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 論固結灌漿堵水技術在實踐中的應用 
      水工隧洞地下水主要是孔隙潛水、基巖裂隙水、雪山融水和大氣補給水。其特點是：
      （1）地下水豐富，補給來源穩定；
      （2）地下水以裂隙水為主，壓力高、流量大；
      （3）涌水有很大的隨機性，但總體上呈現的出水規律是從滴水、線性滲水、涌水到噴水漸變的、有預兆的、可探測和可預防的；
      （4）水溫低，相對穩定在3～4℃之間。隧洞涌水造成開挖施工作業條件惡劣，嚴重影響工程進度及質量，這些涌水洞段，后期支護(噴混凝土或襯砌)更無法施工，同時大量長期的排水也顯著地增大施工費用。因此，在施工過程中業主一般要求對滲、涌水洞段進行堵漏灌漿。本文針對引黃北干線支（北）01-2洞段的固結灌漿堵水方案進行分析與闡述，以期對類似情況的堵水方案有一個借鑒與參考作用。


      一、工程概況
      由我第五工程處承建的山西省萬家寨引黃工程北干線1#隧洞支(北)01-2施工段，樁號為北5+481.241～北5+929.421，是引黃北干線前期準備工程主洞試驗洞段的一部分，設計為無壓隧洞，圓形斷面，襯砌后內徑為4.10m，設計引水流量為22.2m3/s。
      該洞段基巖段（樁號：北5+481 .241～北5+710）地層為寒武系中統張夏組二段(∈2Z2)，圍巖巖性為薄層淺灰色泥質條帶灰巖，泥質條帶為黃色，局部夾有黃綠色泥灰巖；中厚層灰色灰巖，局部夾黃色泥質條帶，呈強風化狀。巖層產狀:1.走向SN，傾向W，傾角18°；2. 走向NW330°,傾向NE,傾角4°，圍巖類別為Ⅴ類。樁號北5+615發育一條逆斷層，走向NE65°，傾向SE，傾角71°，斷距不詳，破碎帶寬度1.2m左右，其內為碎石夾泥，樁號北5+659發育一條逆斷層，其走向為NE58°,傾向NW，傾角86°，斷距不詳，破碎帶寬度1.0m左右，內為碎石夾泥，密實程度一般。同時該段圍巖在開挖過程中出現大量的涌水現象。
      為確保施工安全，保證施工質量，我們根據本洞段的工程地質情況，本著“安全第一，節約成本”的原則對該洞段的滲、漏水處理方案作了詳細的對比和分析，最后選定了固結灌漿堵水方案。下面就該方案的選擇過程及具體施工方法作一簡述。
      二、堵水方案的對比分析
      支（北）01－2洞段在開挖到樁號5+515之前日滲水量為2000m3左右，從樁號5+515之后滲漏水增大，至樁號5+550時，日滲水量高達4500m3左右。這樣大的滲、漏水給我部的石方洞挖造成很大困難，更重要的是造成下一步一次支護及混凝土二次襯砌工作無法開展。
      當時的情況是：該洞段石方洞挖總計約為150m，已開挖70m，還剩余的80m主洞約需50天就可完成。如果不及時進行堵水灌漿將水堵住，待剩余80m石洞開挖完后，土洞就無法進行開挖，因為根據設計圖紙和技術規范的要求，巖石洞段的滲漏水是絕不允許流入土洞的。再則若當時不開始堵水灌漿，待剩余80m巖石洞段完成后再開始堵水灌漿，從時間上講來不及，因為堵水灌漿需要較長的時間，到那時就要推遲土方洞挖。另一方面，如果這樣大的滲漏水不堵住，該洞段混凝土二次襯砌也無法進行，質量根本無法保證。因此支（北）01-2的滲漏水處理勢在必行。
