固结和回填灌浆

固结和回填灌浆

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第七节隧洞灌浆

隧洞灌浆主要是指用于水工隧洞、竖井、斜井和其它地下洞室的围岩或混凝土(钢衬)支护结构加固、防渗的灌浆工程，较多使用的有回填灌浆、围岩固结灌浆和接触灌浆。此外还有在隧洞掘进过程中遇地下水丰富的地层或十分破碎的地层时,用于阻水和临时支护的超前注浆；用于加强结构、改善受力状态的预应力灌浆等。在隧洞中还可能进行其它用途的灌浆,如帷幕灌浆、深层岩体固结灌浆等。

本节主要叙述回填灌浆和围岩固结灌浆。其它内容可参见本手册第2卷有关章节。

1 隧洞灌浆的一般要求

１.１施工顺序

当隧洞中同一部位有多种灌浆时，一般应遵循先进行较低压力的灌浆，后进行较高压力的灌浆的原则。具体可按照下列顺序施工: （１)在混凝土衬砌段内的灌浆,应当先进行回填灌浆，后进行围岩固结灌浆;

(2）当该部位布置有帷幕灌浆或高压固结灌浆时,应当先进行回填灌浆和围岩固结灌浆,后进行帷幕灌浆或高压固结灌浆。当该部位的防渗帷幕是由上下两层搭接而成时，宜先进行水平衔接帷幕的灌浆，后进行垂直帷幕的灌浆。

有一些工程由于没有按照正确的顺序施工，致使施工资料混乱，严重者甚至导致隧洞衬砌混凝土开裂的事故。

（3)对于钢板衬砌的隧洞,如钢板衬砌是在混凝土浇筑后施工,各种灌浆的顺序同上。如钢板衬砌与混凝土浇筑同时完成时，则灌浆工程应在钢衬内钻孔或通过预留孔进行。

(4）混凝土衬砌与围岩之间的回填灌浆,应在衬砌混凝土强度达到70%后进行。如以龄期计算，建议在衬砌混凝土浇筑14d后进行。有的时候工期很紧,可在衬砌混凝土中加入适量早强剂，这样7d龄期的强度也可接近28d强度的70％左右。总的考虑是希望衬砌混凝土有足够的强度,水化热温升趋于稳定。

围岩固结灌浆宜在该部位回填灌浆结束7ｄ后进行。

(５）钢衬接触灌浆施工应当在混凝土温度稳定、体积收缩完成或基本完成以后,规范要求在衬砌混凝土浇筑结束60ｄ后进行。

1.2施工布置

隧洞内施工场地十分狭窄，有时候还有多个分部工程平行或交叉作业，因此搞好施工布置是实现安全施工,保证灌浆工程质量和加快工程进度的重要条件。

（1）风、水管及电缆布置。隧洞灌浆的供风、供水干管及电缆干线应通过支架架设在隧洞的侧壁上,不得随意平铺在地板上。隧洞照明应使用安全电压，电线宜架设在隧洞顶拱上。

(2）通讯联系。隧洞中施工时，洞外与洞内、洞与洞之间联系很不方便，因此通讯十分重要。应当铺设电话线,建立起施工现场的电

话网，并且最好能与后方办公系统相连接。

(３)保持良好通风。一般说来,灌浆施工本身产生的废气很少,如隧洞能保持开挖和混凝土衬砌施工时的通风状况即可满足灌浆施工要求。但是，如需在隧洞中设置水泥浆搅拌站(制浆站）,或需进行化学灌浆时，则应当采取专门的通风措施。

当相邻工作面正在进行开挖、混凝土浇筑等作业时,应当防止这些工作面的废气(炮烟、汽车尾气等）对本施工区域的污染。

（4)污水、泥浆和岩屑的排除。隧洞灌浆施工中,会产生大量的污水、泥浆和岩粉岩屑，必采取有效的排水清污措施。

通常应当注意的是首先要及时清除岩屑岩渣和废浆沉淀,尽量实现渣水分离。污水的排泄应尽量利用地形实现自流，无法自流的可通过排水沟流至结构物已有的集水井（或通过开挖、筑堰形成的临时集水池）中,然后使用污水泵（渣浆泵）抽出洞外。

（5）制输浆系统。隧洞灌浆的水泥浆制浆站应尽量布置在洞外，可布置在靠近洞口、交通方便的地方。如果隧洞很长或两个支洞间的距离很大时，可在其中间设立输浆站，通过输浆站将浆液输送到灌浆机组。

无论是风、水、电、浆供应,或是通讯、通风、排水的各种管线的架设,通常都是自洞口至洞内工作面或者自工作面至洞口,往往距离很长,这一方面加大了临时工程的工程量,另方面也不利于管路和线路的运行维护。有许多工程充分利用地形高差,在地面和隧洞之间，或高程不同的多层隧洞之间，选择适宜的地点钻设连通孔,通过这些连

通孔铺设输水、输浆、管路和输电、通讯线缆,或是用来通风、排水,收到了很好的效果。钻设连通孔时,要注意控制孔斜,保证钻孔出口在预定的范围内。钻孔孔径可根据具体用途确定，通常在Φ6６~１30mm 范围内，当用于通风时,应为Φ３00mm以上。

（６)施工台架(台车）。进行隧洞灌浆特别是顶拱部位的灌浆时，必须搭设施工平台，也可制造或购买专用的设备。这种设备和平台应能同时满足钻孔和灌浆等各项操作的需要,应能顾及保持隧洞的交通。根据具体条件,钻灌平台可选择固定式和移动式两种。固定式就是脚手架；移动式是一种钻灌台车。当隧洞轴线很长时，宜采用移动式钻灌台车。移动台车可采用轮胎式及轨道式两种形式，移动方式可以为牵引和自行。

图２-7-１电动钻灌台车

广西天生桥二级水电站直径为8.7~９.8ｍ的引水隧洞灌浆施工时，引进了日本的ZC6784型全液压单臂架四轮龙门式灌浆台车,这种台车上安装有液压凿岩机、凿岩机导杆、升降工作台、行走系统、液压系统、风水电系统以及制浆、灌浆、起重设备，可以前后行走、转向，功能齐全，效率很高。但由于该隧洞很长,灌浆工程量很大,工期很緊,此种设备价格昂贵,无法大量引进,因此承担施工的中国水利水电基础工程局研制了一种ZZGC９.8型电动钻灌台车（图２-7-１),台车自重１０t,有效荷载6t，为电动自行式,车轮轮距３130ｍｍ，轴距４320ｍｍ，可双向行走,可转向。台车上装有:YYG120型液压凿岩机1台、高速搅拌机2台、高压灌浆泵（１00/10）2台、单臂吊车1台(起重量0．5t～1ｔ)，台车设备总动力１0５kW。台车长宽高尺寸为5４2０×６００0×37９0ｍm;

这种台车可在直径φ８.7m～φ9.8m隧洞中钻0~360°径向辐射孔。钻孔直径不大于φ130mm。深度不大于10m。在天生桥工程中完成了大量的钻孔灌浆工程量。

1.3 变形监测

总的说来，隧洞内的各种灌浆都应当在安全压力下实施,安全压力的确定可遵循有关规范或参考已有的工程实例。在这样的条件下灌浆,一般在操作过程中注意控制好灌浆压力的使用和注入率的变化,即可防止混凝土衬砌或岩体的抬动破坏，而不需安设仪器进行专门的隧洞变形监测。