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1、论固结灌浆堵水技术在实践中的应用渠雪梅摘要：本文主要阐述了低外水头隧洞中洞壁大面积渗、漏水情况的堵水方案。笔者认为：对于此类洞段的堵水应当选择固结灌浆堵水方案进行处理，该方案与超前预注浆堵水方案相比，具有操作简单、节约施工成本、不占用总工期的优点，并且灌浆效果良好。关键词：固结灌浆堵水方案应用水工隧洞地下水主要是孔隙潜水、基岩裂隙水、雪山融水和大气补给水。其特点是：（1）地下水丰富，补给来源稳定；（2）地下水以裂隙水为主，压力高、流量大；（3）涌水有很大的随机性，但总体上呈现的出水规律是从滴水、线性渗水、涌水到喷水渐变的、有预兆的、可探测和可预防的；（4）水温低，相对稳定在34之间。隧洞涌水造
2、成开挖施工作业条件恶劣，严重影响工程进度及质量，这些涌水洞段，后期支护(喷混凝土或衬砌)更无法施工，同时大量长期的排水也显著地增大施工费用。因此，在施工过程中业主一般要求对渗、涌水洞段进行堵漏灌浆。本文针对引黄北干线支（北）01-2洞段的固结灌浆堵水方案进行分析与阐述，以期对类似情况的堵水方案有一个借鉴与参考作用。一、工程概况由我山西省水利建筑工程局第五工程处承建的山西省万家寨引黄工程北干线1#隧洞前期准备工程支(北)01-2施工段，桩号为北5+481.241北5+929.421，是引黄北干线前期准备工程主洞试验洞段的一部分，设计为无压隧洞，圆形断面，衬砌后内径为4.10m，设计引水流量为22
3、.2m3/s。该洞段基岩段（桩号：北5+481 .241北5+710）地层为寒武系中统张夏组二段(2Z2)，围岩岩性为薄层浅灰色泥质条带灰岩，泥质条带为黄色，局部夹有黄绿色泥灰岩；中厚层灰色灰岩，局部夹黄色泥质条带，呈强风化状。岩层产状:1、走向SN，倾向W，倾角18；2、走向NW330，倾向NE，倾角4，围岩类别为类。桩号北5+615发育一条逆断层，走向NE65，倾向SE，倾角71，断距不详，破碎带宽度1.2m左右，其内为碎石夹泥，桩号北5+659发育一条逆断层，其走向为NE58,倾向NW，倾角86，断距不详，破碎带宽度1.0m左右，内为碎石夹泥，密实程度一般。同时该段围岩在开挖过程中出现大
4、量的涌水现象。基于以上情况，为确保施工安全，保证施工质量，我局根据本洞段的工程地质情况，本着“安全第一，节约成本”的原则对该洞段的渗、漏水处理方案作了详细的对比和分析，最后选定了固结灌浆堵水方案。下面就该方案的选择过程及具体施工方法作一简述。二、堵水方案的对比分析支（北）012洞段在开挖到桩号5+515之前日渗水量为2000m3左右，从桩号5+515之后渗漏水增大，至桩号5+550时，日渗水量高达4500m3左右。这样大的渗、漏水给我部的石方洞挖造成很大困难，更重要的是造成下一步一次支护及混凝土二次衬砌工作无法开展。当时的情况是：该洞段石方洞挖总计约为150m，已开挖70m，还剩余的80m主洞
5、约需50天就可完成。如果不及时进行堵水灌浆将水堵住，待剩余80m石洞开挖完后，土洞就无法进行开挖，因为根据设计图纸和技术规范的要求，岩石洞段的渗漏水是绝不允许流入土洞的。再则若当时不开始堵水灌浆，待剩余80m岩石洞段完成后再开始堵水灌浆，从时间上讲来不及，因为堵水灌浆需要较长的时间，到那时就要推迟土方洞挖。另一方面，如果这样大的渗漏水不堵住，该洞段混凝土二次衬砌也无法进行，质量根本无法保证。因此支（北）01-2的渗漏水处理势在必行。根据设计图纸提供的堵水方法及我局多年来的实际堵水灌浆的经验，再结合支（北）01-2主洞渗漏水的实际情况，我们认为设计图纸中提供的超前预注浆的办法不宜用于本洞段。理由
6、是：依据设计图纸有关规定，采用“超前预注浆”方案的前提条件是：高外水洞段先打超前钻水孔，若单孔涌水量大于10m3/h或一条裂隙出水量大于5m3/h，此类洞段才宜进行预注浆。根据观测，该洞段渗漏水不是发生在一个或几个渗漏点上，而是从开挖起始桩号北5+481.241开始至当时的开挖掌子面约70m长度隧洞底拱都在向外渗水、面积较大，而且洞内外水头也仅有1020m，不属于高外水头。因此不具备“超前预注浆”的施工条件。从当时我部支（北）01-2洞段的实际渗、漏水情况看，综合各种施工因素，我部采用了“固结灌浆堵水”的施工方案进行堵水。三、“固结灌浆堵水”施工方法该洞段“固结灌浆堵水”施工，采用“环间分序，
