雷仁強(qiáng)（中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽(yáng)550081）

隧洞長(zhǎng)距離串聯(lián)接力中轉(zhuǎn)送灌漿施工技術(shù)在喜兒溝水電站中的應(yīng)用

雷仁強(qiáng)（中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽(yáng)550081）

喜兒溝水電站工程采用隧洞外制漿，通過(guò)長(zhǎng)距離串聯(lián)接力中轉(zhuǎn)送灌漿施工成功地解決了隧洞在長(zhǎng)距離條件下的灌漿問(wèn)題，與洞內(nèi)制漿灌漿相比，工程進(jìn)度快、成本低、干擾因素少、有利于安全、文明施工、產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。同時(shí)，通過(guò)首次在喜兒溝水電站工程發(fā)電引水隧洞成功應(yīng)用，圓滿(mǎn)完成發(fā)電引水隧洞開(kāi)挖初期支護(hù)灌漿，襯砌后回填灌漿、固結(jié)灌漿施工任務(wù)。為隧洞灌漿施工開(kāi)創(chuàng)了新的思路，具有顯著的科技進(jìn)步意義。

隧洞；長(zhǎng)距離；串聯(lián)接力中轉(zhuǎn)送灌漿；施工

1 概述

喜兒溝水電站位于甘肅省舟曲縣憨班鄉(xiāng)的白龍江干流上，電站為引水式電站，電站設(shè)計(jì)水頭 57.8m，裝機(jī)容量72MW，本工程為Ⅲ等中型工程，電站工程主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。

引水隧洞全長(zhǎng)8393m，為有壓隧洞，圓形斷面，洞徑為7.5m，設(shè)計(jì)引用流量為141m3/s，洞內(nèi)流速3.19m/s，隧洞底坡為5‰，其中3#支洞主控段灌漿全長(zhǎng)1664m，施工樁號(hào)為引6+ 695.9～8+359.9m，3#支洞主控段與3#洞支洞交點(diǎn)樁號(hào)為8+ 350，長(zhǎng)度381m，送漿總長(zhǎng)度為2045m。引水隧洞圍巖以碳質(zhì)千枚巖為主，夾方解石條帶，巖體較為破碎，局部地區(qū)裂隙發(fā)育且地下水豐富，巖層走向與洞軸線(xiàn)夾角小，碳質(zhì)千枚巖遇水軟化、泥化，巖體自穩(wěn)能力較差。隧洞圍巖多為Ⅳ類(lèi)、Ⅴ類(lèi)、Ⅳ類(lèi)～Ⅴ類(lèi)和極少量Ⅲ類(lèi)。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)及原理

隧洞串聯(lián)接力長(zhǎng)距離泵送灌漿施工技術(shù)使用簡(jiǎn)單、安全、可靠，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，對(duì)施工場(chǎng)地要求較低，施工資源均為常規(guī)配置，成本造價(jià)低，便于快速進(jìn)行施工組織。隧洞串聯(lián)接力長(zhǎng)距離泵送灌漿施工技術(shù)與洞內(nèi)制漿方法相比，可以提高工效，降低成本，減少洞內(nèi)灌漿平臺(tái)頻繁的拆搭，減少水泥運(yùn)輸工作量和大額的運(yùn)輸費(fèi)用，避免了與混凝土襯砌和鋼筋制安穿插施工的影響等。

