水工隧洞灌浆基础防渗处理技术在水利工程中的应用

李树旺

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730000）

随着我国水利事业不断发展，新建水利工程数量不断增多。水利工程具有施工环境复杂、工程量大、施工难度高等特点，如何保证水利工程基础性能是需要重点关注的问题。水工隧洞基础防渗处理技术是指隧洞回填、固结灌浆的总称，该项技术在水利工程中的应用，可以有效提升隧洞回填质量、基础整体性能。因此，全面加强水工隧洞灌浆基础防渗处理的研究工作有着重要意义。从施工技术应用现状来看，其主要施工内容包括回填灌浆、固结灌浆，需要重点控制该施工环节质量，同时还要全面做好施工准备工作，掌握施工要点，加强质量管控，确保最终施工质量和效益。

1 工程概况

某水利工程处于河流中下游段，整个工程涵盖了大坝、表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、引水发电洞、排沙放空洞、发电厂房等。拦河大坝采用了粘土墙结构，水库调节库容达到1.21亿m3，调洪库容为2510万m3，死库容为3 130万m3。排沙放空洞位于2个发电洞之间，高程相比发电洞低8 m左右，主要负责排沙、泄洪。该工程项目规模较大、施工难度高，为了能够保证运行稳定性，决定采用隧洞灌浆基础防渗处理工艺。

2 水工隧洞灌浆基础防渗处理技术的优势

灌浆基础防渗处理技术可以通过水泥、砂子、粘土、水等制作成水泥砂浆，并通过打孔、灌浆等工艺，砂浆打入到孔洞中，填补结构内部缝隙，起到防渗作用。应用该项技术可以防止水工隧洞跑漏问题，填补隧洞结构缝隙，提高防渗性能和抗渗性。此外，所配置的砂浆要比隧洞本体强度更高，将砂浆打入隧洞内部后可以起到加固作用，减少渗漏等病害发生率。

3 隧洞回填与固结灌浆施工

3.1 施工准备工作

做好灌浆基础防渗处理工作必须要保证准备工作足够充分，通常包括施工设备、测量仪器、砂浆配置等几个方面。

3.1.1 设备准备 灌浆基础防渗处理工艺中，所需的设备包括地质钻机、双层立式搅拌机、潜孔钻机、立方空压机、卷扬机、电焊机等，同时还包括一系列的泵类设施，包括泥浆泵、潜水泵、污水泵[1]。此外，还要准备相应数量的运输车辆。由于所需的设备数量、种类较多，为了能够保证防渗施工顺利开展，必须要做好设备的性能检测工作，保证所需设备运行性能能够满足工程建设标准。结合工程设计标准，在隧洞灌浆施工中，手风钻与潜孔钻孔径标准为36～40 mm，施工钻头直径选择38 mm，地质钻机孔径标准为75～110 mm，施工钻头直径选择80 mm。

3.1.2 仪器验证 正式施工前要对所需仪器进行验证，如水平尺、经纬仪等。垂直误差必须要控制在0.2%以内，并配合使用钻杆垂直。

3.1.3 砂浆配置 通常情况下，为了保持砂浆整体性能，主要是采用抗硫酸水泥作为主要原材料。采用高速搅拌机将水泥砂浆应筛，转速控制在1 400 r/min，储浆桶采用双层之后传送到低速搅拌桶中。在试验阶段确定水泥砂浆浓度情况下，对各级别水泥砂浆配比量进行计算（3∶1、2∶1、1∶1、1∶0.8等）。在加入水泥时必须要整袋放入，如果不满足整袋需要用台秤称量，保证水泥使用量可以达到标准。同时，砂浆配置中要严格控制水灰比，施工中以土层性质、室内试验数据为基准，并结合现场实际施工情况合理调整。本工程回填灌浆配置比为0.5∶1，固结灌浆比例为3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1均可以满足工程质量标准[2]。

