回填与固结灌浆的质量控制

回填与固结灌浆的质量控制

关键字：固结回填灌浆质量控制

官地水电站位于四川省凉山彝族自治州的雅砻江干流上。水库正常蓄水位1330米，最大坝高168米，水库总库容7.6亿立方米。电站总装机容量240万千瓦（4×60万千瓦），多年平均年发电量约117.76亿千瓦时。右岸设地下厂房，尾水隧洞。

尾水隧洞由尾水支洞、尾水主洞、尾水岔洞、尾水连接洞及扩散段等洞室组成。采用2条尾水支洞合一条尾水主洞的布置形式。尾水隧洞全部需回填灌浆，1#、2#尾水主洞、尾水岔洞、尾水支洞全部需固结灌浆。

尾水系统各洞室特性及工程量表表1

一、工程地质方面：

1#尾水隧洞从上游至下游穿过，P2β15-2～P2β12-2地层，有

F6、F9、Fw 1断层通过1#尾水洞。2#尾水隧洞从上游至下游穿过，P2β15-2～P2β11-4地层，有F6、F9、F7′ Fw1、F7、断层通过2#尾水洞，全洞以Ⅱ～Ⅲ类围岩为主，有少量的Ⅳ～Ⅴ类围岩。根据设计通知及地址预报，其中F6断层出露于1#尾水洞0+308桩号、2#尾水洞左右边墙0+302、0+293桩号，根据断层与1#、2#尾水洞相交情况推测，该断层向导流洞口延伸。F7断层出露与2#尾水洞左边墙0+595桩号、右边墙0+600桩号，根据断层与2#尾水洞相交情况推测，该断层经过尾闸交通洞洞口向下游延伸。F7′断层与2#尾水洞交叉于左、右边墙0+595、0+608桩号。F9断层出露于1#尾水洞右、左边墙0+415、0+435桩号，出露2#尾水洞左、右边墙0+550、0+600桩号，根据该断层与尾水洞相交情况推测，该断层经过向上游延伸至导流洞洞口处，下游经过尾闸交通洞洞口，向下游延伸。Fw1断层出露1#尾水洞0+150桩号、2#尾水洞0+188桩号，根据该断层与尾水洞相交情况推测，该断层向上游延伸至导流洞。根据设计通知及地质预报，1#尾水洞预留岩塞及出口洞段部位岩石破碎，主要为Ⅳ类围岩，岩石微风化为主，卸荷，地下水丰富，节理、错动带发育，自稳能力差。2#尾水洞预留岩塞及出口洞段部位岩石破碎，主要为Ⅳ类围岩，岩石弱风化状态，卸荷，地下水丰富，节理、错动带发育，自稳能力差，局部存在溶蚀（2#尾水洞预留岩塞部位，揭露出一溶洞）、蚀变、充填次生泥、存在不稳定块体。

二、尾水隧洞衬砌后灌浆施工内容

（1）钻孔：包括灌浆孔、排水孔的钻孔，以及钻孔和灌浆所需进行的钻出岩芯、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。

（2）灌浆：包括回填灌浆、固结灌浆。

灌浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥纯水泥浆进行灌注。使用前对水泥的初、终凝时间、比重、细度、颗粒组合、标准稠度、强度等进行检验。尾水扩散段及连接洞、尾水支洞、尾水岔洞、尾水主洞回填灌浆孔径为Ф48、压力均为0.2Mpa，固结灌浆孔径为Ф48、主洞与岔洞灌浆压力为0.5～0.8Mpa、支洞灌浆压力为0.8Mpa。

扩散段及连接洞回填灌浆：扩散段及连接洞顶拱设置回填灌浆，灌浆钻孔深入基岩10cm，间排距3.0m×3.0m，每排4/5孔梅花形布置，孔位从顶拱中心线向两边布置，回填灌浆压力为0.2Mpa。

尾水支洞固结灌浆孔孔深8.m，排距3.0m，间距3.16m～4.0m（边墙间距随着渐变段变化），顶拱每排4孔或5孔布置，边墙每排4孔或3孔布置，底板每排3孔或2孔布置，底脚线450斜孔排距3.0m。灌浆孔相邻两排错开布置（底脚线斜孔除外），全断面每环布置17或15孔（包括斜孔）。固结灌浆压力为0.8Mpa。顶拱灌浆孔环内孔与孔之间成25o角，弧长约3.4m（衬砌后）。

尾水支洞回填灌浆孔孔深入岩10cm（不计砼衬砌厚度），排距3.0m，每排3个孔，环内孔之间成17.5o、30o角，弧长距离顶拱中心线约2.4m、4.1m（衬砌后），尾水支洞回填灌浆压力为0.2Mpa。1）尾水主洞灌浆

