隧洞淺孔充填灌漿施工方法及質(zhì)量控制

一、工程概況  

引洮供水一期工程是甘肅省重點(diǎn)水利工程，主要解決甘肅省中部干旱地區(qū)城鎮(zhèn)生活及工業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水、農(nóng)村人畜飲水等問(wèn)題。此工程總干渠長(zhǎng)109.4km，包含多個(gè)暗渠和隧洞。由于長(zhǎng)期運(yùn)行，部分隧洞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水、鈣質(zhì)結(jié)晶附著、結(jié)構(gòu)破損等問(wèn)題，需要進(jìn)行修復(fù)加固，引洮供水一期工程為Ⅱ等工程，工程規(guī)模為大（2）型，工程實(shí)際建成的渠（管）系包括總干渠長(zhǎng)109.4km，一、二、三干渠總長(zhǎng)145.4km，支渠17條總長(zhǎng)226.73km。

二、淺孔充填灌漿施工方法

本次隧洞修復(fù)的核心工藝為全斷面淺孔充填灌注BR漿液，其施工流程嚴(yán)謹(jǐn)，技術(shù)要求高，主要分為灌漿造孔和漿液灌注兩大環(huán)節(jié)。

（一）灌漿造孔

灌漿造孔是保證漿液可以精準(zhǔn)送達(dá)目標(biāo)區(qū)域的前提，其施工質(zhì)量會(huì)影響后續(xù)灌漿效果，因此，必須要做好控制：

1.測(cè)量放線：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，采用全站儀在隧洞襯砌表面進(jìn)行精確放樣，確定各灌漿孔的孔位、孔距（通常為1.0m~1.5m）、排距（通常為1.0m~1.5m）及孔深（一般為2m~5m，需依據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整）。使用紅漆或墨線清晰標(biāo)記孔位，保證布孔的準(zhǔn)確性。

2.鉆機(jī)就位與固定：將液壓潛孔鉆機(jī)平穩(wěn)移至標(biāo)記孔位，精確調(diào)整鉆機(jī)底座的水平度和鉆桿的垂直度，保證鉆桿中心和設(shè)計(jì)孔中心重合，偏差控制在5mm以內(nèi)。利用地錨等裝置將鉆機(jī)牢固固定，預(yù)防其在鉆孔作業(yè)中發(fā)生位移或晃動(dòng)。

3.鉆孔作業(yè)：?jiǎn)?dòng)鉆機(jī)，遵循“先慢后快、勻速鉆進(jìn)”的原則。在鉆進(jìn)過(guò)程中，操作人員要嚴(yán)格監(jiān)控鉆進(jìn)速度、鉆壓、回水、鉆桿垂直度等關(guān)鍵參數(shù)，且按照圍巖的軟硬變化及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，以有效預(yù)防孔斜、卡鉆或塌孔等事故。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，必須立即停止鉆進(jìn)。

4.清孔處理：鉆孔完成后，立即進(jìn)行清孔。首先采用高壓風(fēng)將孔內(nèi)殘留的巖粉、碎屑等雜物吹凈，隨后切換至高壓水對(duì)鉆孔進(jìn)行徹底沖洗，直至從孔口返出的水流清澈為止。清孔完畢后，要進(jìn)行臨時(shí)封堵孔口，以預(yù)防外界污染物再次進(jìn)入孔道。

（二）全斷面淺孔充填灌注BR漿液

BR漿液灌注是整個(gè)修復(fù)工程的核心，其關(guān)鍵在于對(duì)滲漏通道的有效封堵與對(duì)圍巖的充分固結(jié)。

1.基面預(yù)處理：在正式注漿前，對(duì)滲漏水區(qū)域的襯砌表面進(jìn)行預(yù)處理。首先涂刷一層高滲透性的BR防水劑，以增強(qiáng)基面的防水性能。隨后才能徹底清理滲漏部位，并再次揉刷BR防水劑，此舉旨在封堵表面微細(xì)通道，預(yù)防在后續(xù)注漿過(guò)程中發(fā)生漿液串流或漏漿現(xiàn)象。