結(jié)合了該隧洞的規(guī)模，分析采用串聯(lián)長(zhǎng)距離泵送灌漿施工其隧洞距離較長(zhǎng)，交叉作業(yè)的干擾性大的特點(diǎn)，為避免與襯砌施工干擾，該采用洞外制漿，洞內(nèi)中轉(zhuǎn)，方可與襯砌作業(yè)面同時(shí)進(jìn)行施工。灌漿輸送泵選用一種施工環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)的高壓灌漿泵（曲軸變量注漿泵TTB180/10），洞外的灌漿泵必需配備穩(wěn)壓筒，灌漿機(jī)上沒(méi)有的可以自己加工，洞外水泥庫(kù)旁搭設(shè)灌漿平臺(tái)，布設(shè)一臺(tái)高速制漿機(jī)，依次連接普通攪拌機(jī)，高壓灌漿泵，通過(guò)直徑φ25鍍鋅鋼管1000m連接送漿到中轉(zhuǎn)站的儲(chǔ)漿桶，再通過(guò)中轉(zhuǎn)站的灌漿泵把漿液用鋼管從1000m的地方再送到灌漿點(diǎn)的儲(chǔ)漿筒，在灌漿點(diǎn)用灌漿泵把漿液送入孔中，鍍鋅鋼管采用內(nèi)絲直接，每節(jié)6m。每?jī)晒?jié)用活接頭連接，固結(jié)灌漿和回填灌漿可用同一管路送灌漿。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝

首先在洞外建立制漿站，連接管路，布設(shè)中轉(zhuǎn)站，管路連接到作業(yè)面，待二襯混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上，可以進(jìn)行鉆孔回填灌漿，回填灌漿做完檢查合格7d后，再進(jìn)行鉆孔固結(jié)灌漿。洞內(nèi)灌漿泵首次布置在樁號(hào)6+745.0，施工長(zhǎng)度前50m、后50m。該段灌漿完成后，將灌漿設(shè)備往后移100m。依次類(lèi)推。施工工序?yàn)椋嚎孜粶y(cè)量放樣→設(shè)備就位（鉆機(jī)、灌漿泵安裝）→一次性鉆孔至設(shè)計(jì)孔深→標(biāo)注壓水試驗(yàn) （總孔數(shù)的5%）→灌漿→灌畢后采用0.5：1濃漿機(jī)械壓30min后再人工砂漿封孔→固結(jié)灌漿結(jié)束3d→檢查標(biāo)準(zhǔn)壓水試驗(yàn)（總孔數(shù)的5%）。

3.2 制漿、灌漿布置實(shí)施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在支洞口就近布設(shè)固定式制漿站，然后通過(guò)輸漿管路將漿液送至施工現(xiàn)場(chǎng)，由于距離較長(zhǎng)，在1000m左右位置增加一套接力裝置，具體布置形式詳見(jiàn)圖1引水隧洞灌漿管路平面布置示意圖及圖2～3詳圖。

圖1 引水隧洞灌漿管路平面布置示意圖

圖2 接力輸送泵示意圖（詳圖B）

圖3 灌漿施工工藝流程圖（詳圖C）

實(shí)施方式分三個(gè)步驟：第一步：如圖所示，洞口制漿站的建立，首先修建水泥庫(kù)，在水泥庫(kù)旁搭設(shè)過(guò)濾塞，將水泥過(guò)濾后倒入高速攪拌機(jī)中，攪拌完成后流入儲(chǔ)漿攪拌機(jī)中，然后通過(guò)輸漿泵輸入輸漿管中。另外在水泥庫(kù)及輸漿泵旁修建排水溝。第二步：如圖所示，輸漿管通過(guò)施工支洞進(jìn)入引水隧洞中，在引水隧洞一定位置設(shè)置接力輸漿泵，在接力輸送泵之前利用閘閥控制漿液流入儲(chǔ)漿攪拌機(jī)中。第三步：如圖所示，利用接力輸送泵將漿液通過(guò)輸漿管送入儲(chǔ)漿攪拌機(jī)中，然后通過(guò)灌漿泵及灌漿管將漿液灌入灌漿孔中，根據(jù)施工要求在灌漿管上設(shè)置回漿管，回漿主要由高壓閥控制。