①尾水主洞Ⅳ类围岩固结灌浆

尾水主洞Ⅳ类围岩固结灌浆孔孔深9m，排距3.0m，环内间距4.0m；顶拱每排4孔或5孔布置（衬砌后顶拱弧长4.38m，顶拱灌浆管环内灌浆管之间成25o角），边墙及底板每排4孔或3孔布置，底脚线斜孔排距3.0m。边墙、底板、顶拱相邻两排错开布置。固结灌浆压力为0.5～0.8Mpa。

②尾水主洞Ⅲ类围岩固结灌浆

尾水主洞Ⅲ类围岩灌浆孔孔深6m，排距3.0m，同一排间距5.0m；顶拱每排4孔或3孔布置（衬砌后顶拱弧长约5.26m，顶拱灌浆孔环内之间成30o角），边墙及底板每排4孔或3孔布置，底脚线斜孔排距3.0m。边墙、底板、顶拱灌浆管相邻两排错开布置。顶拱每排4

孔或3孔布置（衬砌后顶拱弧长5.26m，顶拱灌浆管环内灌浆管之间成30o角），固结灌浆压力为0.5～0.8Mpa。

③尾水主洞回填灌浆

尾水主洞回填灌浆孔深如基岩10cm，排拒3.0m、环内3个孔，以断面轴线向两侧成17.50/300布置（衬砌后顶拱弧长约3.1m、

5.26m），回填灌浆压力为0.2 Mpa。

尾水岔洞固结及回填灌浆

尾水岔洞固结灌浆孔孔深9m，排距3.0m，同一排间距4.0m；（顶拱灌浆管同一排灌浆管之间成25o角），边墙每排4孔或3孔布置，底脚线斜孔排距3.0m。边墙、底板、顶拱灌浆管相邻两排错开布置。固结灌浆压力为0.5～0.8Mpa。：尾水岔洞回填灌浆压力为0.2Mpa；

回填灌浆左侧顶拱圆弧段每排1布置，相邻两排错开布置，右侧顶拱圆弧段每排1孔或2孔布置，相邻两排错开布置（2#尾水岔洞顶拱圆弧段段回填灌浆回填灌浆右侧顶拱圆弧段每排1布置，左侧顶拱圆弧段每排1孔或2孔布置，相邻两排错开布置）；尾水支洞固结灌浆孔孔深8.m，排距3.0m，间距3.16m～4.0m（边墙间距随着渐变段变化），顶拱每排4孔或5孔布置，边墙每排4孔或3孔布置，底板每排3孔或2孔布置，底脚线斜孔排距3.0m。灌浆孔相邻两排错开布置（底脚线斜孔除外），全断面每环布置17或15孔（包括斜孔）。固结灌浆压力为0.8Mpa。顶拱灌浆孔根据设计图纸规定同一排孔与孔之间成25o角。

尾水支洞回填灌浆孔孔深入岩10cm（不计砼衬砌厚度），排距3.0m，尾水支洞回填灌浆压力为0.2Mpa，根据设计图纸规定同一排孔与孔之间成17.5o、30o角。

三、灌浆前控制要素

（1）灌浆水泥材料要求

水泥材料进场必须具备厂方出示的质量检验报告单；灌浆水泥不应存放过久，出厂日期超过三个月的水泥不得使用；水泥储存必须具备防雨、防潮、通风条件，不得堆放在地面上或露天场所，水泥入库必须堆放整齐。

（2）要求施工方对参与施工技术、质量人员进行质量教育与培训。组织员工熟悉施工方案，掌握施工技术和工程质量的关键控制点，进行技术交底。

（3）对所有用于本工程的设备、仪器进行检修，防止因仪器、设备误差影响施工质量、对物资材料严格验收。

（4）建立工序签证制度：工序开工前，现场监督施工单位向作业队进行现场交底，每一道工序完成后，由作业班组自检合格签字，作业队内互检合格签字后，报主管部门检查、验收，合格后现场监理工程师进行专检，合格签字后，允许进入下一道工序的施工。