3.2 施工技术

在实际施工中，由于隧洞灌浆基础防渗工艺的特殊性，要贯彻“先回填、后固结”的原则，也就是先进行隧洞顶回填灌浆，在隧洞顶强度达到设计标准后通过质量验收检查，合格后再进行固结灌浆施工。

3.2.1 回填灌浆 回填灌浆施工流程：布孔→钻孔→洗孔→灌浆→封孔。

回填灌浆施工要保持层次性，从下游开始施工，之后逐渐向上游逐次施工，同排分两序开展，先对Ⅰ序进行施工，再进行Ⅱ序施工。表孔溢洪洞顶拱部位钻取10 cm回填灌浆孔，孔之间的间距为1.5 m，采用矩形布置方案。该设计标准可以满足防渗加固质量标准。

3.2.2 固结灌浆 固结灌浆施工流程：布孔→钻孔→洗孔→压水试验→灌浆→封孔。

在表孔溢洪洞拱形部位设置一圈灌浆内控，孔之间的间距为3 m，孔深为4 m，采用矩形分布形式。该设计标准可以满足防渗加固质量标准。固结灌浆施工是工程难点，要贯彻“环间分序、环内加密”原则，由下（游）到上（游）逐排施工。环间和环内分别为两序，也就是先进行Ⅰ序环的Ⅰ序孔，之后为Ⅰ序环的Ⅱ序孔；再进行Ⅱ序环的Ⅰ序孔，之后为Ⅱ序环的Ⅱ序孔[3]。

4 灌浆基础防渗质量控制措施

为了确保加固防渗施工质量，需要全面做好质量控制工作，包括砂浆配置控制、灌浆与压力控制、灌浆封孔控制，如果某个环节出现质量问题会直接影响工程整体施工效益，增加工程安全隐患，因此需要掌握质量控制要点。

4.1 砂浆控制

在灌浆施工前，要检查水泥的物理性能是否达标，必须要满足灌浆防渗工程质量标准。同时，做好施工现场抽检工作，受潮结块水泥性能会下降，应立刻处理不能使用。抽检浆液各项参数配比，采用液体密度计（质检合格）进行测量，不达标的水泥砂浆不能使用。

4.2 灌浆方法与压力控制

灌浆使用孔口循环、孔内纯压式方案，保证可以一次性灌浆完毕，采用泥浆泵灌浆机传输水泥砂浆。为了避免挤压式机械塞出现堵塞问题，可以选择高压钢编管作为灌浆管。灌浆压力要严格按照设计标准、施工规范要求进行，回填灌浆压力控制在0.3～0.4 MPa，固结灌浆压力控制在0.3～0.5 MPa。

4.3 灌浆完毕与封孔

回填灌浆达到设计标准的基础上，严格控制吸浆量，不得超过0.4 L/min，持续运行30 min。在灌浆孔注浆完毕后，要及时封堵灌浆孔。在岩基部位使用压力灌浆封孔法进行封孔操作，封孔压力与灌浆压力相同。在封孔操作中，要将导管送入到距离孔底0.5 m位置，使用泥浆泵打入0.5∶1的水泥砂浆，置换出孔底的水、稀浆，在孔口开始溢出浓浆停止注浆，并增设止浆阀，继续灌注0.5∶1浓浆，进行压力灌浆封孔[4]。使用灌浆封孔法进行顶拱封孔、水平孔封孔，保证岩基部位封孔足够密实，封孔压力与灌浆压力相同。使用泥浆泵压入0.5∶1浓浆封孔。混凝土部位使用1∶1浓度砂浆封孔，除了顶拱，其他孔洞都采用1∶1砂浆封孔，封孔完毕后将封孔周围的乳砂浆抹平即可。

5 结束语

为了能够有效提高水工隧洞整体性能，必须要科学应用隧洞回填技术、固结灌浆技术，提升隧洞结构的防渗性、整体强度，保障水工隧洞工程长期运行。在施工中必须要事先掌握工程实际状况，做好充分的准备工作，掌握工艺规范要求，严格控制砂浆、灌浆压力、封孔等质量，确保水利工程质量。