水工隧洞灌浆基础防渗处理技术在水利工程中的运用

王 强

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司， 甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

青海省引大济湟工程三分干第2标段，全长34147.04米，隧洞17条总长32173.55米，隧洞成型断面呈城门洞型，净宽为2.1m，净高为2.3m，设计流量3.63m3/s，比降为1/1200，隧洞灌浆工程为关键部位施工。

水工隧洞图

2 水工隧洞灌浆基础防渗处理的作用

水工隧洞灌浆基础防渗处理技术，主要是利用水和水泥拌制水泥浆，用高压注浆机注入到预先钻设的灌浆孔中，对于结构存在的缝隙起到填补作用，可以发挥出防渗作用。利用水工隧洞灌浆基础防渗处理技术可以避免水工隧洞发生渗流和渗漏，在隧洞中的预留孔洞注入砂浆，可以加固隧洞，降低渗漏问题的发生[1]。

3 水工隧洞灌浆基础防渗的一般要求

3.1 施工顺序

在隧洞同一部位利用多种灌浆方式，首先进行较低压力的灌浆，随后进行较高压力的灌浆。在混凝土衬砌阶段进行灌浆工作，首先实施回填灌浆，随后开始围岩固结灌浆。如果这一部位存在帷幕灌浆和高压固结灌浆，首先开展回填灌浆和围岩固结灌浆，随后进行帷幕灌浆和高压固结灌浆。如果防渗帷幕包括两层，首先进行水平帷幕灌浆，随后再进行垂直帷幕灌浆。如果施工单位没有遵守正确的施工顺序，将会影响到施工质量的有序性，导致隧洞衬砌部位发生开裂问题。在混凝土衬砌和围岩之间进行回填灌浆工作，当衬砌混凝土强度达到70%之后再进行回填灌浆。如果工程工期比较紧张，可以将早强剂加入到衬砌混凝土中，可以提高早期强度。混凝土温度变得稳定之后，并且体积完成收缩之后，进行接触灌浆施工，要在衬砌混凝土浇筑之后的60d之后进行接触灌浆施工[2]。

3.2 施工布置

3.2.1 布置风管、水管、电缆

在隧洞侧壁上架设供风管和供水管，在隧洞照明阶段利用安全电压，在隧洞顶拱上架设电线。在隧洞施工阶段，需要保障通讯效果。在电话线铺设阶段，需要在施工现场设置电话网，最好要连接后方办公系统。

3.2.2 保持通风

水工隧洞灌浆基础防渗处理阶段很少产生废气，在实际施工中优化通风效果，即可满足施工要求，如果要求在隧洞中设置水泥浆搅拌站，在化学灌浆阶段需要利用专业的通风措施。在相邻工作面开挖和浇筑混凝土的过程中，要注意废气污染[3]。

3.2.3 排除污水和泥浆等

在水工隧洞灌浆基础防渗处理中很容易产生污水和泥浆等，因此需要落实排水清污措施，尽量分离渣水，排泄污水需要利用地形优势实施自流，否则可以利用排水沟向集水井中引流，最后通过污水泵向洞外沉淀池排出。

4 隧洞回填和固结灌浆施工

4.1 施工准备

4.1.1 设备准备

为了提高水工隧洞灌浆基础防渗处理技术水平，施工单位需要充分准备相关工作。因为在水工隧洞灌浆基础防渗处理过程中需要利用地质钻机和潜孔钻机等设备，同时还需要利用泥浆泵和潜水泵等抽排水设施，此外还需要利用运输车辆。

4.1.2 验证仪器

在实际施工之前，施工单位需要全面验证需要利用的仪器，严格控制垂直误差在0.2%以内，同时需要配合利用水平尺、经纬仪和钻杆垂直。

4.1.3 配制水泥浆

为了提高水泥浆性能，在施工中可以选用抗硫酸水泥。利用高速搅拌机搅拌水泥浆，控制高速搅拌机转速在1400r/min以内。通过试验确定水泥浆的浓度，同时需要计算各级水泥浆的配比量，在加入水泥的过程中要用袋装水泥或定量水泥，保证水泥实际使用量满足工程标准。配置水泥浆的过程中需要严格控制用水量，结合试验数据和实际情况调整水和水泥的比重量，满足水利工程质量标准[4]。

4.2 施工技术

在施工中，水工隧洞灌浆基础防渗处理技术比较特殊，在实际施工中先回填灌浆，再固结灌浆，回填灌浆在顶拱混凝土强度达到设计强度的70%以上后进行，施工中需要随时检查施工质量，并做好灌浆记录。

4.2.1 钻头

在隧洞灌浆阶段，需要结合施工技术设计要求合理选择钻头。如果孔径在40mm左右，需要选用B100潜孔钻和手风钻，钻孔直径选择为38mm，如果孔径范围在75～110mm，可以选择2PC型地质钻机，选择的钻头直径为80mm。

