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1、有压引水隧洞衬砌混凝土防渗漏施工工法中铁十一局集团二公司周光军 胡汉忠1 前言有压引水隧洞衬砌混凝土的防渗漏是一项极其严格谨密的工艺措施，这是由于引水隧洞的水头高差大，运行时洞内压力大。它既不能让洞外山体的岩层裂隙水向洞内渗透，又要避免运行后的洞内压力水向洞外渗透，扩展到衬砌体外的岩层裂隙中去。因为衬砌混凝土的渗漏，除影响到结构本身外，还影响到洞外厂房山体边坡的稳定。在黄龙滩水电站两条净空直径达9m的圆形断面的有压引水隧洞衬砌混凝土施工中，认真执行衬砌浇筑工序，精心设置和加强伸缩缝及施工接缝的防渗漏工艺水平；在衬砌后的回填注浆、固结注浆及接触注浆中，分别采用纯水泥浆液，水泥浆十水玻璃双浆液，以
2、及在必要时掺入一定比例的附加剂等注浆方法；在压注浆过程中严格把握各道工艺流程和强化工序控制，使洞内衬砌混凝土工程达到设计要求的防渗漏的效果，并获得集团公司科技进步二等奖，通过总结提高形成本工法。2 工法特点2.1、针对性强，工序严密。衬砌混凝土抗渗固结强度高，对复杂地质条件下的有压引水隧洞和其它水工隧洞衬砌抗渗漏均适用。2.2、衬砌与岩体固结紧密，抗渗漏效果显著。注入的浆液通过与经高压水冲洗洁净的岩层缝隙紧密结合，使其与衬砌体一起，形成一个环衬砌体周圈达数米的帷幕层，有力抗击洞内外高压水的渗透。2.3、操作工艺简单，质量容易控制。施工不需要大型注压浆设备和特殊注压浆材料，只要按操作工艺严密控制
3、，即能达到应有的效果，满足水工隧洞抗渗漏的要求。3 适用范围本工法对有动力承压水的衬砌混凝土，以及岩层破碎抗渗漏条件要求高的衬砌混凝土均可适用。其它类似抗渗漏的混凝土工程也可参照借鉴使用。4 工艺原理由于承压动力水流强度大，为确保水工有压引水隧洞的衬砌混凝土抗渗漏能力，通过严格地敲击岩层裂隙和清除基岩表面的松动石块，保证了衬砌混凝土和注入浆体与岩层的紧密结合。其中，回填注浆主要是对拱部空腔部位进行加密，以补强衬砌及抗渗漏水作用；固结注浆是对衬砌体与围岩间空隙及围岩自身裂隙进行注浆加固，改善衬砌与围岩的受力条件，同时也有效防止衬砌混凝土内外渗水，促使衬砌混凝土与岩层形成一道深达数米的环形帷幕层，
4、从而达到抗渗漏的要求。此外，对衬砌混凝土的伸缩缝和施工接缝，通过施工时预埋配件和预留凹槽工艺，分别嵌入紫铜止水片、BW闭孔泡沫板、橡胶止水条，确保接缝密闭，最终使衬砌混凝土和岩体共同形成良好的受力和抗渗漏整体。5 施工工艺 5.1工艺流程（见图5.1-1）5.2施工要点 、施工准备 注浆质量检查布置孔眼水压及灌浆试验（固结注浆用）（分二次注浆分序疑问注浆准备（分二次）压注浆液施工准备制订方案报批场地布置及备料衬砌前清基注浆防水浇筑振捣衬砌防水配合比设计伸缩缝、施工缝处理回填注浆固结注浆接触注浆（钢衬段）配件加工（分二次）钻 孔冲洗清孔（固结注浆用）浆液制拌打入注浆管止浆封孔注浆记录进入下一灌区
5、循环合格不合格 图5.1-1 衬砌混凝土防渗漏工艺流程（1） 根据提供的设计文件资料和相关规范的要求，认真进行现场地质调查，掌握准确的第一手地质资料。（2）依据现场调查的地质资料和设计要求，制定衬砌混凝土的防渗漏措施，报业主及监理单位审批。（3）选定衬砌混凝土和注浆使用的材料及配合比，以及相关机具设备的型号。 、衬砌混凝土防水引水隧洞的衬砌为C25钢筋混凝土和钢衬段C20回填混凝土，其配比材料及灌筑方式与常规施工基本相同。但其防渗漏措施主要体现在一些特殊工艺及伸缩缝和施工接缝的处治上。.1 清基（1）清除基岩表面松动石块。引水隧洞开挖直径为10.2m的圆形断面，拙进时均采用光面爆破，除严格控制