     根據設計圖紙提供的堵水方法及我局多年來的實際堵水灌漿的經驗，再結合支（北）01-2主洞滲漏水的實際情況，我們認為設計圖紙中提供的超前預注漿的辦法不宜用于本洞段。理由是：依據設計圖紙有關規定，采用“超前預注漿”方案的前提條件是：高外水洞段先打超前鉆水孔，若單孔涌水量大于10m3/h或一條裂隙出水量大于5m3/h，此洞段應進行預注漿。根據觀測，該洞段滲漏水不是發生在一個或幾個滲漏點上，而是從開挖起始樁號北5+481.241開始至當時的開挖掌子面約70m長度隧洞底拱都在向外滲水，況且洞內外水頭也僅有10~20m，不屬于高外水頭。
      從當時我部支（北）01-2洞段的實際滲、漏水情況看，宜采用“固結灌漿堵水”的施工方案進行堵水。
      三、“固結灌漿堵水”施工方法
      該洞段“固結灌漿堵水”施工，采用“環間分序，環內加密”的原則，對個別滲透性比較強的地方采取加密孔的方法，有關技術參數：鉆孔深度深入基巖3m，水灰比及灌漿壓力根據堵水灌漿情況調整，對個別涌水量較大的孔加4%的水玻璃。由于該洞段滲漏水均在洞身的下半圓部分，而且大部分在隧洞底部，所以我們在進行灌漿時首先灌洞身的下半圓，下半圓灌漿完畢，若上半圓不漏水，堵水灌漿就結束。否則，上半圓也進行灌漿堵水。


      “堵水灌漿”施工采取洞內制漿的辦法，鉆孔采用YT28氣腿式手風鉆鉆孔，鉆頭采用φ50mm的合金鉆頭，孔深3m，孔徑為φ54mm；灌漿采用1臺200×1型漿液快速攪拌機制備漿液、1臺UB3C型輸漿泵灌漿。
      堵水灌漿孔采用“單孔全孔純壓式灌漿法”，其施工順序為：先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。
      灌漿壓力：一序孔灌漿壓力采用0.8～1.0Mpa，二序孔灌漿壓力采用1.0～1.5MPa。
      灌漿漿液：一般情況下，采用水灰比為0.5:1的水泥漿加4%的水玻璃漿液，可根據施工過程中的實際情況，在0.8:1及1:1之間進行調整。
      灌漿結束標準：在設計壓力下，單位注入量不大于0.4L/min時，繼續灌注30min，可結束灌漿。
灌漿時，當灌漿壓力保持不變，注入率均勻減少；或者注入率不變，壓力均勻升高時，灌漿工作持續下去，不得改變水灰比。當注入率很大而不見減少時，可采用“定量供漿、間隙灌漿”的方式處理，在水泥干料灌入5t后暫停灌漿，間隙時間不少于12h，然后重新擴孔，繼續灌注。當“定量供漿、間隙灌漿”的處理方式無效后，可進行雙漿液灌注。灌漿過程中安排專人測定漿液比重，詳細記錄灌漿情況，并作好記錄。
堵水灌漿孔在灌漿結束后進行閉漿待凝，待凝時間不超過4h。閉漿結束后，孔口的空腔采用水泥砂漿人工封填密實、抹平。最后割除露出表面的灌漿管。
      四、灌漿效果
      本次固結灌漿堵水從2004年6月9日開始，至2005年4月21日全部完成。共分5個單元進行了灌漿，累計完成鉆孔351個，鉆孔總長1081.57m，灌注水泥量總計為856.35t，水玻璃消耗2.56t。灌漿完成后，鉆設檢查孔18個，分別進行了壓水試驗，檢查結果均滿足水工技術規范要求（即：透水率≤3lu），并且洞內日滲水量由原來的4500m3/日降至700m3/日左右，確保了工程的順利進行，使一次支護及混凝土二次襯砌的質量得到保障，至2007年5月完工驗收前，該洞段已襯砌混凝土段僅發現一處滲水點。
五、結束語
      通過我處在山西省萬家寨引黃工程北干線1#隧洞前期準備工程Ⅰ標支（北）01-2洞段的施工實踐證明：對于低水頭、洞壁滲漏水洞段的堵水可以選擇固結灌漿堵水方案進行處理。該方案與超前預注漿堵水方案相比，具有操作簡單、節約施工成本、不占直線工期的優點，并且灌漿效果良好。