2.分區(qū)和順序控制：為預(yù)防漿液在壓力下無(wú)序擴(kuò)散，采取“由外向內(nèi)、自下而上”的分區(qū)注漿策略。即從距離裂縫滲漏點(diǎn)約5m的無(wú)水區(qū)域開(kāi)始施工，通過(guò)注漿形成隔離帷幕，逐步向滲漏中心推進(jìn)，切斷襯砌背后的導(dǎo)水裂隙通道，在垂直方向上，嚴(yán)格遵循從隧洞底板向邊墻、最后到頂板的順序進(jìn)行鉆孔與注漿，確保漿液在重力和壓力作用下可以更充分地填充下部空間。

3.鉆孔布置與安裝：鉆孔沿隧洞周向呈梅花狀布置，每圈設(shè)置4~5個(gè)孔，孔間距和排距控制在2.5m~3.0m；對(duì)于滲水量大的集中出水點(diǎn)或裂縫區(qū)域，要科學(xué)適當(dāng)加密布孔，鉆孔前，使用鋼筋雷達(dá)探測(cè)儀探明襯砌內(nèi)鋼筋的分布，預(yù)防鉆孔破壞主體結(jié)構(gòu)，采用YT—28型風(fēng)動(dòng)取芯鉆機(jī)，配以Φ32mm~38mm鉆頭，成孔直徑為Φ35mm~40mm，孔深以進(jìn)入圍巖20cm為宜。成孔后，立即安裝特制的孔口注漿管，此注漿管由Φ25mm厚壁鋼管加工，一端帶有螺紋絲扣用于連接閥門，絲扣后方焊接有輔助鋼筋，便于安裝時(shí)著力，注漿管外露長(zhǎng)度控制在40mm~60mm；安裝完成后，各個(gè)孔均需進(jìn)行壓水沖洗，保證孔道暢通。注漿時(shí)，可將底部的鉆孔作為觀察兼泄壓孔。

4.漿液配制和壓力控制：本次灌注的主要材料為BR系列漿液，關(guān)鍵組分包括P.O42.5普通硅酸鹽水泥、次納米高性能灌漿材料、BR -CE型增強(qiáng)防水劑、快硬閃凝堵漏材料、高性能減水劑等。針對(duì)不同類型的裂縫，能靈活的調(diào)配漿液：對(duì)于滲漏水裂縫，采用BR CE型增強(qiáng)防水劑和硅酸鹽水泥、高性能減水劑配制；對(duì)于微細(xì)裂縫的二次功能性注漿，則采用次納米高性能漿液材料和聚羧酸高性能減水劑配制。漿液的水灰比可在0.7:1至3:1的范圍內(nèi)，按照現(xiàn)場(chǎng)吃漿量、壓力變化動(dòng)態(tài)調(diào)整。注漿壓力設(shè)計(jì)為0.4MPa~0.5MPa，具體值需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)最終確定。在注漿過(guò)程中，要密切觀察壓力表讀數(shù)、襯砌表面變化，如出現(xiàn)跑漿、漏漿，導(dǎo)致壓力無(wú)法上升時(shí)，要立即采用麻絲嵌縫或注入砼凝固專用液（雙液注漿）等方法進(jìn)行封堵，保證在有效加固堵漏的同時(shí)，不因壓力過(guò)高而對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)造成二次損傷[1]。

三、質(zhì)量控制措施

（一）原材料和漿液質(zhì)量控制

所有進(jìn)場(chǎng)的水泥、外加劑、BR型防水劑等原材料要具有出廠合格證與檢測(cè)報(bào)告，并按規(guī)定進(jìn)行抽樣復(fù)檢，合格后方可使用。漿液的配制要嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行，采用高速攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆?，并定期檢測(cè)漿液的密度、粘度、析水率等性能指標(biāo)，保證漿液質(zhì)量穩(wěn)定。對(duì)每批次漿液均需留置試塊，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，且測(cè)試其不同齡期的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B等級(jí)，保證漿液結(jié)石體滿足設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能和耐久性指標(biāo)。同時(shí)，所有原材料應(yīng)分區(qū)、分類存放，做好防雨、防潮措施，預(yù)防因儲(chǔ)存不當(dāng)導(dǎo)致材料性能下降[2]。