（5）现场监理建立质量抽查制度：不定期对工程质量（对进场水泥的检查，施工仪器的率定报告，现场制浆浆液比重）进行抽查，发现不合格工程，立即责令其返工。

（6）做好了特殊过程控制：加强质量控制点的管理，在施工中，发现质量控制点有异常情况，立即采取了措施，召开分析会，提出了相应解决措施。

四、回填灌浆施工

回填灌浆施工，其工艺流程：准备工作→钻孔→灌浆，回填灌浆部位为尾水洞顶拱范围，洞身段灌浆孔形式为Ф48，间、排距3m，交错布置，钻孔入岩0.1m。

（1）回填灌浆在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行。

（2）施工区段及布孔

回填灌浆按划分灌浆区段分序进行，根据尾水洞衬砌仓号长度每4个衬砌段长度分为一个区段。每区回填灌浆孔遵循排间分序的原则。先施工Ⅰ序后施工Ⅱ序。Ⅰ、Ⅱ序孔分类编号。

灌浆前对衬砌混凝土施工缝和混凝土缺陷等进行全面的检查，对可能漏浆的部位进行事先处理。

采用孔口阻塞纯压式灌浆法施工，灌浆过程中严密监视衬砌混凝土的变形。

浆液配比：浆液水灰比均采用0.6：1的水泥浆液，空隙大的部位灌注水泥砂浆，掺砂量不大于水泥重量的200%。

灌浆顺序：先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔。同序孔从最低孔开始灌浆，相邻孔作排水、排气用，待排出浓浆后立即将该孔堵塞，直至全序孔灌至结束，顶拱中心线两侧孔要对称灌注。

灌浆压力：采用设计规定压力值，0.2MPa。

灌浆结束标准：在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注5 min即可结束。灌浆结束后，应先关闭孔口闸阀，再停泵，待孔内浆液初凝后才拆除孔口闸阀。

特殊情况处理：回填灌浆因故中断时，应及早恢复灌浆，中断时间大于30min，则应清洗至原孔深后恢复灌浆，此时若灌浆孔仍不吸浆，则应重新就近钻孔进行灌浆。灌浆过程中若发生串浆，应待被串孔排出浓浆后将其堵塞，灌浆孔继续灌注，若被串孔是Ⅰ序孔，可不必重新灌浆，若为Ⅱ序孔，则应重新钻灌。

（5）封孔：所有的灌浆孔和检查孔在灌浆作业结束后，清除孔内污物，采用砂浆将全孔封堵密实和抹平，露出衬砌混凝土表面的预埋管应割除。

（6）质量检查

在该部位灌浆结束7d后，进行质量检查。

用钻孔注浆法进行检查，向孔内注入水灰比为2：1的纯水泥浆，规定压力下，初始10min的注入量不超过10L为合格。

检查孔的数量占灌浆孔总数的5%左右，其位置由监理人根据灌浆情况现场确定。

五、固结灌浆施工

尾水隧洞固结灌浆布置在尾水支洞、尾水岔洞及尾水主洞，固结灌浆施工其工艺流程：准备工作→钻孔→冲洗压水实验→灌浆，固结灌采用孔口封闭、循环式灌浆法施工，灌浆分段为0～6m、6m～8m（9），固结灌浆在该部位回填灌浆施工结束后7d后进行，固结灌浆水泥标号、水灰比、灌浆压力的要求如下表所示：

（1）钻孔、冲洗及压水试验

钻孔：采用直接在衬砌预埋管中钻孔的方法，钻孔的孔位、孔径、孔向、孔深等参数应满足设计要求。

钻孔冲洗：灌浆前采用压力水进行钻孔冲洗和裂隙冲洗，冲净孔内岩粉、杂质，直到回水清净后10min后为止，冲洗压力为灌浆压力

的80%，若该值大于1.0Mpa时，采用1.0Mpa。冲洗时应用阻塞器将孔口堵塞，具备条件时直接采用机械式孔口封闭器，安装后即可进行洗孔、压水、灌浆。

压水试验：在裂隙冲洗后选择不少于总孔数的5%数量的钻孔进行“单点法”压水试验，压水试验压力为不大于该段灌浆压力的80％，并不大于1MPa；压水试验稳定标准：在稳定压力下，每5min测读一次压入流量。连续四次读数中最大值与最小值之小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本段试验即可结束。

固结灌浆按环间分序、环内加密的原则施工，分两序施工，先施灌I序孔，再施灌Ⅱ序孔。

尾水隧洞边顶拱固结灌浆孔验收

采用孔口封闭循环式灌浆法施工、单孔灌注。灌注时从衬砌的最低处孔开始，然后向两边交替对称进行，最后灌注最高处孔。尾水洞上部孔灌浆结束时应将孔口闸阀先行关闭再停机，孔内浆液凝结后，才可拆除孔口闸阀。

