可采用中断前的大水灰比，如吸浆量减少，则浆液逐渐加浓；

6.4.3、恢复灌浆后，如吸浆量减少很多，且极短时间内停止吸浆，则该灌浆段不合格，需重新处理。

7、回填灌浆施工方法

回填灌浆采用预埋管注浆法，灌浆分段分序施工，每区段长度为50米，灌浆孔按环间分序布置，一般分为两序施工灌浆孔，注浆由较低的一端逐渐想较高的一端推进，灌浆孔间排距及灌浆压力根据现场的实验确定。现场实验选择一段典型隧洞进行注浆回充填试验，根据试验所选注浆压力、布孔方式、结束标准等基本能满足回填注浆要求等注浆参数,最后规范了注浆方法的实施细则,并将其规程化,试验方案和结果一旦确定，相关参数即用于全洞段施工。

7.1、进行灌浆试验，并分析试验结果

本次回填灌浆试验洞段选取开挖过程围岩情况较为破碎，超挖教严重的洞段进行，根据翻阅现场施工日记及监理日记，确定洞段22+350－22+400为回填灌浆试验洞段。回填灌浆试验工作于2012年1月10日－18日进行，通过9天试验灌浆工作，最后分析试验成果，原灌浆参数设计是合理的，只是灌浆压力 0.8Mpa 偏高 ，结合本工程实际情况，及其他隧洞回填灌浆经验对比，最终确定灌浆压力可适当降低到 0.3～0.5Mpa。

7.2、回填灌浆施工工艺流程

测量布孔预埋钢管钻孔检查灌浆质量检查 补灌验收封孔

7.3、孔点布置与钻孔孔点布置与钻孔是本次隧洞回填灌浆顺利实施的前提与基础，4#隧洞钻孔施工于2012年2月1日开始，采用手持式风钻从预埋管中钻孔，钻孔孔径不小于38mm，孔深进入岩石10cm，钻孔过程中详细测记砼厚度和空腔尺寸;遇大塌方地段,钻孔深度应适当增加,保证钻孔穿过混凝土喷射体。钻孔孔径为50mm,钻孔方向垂直于喷射混凝土。