6、超欠挖外，对清完碴后殘留在岩层表面的松动石块以及肉眼能看到有裂纹之处，都要用小铁锤进行敲击，彻底清除干净。（2）高压水冲洗。基岩表面松动石块清除干净后，还需用高压水进行冲洗，冲洗过程中还需用钢刷清除粘附在基岩表面的污染物。（3）高压风吹干。为确保基岩面的干燥，对冲洗后的表面积水，先用吸水性好的布团吸干，再用高压网管对着岩面进行吹干，然后才能进行衬砌层钢筋的绑扎和混凝土灌筑。.2施工配合比。衬砌混凝土使用的水泥为普通硅酸盐水泥，粗骨料采用花岗岩或页岩加工，细骨料为中粗河砂。具体选用的施工配合比见表.2-1。表.2-1 引水隧洞混凝土施工配合比设计指标水灰比砂率%外加剂掺量每方混凝土各材料用量（k
7、g）28d强度备 注%kg水水泥粉煤灰砂小石中石大石MPaC250.5044.00.41.50188376/8131058/31.0衬砌（泵送）C200.5745.00.301.01192337/8321040/24.7钢衬（泵送）.3混凝土的拌合运输。拌合必须采用设有自动计量系统装置的拌合楼或使用商品混凝土，运输采用输送泵直达浇筑工作面。.2.4振捣。需挑选有丰富施工经验的混凝土工进行操作，做到既不漏捣，又不能振捣过头。要认真设置好振捣程序，并随时做好混凝土浇注和振捣过程和各项记录。.5伸缩缝与施工缝的处治（见图5.2.2.5-1）。（1） 设计预留的沉降伸缩缝。嵌入的防渗漏材料主要是紫铜止
8、水片和BW闭孔泡沫板。紫铜止水片厚1.5mm，宽30cm（下料宽40 cm），每片长2.53.0m，在工厂采用专用机械挤压工艺成型，现场根据衬砌断面尺寸焊接成圆弧或半圆弧型，然后在中间弯曲的鼻子槽内浇满沥青麻絮筋。施工时将止铜片的1/2宽预埋在前段衬砌混凝土的端头上，安装时在衬砌端头处用两半幅模板夹牢固定，确保鼻子槽的位置对准端面衬砌厚度圆弧的中心，保证预埋位置准确。拆模后注意保护伸露在外面部分的紫铜片，不使其有过大的变形。在下一段衬砌混凝土浇筑前，用树脂胶或其它材料将BW闭孔泡沫板粘贴到衬砌端面上。若隧洞采用上下断面分两次衬砌，每个伸缩缝处的紫铜止水片还需在现场增加两个接头的焊接。 图.5-
9、1 伸缩缝与施工接缝防水材料安装示意（2）环向施工接缝。嵌入的防渗漏材料主要是紫铜止水片和WB型橡胶止水条。紫铜止水片的预埋安装方法与伸缩缝基本相同，不同的是不设BW闭孔泡沫而增设橡胶止水条。橡胶止水条安装需在前段衬砌端面预留一凹槽，预留方法沿衬砌厚度的中心在挡头板处用钢管或其它材料形成凹槽的模型。凹槽为外口大里口小的梯形状，其具体尺寸根据橡胶止水条确定，一般比橡胶止水小1mm为宜，但所用的橡胶止水条均应选择具备资质厂家生产的合格成品。（3） 纵向水平施工接缝。由于本项目的洞内衬砌采用先下（底拱）后上（边顶拱）分两个断面的衬砌方法，这样就使每一衬砌段增加了两道纵向的水平施工接缝。纵向水平的施工
10、接缝处只使用BW橡胶止水条，凹槽的预留设在下半断面上，其预留和衔接方法与环向施工接缝基本相同。伸缩缝与施工接缝的防水处治方法只在钢筋混凝土衬砌段进行，钢衬段不需设置伸缩缝与施工接缝。（4） 所有施工接缝在下段衬砌混凝土浇筑前，对前段衬砌端面必须认真凿毛和清洗干净表面的浮浆浮皮。防渗漏材料中的橡胶止水条也宜在下一衬砌段混凝土浇筑前嵌入。嵌入前对原衬砌混凝土端面及凹槽表面的油渍等污染物清除干净，凹槽局部破损处要用丙乳砂浆或环氧砂浆修复。橡胶止水条要进行试嵌，并对其不密贴处及时修补校正，安装嵌塞时用力不能太猛，以防止水条撕裂或变形。紫铜止水片安装时对其表面的浮皮、锈污、油漆、粉尘等杂物也要清除干净。
