水利工程隧洞回填灌浆的施工技术

胡海涛

(新疆卡拉贝利水利枢纽工程建设管理局,新疆 乌恰 844000)

水利工程隧洞回填灌浆的施工技术

胡海涛

(新疆卡拉贝利水利枢纽工程建设管理局,新疆 乌恰 844000)

在水利工程建设过程中，回填灌浆技术是处理水利枢纽基础工程的一项重要措施，是保证隧洞在高速水流下安全运营的前提，对施工要求比较高，需要科学的选择施工计算来进行施工。基于此，论文以实际工程为例，对水力工程隧洞回填灌浆的施工技术进行探讨。

水利工程;隧洞;回填灌浆;施工技术

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.039

1 工程概况

新疆卡拉贝利水利枢纽工程位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县境内，东距喀什约165km，北距乌恰县城约70km，距乌鲁木齐1606km，交通便利。本工程以防洪、灌溉为主，兼顾发电。水库正常蓄水位1 770.00m，总库容2.62× 108m3，电站装机容量23.33MW×3，主坝最大坝高92.50m，工程主要由拦河大坝、溢洪道、两条泄洪排沙洞、发电引水洞及电站厂房组成。1#泄洪排沙放空洞布置在左岸靠河床一侧，采用无压泄流方式，进口闸井采用有压短管，后接无压隧洞，该条隧洞兼顾导流和泄洪排沙放空作用，2#泄洪排沙洞布置在左岸，进口布置在1#泄洪排沙放空洞和发电洞进口中间，洞线在平面需要布置弯道，故此段隧洞设计为有压洞。

2 1#、2#泄洪排沙隧洞的开挖、回填

2.1 1#泄洪排沙空洞的施工

1#洞室隧洞开挖采用国际通用的“新奥法”，利用YT—28气腿式凿岩机造孔，中心菱形掏槽，周边光面爆破方案进行上半洞开挖，上半洞开挖完成后进行下半洞及底板清理开挖。由于1#泄洪排沙洞洞室岩石均为泥岩、砂岩、砂砾岩互层，局部有渗水，整个洞室一次支护采用Ⅰ20工字钢制作钢拱架、φ25、L=3m锁脚锚杆和φ25mm、L=4m的系统锚杆、挂φ8mm@200mm×200mm网片、φ25mm、L=1.2m的连接筋，喷C30混凝土、厚20cm进行施工。支护施工按照图纸Ⅴ类围岩支护方式进行加强支护施工。由于1#泄洪排沙放空洞岩石均为软岩、砂砾岩,有渗水现象，在整个隧洞开挖过程中发生塌方3次和1次较大变形，塌方部位为0+250m顶拱处，此桩号为3#掺气槽开始桩号，塌方后按照批复的塌方处理方案，将此段先进行反铲、人工排险后对岩石面进行素喷封闭再采取支立主拱、锚杆、挂网、立副拱喷混凝土支护方式支护。此外，0+165m～0+173m左侧边墙在下层开挖时发生塌方，塌方后，进行支护处理[1]。首先，将泄Ⅰ0+144m～泄Ⅰ0+132m段已清理完的底板仓面，采用泵送混凝土C30将垫层浇筑封闭，工字钢底脚及时回填封闭。其次，泄Ⅰ0+144m～泄Ⅰ0+165m塌方段待上游底板砼浇筑完成，下游在4.5m高的位置采用工字钢橫撑加固完成后进行处理塌方，处理时自下游向上游施工，采用反铲将塌方的渣料逐渐清理，每两榀为一组清理，两榀将下部加密工字钢连接，施工完成后进行一次封闭，待所有拱架腿全部恢复后再进行对塌方段连接筋及网片焊接，连接筋为φ25mm,间距为0.5m，网片φ8mm@200mm，进行二次封闭，下部塌方区在洞身二次衬砌时一同回填，上部采用回填灌浆回填。