位于同排上的同序孔，若吸浆率均较小，可采用群孔并联灌注，并联孔数为2个，孔位宜保持对称，并且应一泵灌一孔，要注意控制压力，防止衬砌混凝土产生变形。

尾水洞洞身固结灌浆可采用自孔底至孔口分段灌浆孔内循环方式。

钻孔、冲洗和灌浆过程中应严密监视混凝土的变形。

灌浆压力：采用设计规定压力值。

浆液配比：采用1：1、0.7：1、0.5：1（重量比）三级水灰比。

浆液变换原则：

灌浆浆液由稀到浓逐级变换，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；

开灌后，孔内吸浆量达到300L以上，或灌注时间已达30 min，且压力和注入率无显著改变时，可变浓一级；

当注入率大于30L/min时，视现场具体情况可越级变浓；

特殊情况处理：

钻孔中若出现塌孔、严重掉块等难以成孔现象，采取缩短灌浆段长、浓浆注浆待凝12～24小时后扫孔复灌等措施；

灌浆过程中发现有冒浆、漏浆，应根据具体情况采取表面封堵、

嵌缝、低压限流、浓浆、间歇灌浆等措施进行处理；

灌浆过程中当相邻孔出现串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔内串浆部位以上用灌浆塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗、灌浆。

灌浆工作必须连续进行，若因故中断，应及早恢复灌浆。中断时间超过30min，应立即冲洗，如冲洗无效，应在重新灌浆前进行扫孔。恢复灌浆后，如吸浆量较中断前减少很多，且在极短时间内停止吸浆，则视该段不合格。

对于大量耗浆孔段的处理：

首先减小灌浆段长度，降低灌浆压力，减少并限制其注入率，待该段耗浆量仍较大时，且不见压力回升，并无漏浆的现象，则应停止灌浆，待凝24h后复灌。

复灌时注入率逐渐减少，则灌浆至正常结束。

复灌时注入率仍很大，灌浆难以结束时，则采用掺中细砂、水玻璃、水泥浆液和水玻璃双液法等方法灌至正常结束。

复灌时注入率较待凝前相差悬殊，且耗浆量很小，则应对该段扫孔后再灌浆，如扫孔后注入率仍很小，此孔灌浆即告结束。

灌浆结束标准：在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min，继续灌注30min，即可结束灌浆。

封孔：所有的灌浆孔和检查孔在灌浆作业结束后，清除孔内积水和污物，采用“全孔灌浆封孔法”或“导管注浆封孔法”封孔，用0.5:1浓浆将空口填封密实。

⑴在进行2#尾水洞0+629左右底板（距离洞中心线3m右半幅）防渗固结灌浆钻孔施工中，当钻至6m时该孔出现涌水现象，此前在距离该孔约1m处已有一涌水孔。经现场观察，该部位共有2个较大的涌水点及一条裂隙，且在出口明渠EL1208平台固结灌浆时从该孔及裂隙出现串浆现象。为保证出口明渠灌浆顺利进行，以及防止洞内涌水继续增大，对该孔进行堵漏灌浆。堵漏灌浆前，先进行C25砼浇筑封闭岩面，再对涌水孔采用手风钻进行扫孔，裂隙部位则钻孔后再灌浆。堵漏灌浆采用孔口预埋Φ50钢管进行灌浆，埋管伸入孔内

50cm。由于涌水较大所以需加大灌浆压力，灌浆压力为0.5～0.6Mpa，灌浆过程中采用加砂或加水玻璃进行灌浆，加砂为浆液的20%～30%，砂粒径为0.1～0.25毫米的细砂，水玻璃掺量为1%～2%的掺入量。堵漏灌浆采用0.5:1的浓浆液进行灌浆。结果表明采取此办法涌水点堵住，满足质量要求。⑵1#、2#岔洞底板，由于地质原因，施工中出现涌水、塌孔，导致成孔率较低，不能一次达到设计要求孔深，面对此种情况，监理工程师现场征得设计同意，改变钻孔施工工艺，从原自下而上灌浆改为自上而下灌浆灌浆，采取限量、限压，待凝24-36小时，扫孔至孔底，二次灌浆达到设计要求，以确保工程质量。

（2）质量检查

现场监理为了对灌浆质量进行质量控制对灌浆质量进行了严格控制。固结灌浆质量以进行压水试验检查为主，试验采用“单点法”。并结合分析灌浆资料和成果进行综合评定。

压水试验检查在该部位灌浆结束3～7d后进行，检查孔的位置由

现场监理确定，其数量不少于灌浆孔总数的5%。

质量标准为：试段的合格率在85%以上，不合格试段的透水率不超过设计规定的150%，且不集中，灌浆质量可评为合格。

为保证施工质量，施工中严格按规范及设计要求进行，现场要求设立专门质量检查机构，实行“三检”制度，对施工工艺和施工过程进行全面控制；加强测量、实际监测等手段，确保施工质量满足设计要求。

灌浆属于工程的隐蔽工程，灌浆的质量直接影响到工程的运行质量，除了在施工过程中在技术刚面进行控制外，最重要的一点还在于施工人员的责任心，施工人员应具有良好的思想品德，科学的工作态度以及廉洁奉公的品性，所以强化施工人员的责任心也是工程质量得到保障的重要环节。