隧洞固結(jié)灌漿施工工藝研究
時間:2022-03-21 10:27:38
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[摘要]遼寧省某大型輸水工程有壓隧洞固結(jié)灌漿工程,施工前通過灌漿試驗確定施工參數(shù)和施工方案,以保證施工質(zhì)量符合設(shè)計要求,施工進度按期完成。
[關(guān)鍵詞]隧洞;固結(jié)灌漿;試驗;方法;方案
1工程概況
該隧洞工程累計長約4060m,共分4段,每段隧洞均為壓力隧洞,斷面均為圓型,Ⅲb類圍巖開挖洞徑ϕ7.0m,Ⅳ類圍巖開挖洞徑ϕ7.3m,Ⅴ類圍巖開挖洞徑ϕ7.5m,各主洞進出口20m為鎖口段,開挖洞徑ϕ8.5m。巖性為里爾峪組角閃斜長片麻巖,弱風(fēng)化為主,巖體破碎,巖石飽和抗壓強度較低,19.8MPa,巖體呈碎裂結(jié)構(gòu),推測本段地下水以滴水~線流為主。隧洞在全面固結(jié)灌漿工作開始之前,需進行試驗,以進一步驗證固結(jié)灌漿擬定的相關(guān)參數(shù)、工藝的可行性、合理性,使固結(jié)灌漿施工方案符合實際需要。
2灌漿試驗
2.1試驗方案。試驗固結(jié)灌漿孔布置嚴格按照設(shè)計要求布孔。開孔孔位偏差不大于5cm,排距3m,IV類圍巖每排10孔,入巖深度4m,梅花形布置(試驗段均為IV類圍巖)。采用環(huán)向分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進行分序分段編號。具體灌漿孔布置見圖1。2.2試驗結(jié)果。試驗共鉆孔80個,混凝土注入進尺13.3m,基巖灌注進尺合計321.06m,總共進尺334.36m,灌漿段共注入水泥116173kg,封孔注入水泥1748.51kg,棄灰量1672.89kg,使用水泥119595kg。試驗段采用YT-28型手風(fēng)鉆鉆孔,孔徑為ϕ42mm,入巖4m,除頂拱和地板鉆孔卡鉆施工困難,其余孔均較少出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象,鉆孔無涌水現(xiàn)象。平均正常鉆進耗時約為8.2min/m。選取5%的灌漿孔進行試驗,其中4個I序孔平均透水率達到107.52Lu,最大透水率出現(xiàn)在3-I-2孔,其壓水壓力為0.04MPa,流量53.4L/min,透水率達到331.27Lu。2個檢查孔壓水呂榮值均小于設(shè)計防滲標準5.0Lu。由此可見透水率在灌漿前后呈現(xiàn)下降趨勢,符合灌漿的正常規(guī)律,見表1。
3灌漿施工
3.1施工工藝。固結(jié)灌漿孔分兩序進行施工,單環(huán)為I序,雙環(huán)為II序。先I序孔,再II序孔。I、II序孔分別編號,梅花形布置方式。全孔做一次性鉆灌,施工順序為:鉆、洗、壓、灌、封。為保證防止混凝土面不發(fā)生抬動,采用一泵一孔,吸漿量小時采用2個孔并聯(lián)進行灌注。當(dāng)發(fā)生串漿時,采用多孔同時灌注,但同時灌注孔數(shù)不應(yīng)多于3個。3.2施工方法。3.2.1放位鉆孔前由測量人員按設(shè)計圖紙布置孔位,并用紅油漆設(shè)置明顯標志。根據(jù)孔位、方位角,保證孔向與混凝土面垂直,準確無誤后開孔鉆進??孜黄钚∮?cm,并記錄實際孔位。3.2.2鉆孔鉆孔順序:定孔→鉆機固定→鉆進→終孔→驗孔。固結(jié)灌漿鉆孔不分序。鉆孔施工可直接使用栓塞灌漿;成孔困難時,或埋設(shè)孔口管。固結(jié)灌漿孔排距3m,灌漿孔角度為36°,均勻分布初期支護面上,灌漿孔每環(huán)間隔3m梅花型布置,固結(jié)灌漿孔數(shù)為10個;灌漿設(shè)計孔深為4m,灌漿孔孔徑為ϕ42mm。