2.2 2#隧洞开挖支护

2#隧洞开挖也采用“新奥法”，利用YT-28气腿式凿岩机造孔，中心菱形掏槽，周边光面爆破方案进行全断面开挖。有压洞身段为圆形由于断面较小，为加快循环进度充分利用施工支洞通道将圆形断面改为马蹄形开挖，并每隔100m扩挖一个错车道，井前渐变段由圆形渐变为方形；有压洞身段III类围岩开挖半径为3.4m，IV类围岩腰线以上开挖半径为3.5m，腰线以下开挖半径为3.4m，V类围岩底角110°以上开挖半径为3.6m，底角110°以下开挖半径为3.4m，井前渐变段开挖尺寸由半径3.4m的圆形渐变为3.65m×7.337m的方形。开挖均采用手风钻分层开挖，底部预留1.2m保护层。周边光面爆破，钻孔为φ42mm，选用乳化炸药。崩落孔药卷φ32mm，连续装药，周边孔选用φ32mm光爆药卷，不耦合间隔装药，IV类围岩钻孔深度3.0m，循环进尺2.5m。V类围岩深度2.0m，循环进尺1.5m。采用3m3装载机配合20t自卸汽车进行出渣。

无压洞段开挖形式为城门洞型；无压洞身段IV类围岩6.6m×9.0m，V类围岩6.8m×9.1m，井后渐变段为 6.1m× 9.0m～6.6m×9.0m。开挖均采用手风钻钻孔，全断面开挖，周边光面爆破。钻孔为φ42mm，选用乳化炸药。崩落孔药卷φ32mm，连续装药，周边孔选用φ32mm光爆药卷，不耦合间隔装药，IV类围岩钻孔深度3.0m，循环进尺2.5m。V类围岩深度2.0m，循环进尺1.5m。采用3m3装载机配合20t自卸汽车进行出渣。

2#泄洪排沙洞岩石主要为砂岩、砂砾岩、泥岩、粉砂岩呈层状结构，拱顶掉块现象较多。有压段主要以砂岩、粉砂岩互层，在泄II0+203m～泄II0+245m、II0+266.5m～泄II0+283m、II0+283.5～泄II0+286.5m（塌方将拱架损坏），开挖顶拱部位为砂砾岩无法成型，开挖时出现塌方，采用超前锚杆支护后进行开挖。在II0+613m～泄II0+628m出现二次塌方，采用I16工字钢，间距1.0m，打锁脚锚杆φ25mm、L=3.0m并挂钢筋网片喷砼进行加强支护。

在开挖Ⅳ类围岩段II0+244.6m～泄II0+613.3m，II0+ 30.4m～泄II0+204.6m，洞内开挖后局部出现塌方。开挖时采用I16工字钢间排距1～1.5m进行加强支护，无压段每榀拱架打锁脚锚杆（φ25mm、L=3.0m）12根，有压段每榀拱架打锁脚锚杆（φ25mm、L=3.0m）8根。φ25mm连接筋间距1m，挂φ8mm@200mm×200mm网片喷C30支护。

3 1#、2#洞室灌浆

3.1 灌浆施工方法

灌浆采用钻孔方法进行施工，使用钻孔台车、灌浆台车作为施工平台，台车采用脚手架管搭设。回填灌浆在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行，灌浆严格按照规范要求及设计图纸要求进行施工[2]。回填灌浆按划分灌浆区段分序进行,每三个衬砌段（即30m）为一个灌浆单元，每区段灌浆孔分两序施工,同序孔一次钻出，由较低端向较高端推移灌浆，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。

3.2 布置灌浆孔

回填灌浆孔要进入到基岩中10cm以上，并交错布置，将灌浆孔划分成两个序列，双孔的为“I”序孔，三孔的为“Ⅱ”序孔。按照下述公式对灌浆孔进行编号：

式中，Hm为回填灌浆；m为单元号；n为排号，s为孔号。

例如H1-1-1指的是回填一单元一排一孔。灌浆孔布置如图1所示。

图1 回填灌浆孔布置图

3.3 灌浆管预埋

为了便于隧洞施工过程中进行钻孔施工，需要使用塑料管或钢管在混凝土衬砌中进行预埋，然后，利用预埋管开展钻孔作业和灌浆作业。当遇到超挖、隧洞顶拱出现坍塌、溶洞连通等情况时，也需要使用灌浆管在此位置进行预埋。埋设灌浆管的数量要超出2根，为了便于排气、进浆，出口应布置在空腔最高处。在预埋灌浆管时，要对埋设的位置进行记录，并留下标志。当预埋管管口露出来以后要利用钻机或凿岩机钻入到脱空区，保证顺利完成灌浆。