（二）施工過(guò)程質(zhì)量控制

1.工序控制：嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”（自檢、互檢、交接檢），上道工序不合格，不得進(jìn)入下道工序。特別是鉆孔的孔位、孔深、孔斜、沖洗質(zhì)量，必須經(jīng)檢查合格后方可安裝灌漿塞。關(guān)鍵工序如鉆孔、清孔、注漿管安裝、漿液灌注等，需留存影像資料，作為質(zhì)量追溯的依據(jù)。

2.參數(shù)監(jiān)控：灌漿過(guò)程中，要安排專人實(shí)時(shí)監(jiān)控灌漿壓力、吸漿率、漿液濃度等關(guān)鍵參數(shù)，且做好詳細(xì)、準(zhǔn)確的原始記錄。任何參數(shù)的異常波動(dòng)都要立即分析原因并采取相應(yīng)措施。灌漿記錄要采用自動(dòng)化記錄儀，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、上傳，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可追溯性，杜絕人為篡改。

3.特殊情況處理：如遇大漏量、冒漿、串漿等特殊情況，要立即停止灌漿，查明原因，可采用低壓、限流、濃漿、間歇灌漿等方法處理，必要時(shí)可進(jìn)行表面封堵或灌注速凝漿液。所有特殊情況的處理過(guò)程、措施及結(jié)果均需詳細(xì)記錄，且納入竣工資料，為后續(xù)工程提供經(jīng)驗(yàn)參考[3]。

（三）灌漿效果檢查與評(píng)定

灌漿效果檢查是評(píng)價(jià)工程質(zhì)量的最終手段，通常在灌漿結(jié)束7~14天后進(jìn)行。主要方法包括：

1.鉆孔檢查：在指定位置布置檢查孔，通過(guò)鉆取巖芯，直觀觀察漿液結(jié)石的充填、膠結(jié)情況。同時(shí)，對(duì)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，測(cè)定其透水率（Lu值），若透水率小于設(shè)計(jì)規(guī)定值（如q≤3Lu），則認(rèn)為灌漿效果合格。檢查孔的數(shù)量應(yīng)不少于灌漿孔總數(shù)的5%，且應(yīng)重點(diǎn)布置在地質(zhì)條件復(fù)雜、灌漿過(guò)程中出現(xiàn)異常或?qū)Ψ罎B要求較高的區(qū)域。

2.物探檢測(cè)：采用聲波檢測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)灌漿前后的襯砌背后介質(zhì)進(jìn)行掃描對(duì)比，通過(guò)分析波速、反射圖像等變化，綜合評(píng)價(jià)灌漿的密實(shí)度與均勻性；物探檢測(cè)范圍應(yīng)覆蓋具有代表性的灌漿區(qū)域，其檢測(cè)結(jié)果要和鉆孔檢查結(jié)果相互印證，構(gòu)成立體化、多維度的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。

3.資料分析：對(duì)整個(gè)灌漿過(guò)程的施工記錄、成果資料（如單位注入量、灌漿壓力等）進(jìn)行系統(tǒng)分析，繪制綜合剖面圖，判斷灌漿是否達(dá)到預(yù)期效果。通過(guò)對(duì)單位注灰量、透水率等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)價(jià)灌漿效果的均勻性與可靠性，并形成完整的灌漿效果評(píng)價(jià)報(bào)告，作為工程驗(yàn)收的重要依據(jù)[4]。

  四、結(jié)語(yǔ)

淺孔充填灌漿技術(shù)是一種有效的隧洞病害修復(fù)加固方法，在引洮供水一期工程總干渠隧洞修復(fù)加固工程中取得了良好的效果，通過(guò)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，能夠保證灌漿效果，提高隧洞的安全運(yùn)行與使用壽命。  

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