7、环内加密”的原则，对个别渗透性比较强的地方采取加密孔的方法，有关技术参数：钻孔深度深入基岩3m，水灰比及灌浆压力根据堵水灌浆情况调整，对个别涌水量较大的孔加4%的水玻璃。由于该洞段渗漏水均在洞身的下半圆部分，而且大部分在隧洞底部，所以我们在进行灌浆时首先灌洞身的下半圆，下半圆灌浆完毕，若上半圆不漏水，堵水灌浆就结束。否则，上半圆也进行灌浆堵水。“堵水灌浆”施工采取洞内制浆的办法，钻孔采用YT28气腿式手风钻钻孔，钻头采用50mm的合金钻头，孔深3m，孔径为54mm；灌浆采用1台2001型浆液快速搅拌机制备浆液、1台UB3C型输浆泵灌浆。浆液试验：灌浆用水泥采用32.5普通硅酸盐水泥，灌浆用水采
8、用洞内渗水，水玻璃用35Be的水玻璃。根据实际渗水情况，我们做了如下浆液试验：水灰比为0.5：1；水灰比为0.8：1；水灰比为0.5：1的纯水泥浆。针对灌浆孔不同的渗水量采用相应的水灰比浆液进行灌浆，以达到最佳的堵水效果。堵水灌浆孔采用“单孔全孔纯压式灌浆法”。根据实际条件，采取了边排水边灌浆的方法，灌浆从外向内分段进行，共分五段，每段自上游向下游进行，先施工奇数排，再施工偶数排；每排内先施工序孔，然后施工序孔；同序内先施工下部孔，再施工上部孔。孔位布置见下图（可根据实际情况予以调整）：1、3为序孔偶数排孔位布置示意图奇数排孔位布置示意图2为序孔1、3为序孔2、4为序孔3#2#4#3#2#1#
9、1#941402.45m2.45m灌浆压力：一序孔灌浆压力采用0.81.0Mpa，二序孔灌浆压力采用1.01.5MPa。灌浆浆液：一般情况下，采用水灰比为0.5:1的水泥浆加4%的水玻璃浆液，可根据施工过程中的实际情况，在0.8:1及1:1之间进行调整。灌浆结束标准：在设计压力下，单位注入量不大于0.4L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。灌浆时，当灌浆压力保持不变，注入率均匀减少；或者注入率不变，压力均匀升高时，灌浆工作持续下去，不得改变水灰比。当注入率很大而不见减少时，可采用“定量供浆、间隙灌浆”的方式处理，在水泥干料灌入5t后暂停灌浆，间隙时间不少于12h，然后重新扩孔，继续灌注
10、。当“定量供浆、间隙灌浆”的处理方式无效后，可进行双浆液灌注。灌浆过程中安排专人测定浆液比重，详细记录灌浆情况，并作好记录。堵水灌浆孔在灌浆结束后进行闭浆待凝，待凝时间不超过4h。闭浆结束后，孔口的空腔采用水泥砂浆人工封填密实、抹平，最后割除露出表面的灌浆管。四、质量检查固结堵水灌浆质量检查应进行压水试验检查，试验采用单点法，压力为1.0Mpa。压水试验吸水量的稳定标准为：在压力稳定后，每3min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段压水试验即结束，取最终值作为计算值。压水试验检查应在该灌浆位灌浆结束后37天后进行。
11、检查孔布置在耗灰量大，灌浆不正常处，地质条件较差的地方。压水试验孔数不少于总孔数的5%。检查孔在实际压力下，单位吸水率3Lu，即为合格。孔段合格率应在80%以上，不合格孔段的单位吸水率不超过设计规定值的50%，且不集中，灌浆质量可认为合格。五、灌浆效果本次固结灌浆堵水从2004年6月9日开始，至2005年4月21日全部完成。共分5个单元进行了灌浆，累计完成钻孔351个，钻孔总长1081.57m，灌注水泥量总计为856.35t，水玻璃消耗2.56t。灌浆完成后，钻设检查孔18个，分别进行了压水试验，检查结果均满足水工技术规范要求（即：单位吸水率3Lu），并且洞内日渗水量由原来的4500m3/日降至700m3/日左右，确保了工程的顺利进行，使一次支护及混凝土二次衬砌的质量得以保障，至2007年5月完工验收前，该洞段已衬砌混凝土段仅发现一处渗水点。六、结束语通过我局在山西省万家寨引黄工程北干线1#隧洞前期准备工程标支（北）01-2洞段的施工实践证明：对于低水头、洞壁大面积渗漏水洞段的堵水可以选择固结灌浆堵水方案进行处理。该方案与超前预注浆堵水方案相比，具有操作简单、节约施工成本、不占用总工期的优点，并且灌浆效果良好。（作者简介：渠雪梅，女，1979年生，2007年毕业于中国地质大学，本科，助理工程师。）