3.4 钻孔施工

钻孔施工前，由测量人员按照设计图纸对钻孔位置进行测量放样。钻孔施工过程严格按照测量放样的位置控制孔位，同时严格控制钻孔角度，保证钻孔符合规范及设计要求。钻孔采用手风钻（YT28）,钻孔孔径为50mm，且入岩10cm以上，钻孔角度与深度严格按照设计要求进行控制。并实测混凝土厚度和空腔尺寸。钻孔如有报废孔，可用水泥砂浆填实。

3.5 灌浆施工

钻孔完成后开始进行灌浆施工，灌浆使用黑旋风SNS-150/35A型灌浆泵进行，采用孔口阻塞纯压式灌浆法施工。在规定压力下,灌浆孔停止吸浆,并继续灌注5min即可结束灌浆。所有的灌浆孔和检查孔在灌浆作业结束后,采用人工封孔法，清除孔内污物,用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，孔口压抹齐平。固结灌浆在回填灌浆结束7d后进行，按图纸要求现场测量标定孔位后，采用YT-28手风钻进行钻孔，钻孔的孔位、孔径、孔向、孔深等符合设计要求。钻孔过程中严格控制孔斜，并对钻孔做详细记录。固结灌浆施工分两序施工，先施工一序孔，再施工二序孔。固结灌浆孔在钻孔完成后灌浆前进行裂隙冲洗[3]。采用压力水进行孔内的岩粉、泥渣冲洗干净，冲洗水压采用灌浆压力的80%，且不大于1.0MPa。冲洗时间不大于15min或至回水清净为止。固结灌浆采用全孔一次灌注，灌浆方式采用纯压式进行。灌浆压力I序孔采用0.5MPa，II序孔采用0.3MPa。固结灌浆在达到设计压力下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min可结束灌浆。灌浆孔灌浆结束后，利用机械采用0.5:1的水泥浆全孔灌浆封孔，在最大灌浆压力下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，结束封孔灌浆，并将孔口抹平。

4 结论

本工程在进行回填灌浆施工时，严格按照设计要求进行灌浆施工，顺利完成了隧洞回填灌浆施工，并且回填灌浆施工达到了规定要求，取得了良好的社会经济效益。

【1】王志刚.对水工隧洞灌浆施工中有关问题的思考[J].广东水利水电，2011(4):50-52.

【2】王英杰.龙凤山水库输水洞回填灌浆施工技术的应用[J].水利科技与经济,2009(2):184-185.

【3】岳林祥.南水北调西四环暗涵回填灌浆施工技术[J].山西水利,2007 (3):65-66.

The Backfill Grouting Construction Technology of Hydraulic Engineering Tunnel

HU Hai-tao
(Xinjiang CarabeliWater ConservancyProject Construction ManagementBureau，Wuqia 844000,China)

In the process of water conservancy construction, backfilling and grouting technology is processing water conservancyfoundation engineering is an important measure, is to ensure the tunnel in high-speed flow under safe operation premise, for constructionrequirements are relatively high and need scientific construction calculation for construction. Based on this, taking the actual project as anexample,thebackfillgroutingconstructiontechnologyoftunnelofhydraulicengineering.

hydraulicengineering;tunnel;backfillgrouting;constructiontechnology

TV543+.3

B

1007-9467（2016）09-0140-03

2016-02-29

胡海涛（1988～），男，河南商丘人，助理工程师,从事水利水电工程研究,（电子信箱）643800337@qq.com。