11、橡胶止水条可直接采用树脂胶粘贴在预留的凹槽内。（5） 防水材料的搭接处理。紫铜片采用双面黄铜焊条进行气焊接，其搭接长度不应小于2cm，并做到接头面不得有气泡、染渣、沙眼、钉孔和缝隙，以确保不渗水。检查时可采用煤油或其它油脂液体做渗透试验。橡胶止水条的搭接长度应大于15cm，接头内也不得有汽泡、夹渍等容易造成渗水的隐患。（6） 当注筑的混凝土到达接缝处时，应指定专人负责振捣，以确保该区域的混凝土密实。同时要避免粗骨料集中，或产生汽泡及泌水聚集现象。另外对混凝土浇筑过程中发现的所有缺陷要及时修补或更换，在拆模后要注意对衬砌端面进行有效的保护。 5.3、注浆防水引水隧洞在衬砌混凝土完成后进行的注浆有
12、回填注浆、固结注浆和接触注浆三种。接触注浆只在钢衬段完成前两顶注浆后进行。其中，回填注浆主要是保证衬砌层与基岩结合得更紧密，以弥补基岩表面因爆破震裂部分的缺陷，以及衬砌混凝土收缩时与岩面产生的部分空腔，故此钻孔深度只需进入基岩10cm即可；固结注浆作用主要是扩大浆液在岩层的冲塞密度和扩散范围，以使衬砌层与其背后的注浆岩层结合成一圈满足抗压要求的坚固抗力层，最终达到彻底堵截渗漏之目的；接触注浆主要是填充衬砌混凝土因干缩和冷缩或其它施工原因而形成与钢管的脱空间隙，在完成前两道注浆工序后，用锤击法进行检查，然后在检查出脱空区用红油漆标注，绘制展示图。每一脱空区钻孔不少于2个，并且在最高和最低处都应布
13、孔。 注浆前准备（1）注浆管加工。注浆管采用无缝钢管按图-1、图5.3.1-2的尺寸和要求加工，其中回填注浆采用独头管，其长度是根据衬砌厚度及脱空深度确定，管前端20cm范围按照图中间隔尺寸对打两个小孔，孔位按梅花形布置，但管的后端70cm内不钻孔；固结注浆用袖阀式套管，以适用于孔内循环注浆工艺（图5.3.1-3）；压力钢管段后期的接触注浆则是在原磁座钻的小孔上用丝接或焊接方法，接一小段同孔径的短钢管，注浆结束后再焊补磨平。图-1 回填注浆管加工图样图-2 固结注浆管加工尺寸 图-3 “孔内循环法”固结注浆工艺 （2）布孔。为了避免施钻注浆孔时遇到钢筋，衬砌混凝土浇筑时根据设计的孔位，在衬砌内
14、预埋50PVC管。钻注浆孔前由测量人员依据预埋的PVC管位置，用红油漆在衬砌面上标出孔位和编号。对拱部较高的孔位，可使用自行加工的简易台车进行操作。钻孔。钻孔可用钻孔采用YT28型手持风动气腿式凿岩机钻头42mm及50mm一字型合金钻头。施钻时先用电钻开一个23cm的引导孔，钢衬段则直接旋开钢管预留的孔盖，然后再用凿岩机实施钻孔。开钻时钻速宜低些，等钻入孔深达20cm后再调至正常钻速，钻孔的角度尽量与衬砌面保持径向的垂直度。回填注浆孔深以达到入岩10cm为宜，固结注浆孔的入岩深度则视岩层情况而定，一般入岩为57m，且孔底偏差应不大于1/40孔深。钻孔过程中对其入岩的深度，可凭钻速变化和钻出的粉
15、沫状态来判断，必要时也可用标有尺度的圆棒来量测。隧洞断面较大时可采用自制的钻孔台车进行操作，当在台车上钻孔时，台车应支撑牢固，要防止过大的震动，影响孔的角度，所有钻完的孔应用木楔子将孔口堵塞。钢衬段的接触注浆采用磁座电钻，孔径为18mm，一般由钢衬段专业施工队操作。冲洗浆孔固结注浆的浆孔在压注浆液前均应用高压水进行冲洗（回填及接触注浆可不需冲洗），以冲出殘留孔内和岩层裂隙中的粉尘、碎碴等粘附杂物。其冲洗的标准，要一直冲至的回流水澄清达10min才能结束，且总时间单孔不少于30min，患通的孔不少于2 h，处于下倾的浆孔，其孔内残存的沉积物厚度不得大于20cm。冲孔达标后，再用高压风进行吹干。冲洗孔的压力为注浆压力的80%且不大于1MPa，吹洗风