本隧洞灌漿泵串聯(lián)接力送灌漿結(jié)構(gòu)，實(shí)用于各種隧洞灌漿工程和需要長(zhǎng)距離灌漿工程中。而且本送灌漿裝置，使用材料均是工地現(xiàn)有材料，容易購(gòu)買(mǎi)施工，成本較低，易于操作，還可以通過(guò)灌漿泵型號(hào)的改變，延長(zhǎng)送漿灌漿的距離，并且能夠有效降低人工費(fèi)用，提高工作效率，減少洞內(nèi)施工面的干擾，改善施工環(huán)境，提高施工進(jìn)度。經(jīng)試驗(yàn)曲軸變量注漿泵TTB180/10最大傳送距離約為1300m左右，比一般的灌漿泵傳送的距離更遠(yuǎn)，考慮到滿(mǎn)荷載對(duì)機(jī)械損耗特別大，故在1000m左右處設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)漿站。為了更充分的使用機(jī)械設(shè)備，對(duì)曲軸變量注漿泵TTB180/10略改裝了一下，在注漿泵出漿口安裝了一個(gè)穩(wěn)壓桶。在遇到一些特殊的問(wèn)題上，更有效的保護(hù)注漿泵，及更加的穩(wěn)定漿液壓力，降低對(duì)注漿泵和送漿管路的損耗。

4 灌漿施工

固結(jié)灌漿前應(yīng)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，然后進(jìn)行固結(jié)灌漿施工。固結(jié)鉆孔灌漿遵循分序加密的原則，逐孔逐序進(jìn)行灌漿，分兩序施工。采用孔口循環(huán)純壓式灌漿。先施工Ⅰ序排，再施Ⅱ序排，其中Ⅰ序排先施工Ⅰ序孔再施工Ⅱ序孔。其施工程序如下：

布設(shè)孔位→鉆孔→鉆孔及裂隙沖洗→簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn) （每孔壓水）→灌漿→灌畢后采用人工砂漿封孔。

固結(jié)灌漿采用孔口循環(huán)、全孔一次灌漿法。漿液水灰比采用3：1、1：1、0.5：1三個(gè)比級(jí)水灰比，以3：1開(kāi)灌。

4.1 制漿

水泥漿液采用TTP-400高速攪拌機(jī)在洞口集中制漿站拌制。純水泥漿液的攪拌時(shí)間不小于30S，漿液在使用前必須通過(guò)篩過(guò)濾，從開(kāi)始制備至用完的時(shí)間宜小于4h。

制漿站制備水灰比0.5：1的純水泥漿液，輸送漿液流速為1.4～2.0m/s，各灌漿點(diǎn)按來(lái)漿密度，根據(jù)各灌漿點(diǎn)的不同需要進(jìn)行調(diào)制使用。漿液溫度保持在5～40℃，超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)視為廢漿處理。

4.2 灌漿設(shè)備和機(jī)具

（1）灌漿泵：本工程水泥灌漿采用TTB180/10（63）型高壓灌漿泵。

（2）灌漿記錄儀：使用HTA-1型便攜式多路灌漿自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。

（3）高速攪拌機(jī)：采用TTP-400型高速攪拌機(jī)進(jìn)行制漿。

4.3 灌注漿液及配合比

根據(jù)地層情況和施工經(jīng)驗(yàn)，灌注漿液配合比采用3：1、1：1、0.5：1三個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌水灰比根據(jù)灌前壓水試驗(yàn)確定。漿液濃度應(yīng)遵循由稀到濃的原則逐級(jí)變換。

4.4 灌注壓力

引水隧洞固結(jié)灌漿試驗(yàn)灌漿壓力Ⅳ類(lèi)圍巖為0.35MPa做12m、0.45MPa做12m，Ⅴ類(lèi)圍巖為0.35MPa做12m、0.45MPa做12m，灌漿壓力采用逐級(jí)升壓，從起始?jí)毫χ鸩缴猎O(shè)計(jì)壓力。灌漿壓力應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值，但當(dāng)注入率大時(shí)，應(yīng)限流分級(jí)升壓，在大注入率時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制升壓速度。在灌漿過(guò)程中，灌漿壓力按上表或監(jiān)理工程師的指示控制，混凝土表面冒漿嚴(yán)重時(shí)，灌漿壓力作適當(dāng)調(diào)整。因灌漿工程所涉及到全斷面均為雙層筋，混凝土襯砌厚度較厚，灌漿壓力比較小，所以本灌漿工程不采用抬動(dòng)觀測(cè)記錄。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min，繼續(xù)灌注30min，灌漿結(jié)束。