檢查孔孔徑為75mm。灌漿鉆孔必須保證孔向準確,垂直于混凝土面。3.2.3洗孔在灌漿開始前,必須用水和壓縮空氣對所有灌漿孔孔壁及裂隙進行沖洗。沖洗壓力等于灌漿壓力的80%,且小于1MPa。沖洗至回水清后5min結(jié)束,孔內(nèi)的沉積物厚度小于20cm。沖孔結(jié)束后24h內(nèi),未進行灌漿的空,應(yīng)重新進行掃孔和沖洗。在裂隙發(fā)育段,浸水或滲水大于10L/min時,應(yīng)停止沖洗。在地質(zhì)條件極為復(fù)雜地區(qū),灌漿孔(段)是否需要進行裂隙沖洗以及如何沖洗,通過現(xiàn)場灌漿實驗確定。3.2.4灌漿灌漿方法為純壓式。采用止?jié){塞進行止?jié){,止?jié){塞深入長度不大于0.5m,對于成孔困難的灌漿孔應(yīng)設(shè)置孔口管。漿液水灰比采用1∶1,0.8∶1,0.6∶1(重量比)等3個比級,開灌水灰比為1∶1。I序孔灌漿壓力為0.5~1MPa,II序孔灌漿壓力1.0~1.5Mpa,壓力根據(jù)實際情況進行調(diào)整。試驗過程中根據(jù)灌漿情況選擇適當(dāng)孔段提升灌漿壓力,通過不同灌漿壓力對比灌漿效果、材料消耗和灌漿時間,灌漿壓力不得超過2.0MPa。當(dāng)注入量超過300L,壓力和注入率均不變時,應(yīng)采用濃一級的水灰比;當(dāng)注入率超過30L/min時,應(yīng)變濃。當(dāng)注入率不大于0.4L/min時,再灌注30min,既可結(jié)束。3.2.5特殊情況處理灌漿應(yīng)連續(xù)施工,如因管路故障,應(yīng)盡早恢復(fù)灌漿,否則應(yīng)再次沖洗后才可恢復(fù)灌漿,灌注壓力為中斷前數(shù)值。如遇見冒漿、串漿,處理方法按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。壓力水沖洗時,如發(fā)現(xiàn)巖面有滲水、冒水,則先進行冒水部位的處理后再進行灌漿;壓水試驗時如果發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)返水,用再度壓緊灌漿塞。如果灌漿難以結(jié)束,可采用低壓濃漿和摻入外加劑和砂等方法處理。在遇有地下水時需觀測涌水流量、水壓力,可適當(dāng)增加灌漿壓力,結(jié)束時要屏漿封孔。3.2.6封孔壓水試驗結(jié)束的封孔方法為壓力灌漿法,并抹平孔口,當(dāng)注入率不大于1L/min時,持續(xù)30min再結(jié)束。3.3質(zhì)量檢查。壓水試驗檢查應(yīng)在結(jié)束后3~7d內(nèi)進行,數(shù)量不少于總數(shù)的2%,透水率不高于5.0Lu,即為合格。若檢查孔均合格,所有孔一次灌漿封住,壓力為最大灌漿壓力。否則應(yīng)分別進行灌漿。所有灌漿孔及檢查孔結(jié)束后,孔口脫空部位均用水泥砂漿進行回填抹平,達到凝固期后割除孔口外露部分。灌漿后的多余漿液集中放置污水處理池處理后,嚴禁直接倒入河溝。
4壓水試驗
壓水試驗的孔數(shù)應(yīng)為總數(shù)的5%,可結(jié)合孔隙沖洗同時進行,壓力大于80%的灌漿壓力且小于1MPa,穩(wěn)定標準為最大流量與最小流量之差小于最終值的20%。透水率按公式(1)計算:q=Q/(P×L)(1)式中:q——試段透水率,Lu;Q——壓入流量,L/min;P——作用于試驗段內(nèi)的全壓力,MPa;L——試段長度,m。
作者:張磊 劉揚揚 單位:1.遼寧省白石水庫管理局有限責(zé)任公司 2.朝陽市水務(wù)局