4.2.2 垂直度

进行防渗处理技术之前，施工单位需要提前校正检查，在这一工作环节中需要利用水平尺和经纬仪等测量仪器，同时需要控制垂直钻杆的垂直度误差。

4.2.3 回填灌浆

需要保障回填灌浆施工的层次性，按照由下到上的顺序开展施工，在同排实施多序施工。在表孔洞顶顶拱120°范围内设置灌浆孔，控制孔之间的距离为4.0m，梅花形布置，钻孔深度钻透初期支护进入围岩10cm，并侧记混凝土厚度和混凝土与围岩之间的空腔尺寸。

回填灌浆工艺流程图

4.2.4固结灌浆

在表孔洞拱形部位设置灌浆内孔，控制孔间距在4m以内，同时需要控制孔深在1m，利用梅花形布置孔。水工隧洞灌浆基础防渗处理技术的难点是固结灌浆施工，在实际施工中根据由下到上的顺序开展施工。

5 水工隧洞灌浆基础防渗质量控制措施

5.1 控制水泥浆质量

为了提高水工隧洞灌浆基础防渗处理质量，需要严格控制施工质量，一个施工环节发生问题，将会影响施工整体，可能还会增加工程施工隐患，施工中需要明确施工质量控制要点。在实际施工现场开展抽检，如果水泥出现受潮结块的问题，将会降低整体性能，施工中不能继续利用这种材料。在浆液抽检阶段，工作人员需要利用液体密度计进行测量工作，在实际施工中避免利用不符合标准水泥浆[5]。

5.2 控制灌浆方法和压力

在灌浆过程中需要利用孔口循环和孔内纯压式方法，要保证一次性灌浆，在水泥浆传输过程中需要利用泥浆泵灌浆机。为了避免堵塞挤压机械，灌浆管可以选择高压钢编管。按设计标准和施工规范，控制灌浆压力，回填灌浆压力在0.3～0.4Mpa范围内，固结灌浆压力在0.3～0.5Mpa范围内。

5.3 灌浆封孔

根据设计标准控制回填灌浆，控制吸浆量在0.4L/min范围内，控制吸浆时间在30min以上。完成注浆工作之后，需要及时封堵灌浆孔。在岩基部分封孔，利用压力灌浆封孔法，要注意封孔和灌浆压力的一致性。在封孔阶段，需要在灌浆孔孔底以上0.5m的部位送入导管，利用泥浆泵注入水泥浆，将孔底的水和稀浆排出，如果在孔口开始有浆液流出，要停止注浆，并且设置止浆阀，持续性的灌注浓浆，最后进行封孔工作。在顶拱封孔和水平孔封孔阶段利用灌浆封孔法，保证封孔的密实度。在混凝土部位，需要利用1:1浓度浆液实现封孔，完成封孔工作之后，需要抹平封孔周围的乳砂浆。

5.4 应用新型防渗技术

研发和应用新型材料，可以促进新型防渗技术的发展应用，当前在水利工程中广泛利用新型防渗技术，例如可以利用化学补强技术和新型复合涂抹材料等。如果水利工程所属区域具有强烈的紫外线，同时具有较强的光照，可以充分发挥出复合土工膜的作用，复合土工膜的主要材料包括聚氯乙烯，发挥出保护层和防渗层的作用。在工程中新型复合土工膜材料发挥着重要的作用，具有很强的抗腐蚀能力和抗老能力等，整体操作非常简单，具有较长的生命周期，整体成本比较低，当前主要是在水坝和水库公众中广泛利用新型符合土工膜。在水利工程中，化学补强技术发挥着重要的作用，主要是利用环氧树脂材料，充分融合混凝土浆液，可以有效修复受损结构，优化整体抗渗效果。

6 检查工程施工的最终效果

6.1 检查施工外表

完成工程各个施工环节之后，施工需要及时整理施工资料，并且需要向监理部门递交整理后的资料，专业负责人检测灌浆质量。完成灌浆工作的3d天之后，施工单位需要检查灌浆回填孔的状态，根据由上至下的方式实验钻孔压浆，利用单孔注浆试验进行检查。在检查孔内植入2:1比例的水泥浆，根据灌浆压力，在前期10min范围内控制注入量在10L以内，否则需要进行补偿措施，最后需要检查最终灌浆和封孔工作。

固结灌浆检查孔检测工作和回填灌浆检查具有相似性，通常是在工程灌浆完成3d之后进行相关工作，施工单位需要及时整理施工资料，安排专业人员开展检测工作，保障检测孔孔数大于灌浆孔的5%。在常规压水试验阶段可以利用单点法，同时需要利用岩体声波测试，保障试验孔压水的透水率在3Lu以内。

6.2 检验施工质量

检查灌浆孔在5%以上，合理设置检查孔，优化防渗设计标准，在水工隧洞灌浆基础防渗处理阶段落实施工设计规范指标。

结合水利工程防渗技术效果，分析回填灌浆施工和固结灌浆施工的资料，满足设计规范指标的灌浆要求，这样才可以在隧洞灌浆施工中利用基础防渗处理基础，满足工程防渗处理的各项工作技术标准。

7 结束语

为了优化水工隧洞性能，需要合理利用水工隧洞灌浆基础防渗处理技术，结合实际情况做好施工准备工作，严格遵守施工规范，保障整体水利工程的施工质量。