封孔：灌漿孔灌漿和檢查孔結(jié)束后，應(yīng)排除孔內(nèi)積水污物，必須進(jìn)行機(jī)械封孔，封孔漿液配比為0.5：1（W/C）；封孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為不吸漿后延續(xù)灌注10min，閉漿待凝；然后采用0.3：1：1（水：水泥：砂）干硬性砂漿進(jìn)行封堵灌漿孔口，其為人工將砂漿搓條塞入孔內(nèi)，并用木棍或鐵棍搗實(shí)，最后將孔口壓抹齊平。

4.5 灌漿質(zhì)量

喜兒溝水電站引水隧洞地質(zhì)較復(fù)雜，Ⅰ-Ⅰ序孔單米耗灰712.38kg/m，Ⅰ-Ⅱ序孔單米耗灰455.24kg/m，Ⅱ-Ⅰ序孔單米耗灰202.53kg/m，Ⅱ-Ⅱ序孔單米耗灰46.43kg/m（詳見(jiàn)綜合統(tǒng)計(jì)表）。從樁號(hào)9單元（7+004.50～7+019.50）固結(jié)灌漿試驗(yàn)段灌漿過(guò)程及灌后檢查情況看，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 應(yīng)用情況

本工程3#支洞主控隧洞長(zhǎng)度為1664m，采用串聯(lián)接力長(zhǎng)距離灌漿施工，2011年8月10日開(kāi)始做回填灌漿試驗(yàn)，2011年9月16日開(kāi)始做固結(jié)灌漿試驗(yàn)。在固結(jié)灌漿過(guò)程中，遇見(jiàn)一些特殊地帶的圍巖，如吃漿量較大的孔，單米耗灰超過(guò)200kg/m以上，我們通過(guò)限流、降壓、間隔灌漿等方法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2012年9月19日引水隧洞3#洞灌漿工程緊跟襯砌工作圓滿(mǎn)完成。本施工技術(shù)的應(yīng)用喜兒溝水電站工程3#洞節(jié)省了工期，節(jié)約了成本。減少了洞內(nèi)淤泥量和污水排放量，主要減少了交叉干擾引起的窩工降效，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為隧洞灌漿施工開(kāi)創(chuàng)了新的思路。

隧洞長(zhǎng)距離串聯(lián)接力中轉(zhuǎn)送灌漿施工首次在喜兒溝水電站發(fā)電引水隧洞3#洞成功應(yīng)用，圓滿(mǎn)完成發(fā)電引水隧洞臨時(shí)灌漿，襯砌后回填灌漿、固結(jié)灌漿施工任務(wù)。后續(xù)在喜兒溝水電站引水隧洞1#洞、2#洞應(yīng)用，并且在該流域的涼風(fēng)殼水電站引水隧洞和鎖兒頭電站引水隧洞及九龍峽電站引水隧洞得到了積極應(yīng)用，效益顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)水利水電建設(shè)工程發(fā)展迅速，在建工程的數(shù)量和規(guī)模都達(dá)到了前所未有的水平。而灌漿技術(shù)作為水工建筑物地基加固處理中常用和重要的工程措施，隧洞長(zhǎng)距離串聯(lián)接力中轉(zhuǎn)送灌漿施工技術(shù)廣泛適用于各種中長(zhǎng)隧洞、高邊坡、壩基等送灌漿工程，以及交叉作業(yè)干擾降效嚴(yán)重的灌漿工程。

TV543.3

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2095-2066（2016）33-0080-02

2016-11-2