论文部分内容阅读
[摘 要]随着水利水电工程的发展，对其工程的施工技术也提出了更高的要求，因此，在工程施工中一定要做好施工技术工作，保证水利水电工程的顺利实施。在现代水利水电工程中，隧洞灌浆技术是水利枢纽对基础工程处理的一种重要方法之一。下面是对水利工程中压力隧洞型式的研究；同时，本文也阐述水工隧洞回填及固结灌浆施工技术的应用及方法。
[关键词]水工隧洞 水工压力隧洞 无衬砌压力隧洞 隧洞灌浆
中图分类号：TQ172.73 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0472―01
前言
近年来，我国的水利水电建筑工程不断增加，并且逐渐跟上了时代的步伐，其建设取得了一定的成就。在水利水电建筑施工中，施工技术管理占据着很重要的地位，因此，研究水利水电工程施工技术有着很重要的意义，对工程的长远发展有着很重要的作用。
1、对水利工程中压力隧洞型式的研究
1.1 选择压力隧洞型式的前提
设计压力隧洞的主导思想：是保证能将水压力引起的荷载尽可能大的部分（最好是全部）传递给周围的山岩岩体。高水头隧洞推广采用无承力衬砌型式，在岩石破碎地段建造的混凝土或钢筋混凝土衬砌，旨在用来保证隧洞开挖和运行时岩体的稳定性，并不承受水压力。这种观点是基于对现实情况的考虑——混凝土或钢筋混凝士衬砌不可能承受很大的拉应力，衬砌中裂缝的形成，促使将水压力的主要部分传递给岩体，而衬砌材料则只能为该隧洞段创造有利的水力学条件，并在某种程度上减少其渗流量。在隧洞泄空的情况下，则恰恰相反，裂缝闭合，衬砌结构能承受山岩的压力。在设计时，考虑这一实际情况，就有可能采用更经济的结构。
1.2无衬砌压力隧洞的最小埋深分析
压力隧洞的最小埋深指的是，若能将隧洞内的水压力荷载传递到山岩岩体，而不致引起岩石滑移或涌水的危险，则隧洞距地表面的距离，即为压力隧洞的最小埋深。实际上，是指无衬砌压力隧洞的最小允许埋设深度。下面以某埋深不大的压力隧洞附近山岩岩体应力——变形状态的分析成果，作为具体实例进行研究。该压力隧洞内径9.5m，水头为160m（P=1.6MPa），穿越一段地形低洼地段。隧洞在地形低洼地段的最小埋深（至隧洞的顶拱）为36m。该洼地是一个山谷隘口，两侧与水平面的坡度分别为26°和46°。山岩岩体由弱泥质密实的层状石灰岩组成，层厚0.4m～0.8m。岩层隧洞轴线对水平面的倾角为6°，在垂直于隧洞纵轴的平面内，岩层对水平面的倾角为65°。
在研究的主要部份，考虑隧洞衬砌不承受水压力，而将水压力全部传递给岩体。也不考虑隧洞衬砌附近岩石灌浆区的存在--岩石灌浆区拟作为安全余量。各种计算情况下的塑性变形区的范围（即隧洞最小埋深段，岩石中可能的裂缝开展区）。数值研究成果的分析表明，在隧洞内的水压力作用下，岩石中可能发生破坏区的大小，由岩体的应力状态决定，而与岩石的强度指标无关。然而，有理由作出推测；与计算情况相比，从定性上讲，所进行的岩石灌浆多少会减少可能破坏区的范围。增加隧洞的埋深，将导致塑性变形区范围缩小，并使其尺寸稳定在距开挖轮廓线1.3m～1.5m范围内（岩石强度参数值为零时，则为2.5m）。
对数值研究结果，其中包括一些中间性资料（利用初始应力法的特有加速方案得到的非线性解，在某种程度上使岩体加载）进行的分析表明，使很大范围的岩体参加受力，在水压力的作用下，开挖轮廓内的岩体将发生应力重分配现象。岩石可能破坏区的大小，不允许根据弹性问题的解答结果进行评估（例如，采用拉应力区等同于可能破坏区），因为随着破坏区的发展，将会大大改变岩石的应力状态。因此，在此情况下，破坏区将停止发展，在比这更大的水压力作用下，达到平衡状态，这可以由弹性问题求解。
2、水工隧洞回填及固结灌浆施工技术深层次探讨
隧洞灌浆基础防渗处理技术，在水利工程隧洞灌浆施工过程中效果非常明显，适应性强。由于水泥灌浆的效果比较可靠，成本比较低廉，结石强度不高，故多用于砂砾层的防渗灌浆。
隧洞回填及固结灌浆施工
2.1施工技術设计要求
2.1.1钻头
根据设计要求，隧洞灌浆施工中，手风钻和B100潜孔钻孔径40mm，钻头直径取38mm，2PC型地质钻机-孔径75～110mm，钻头直径取80mm。
2.1.2垂直度
施工前应用水平尺、经纬仪检验校正。使钻杆垂直，垂直度误差不得大于2‰。
2.1.3浆液配制
灌浆浆液采用425#抗硫酸盐水泥，通过80mm方孔筛的筛余量小于2%，拌浆桶采用高速搅拌机，转速为1 400转/min的速度，储浆桶采用YGJ-340型双层立式搅拌机，高速搅拌机内水泥浆液应筛后放入低速搅拌桶内使用，浆液浓度采用重量比为3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1共6个比级，通过计算确定各比级的浆液配合比，施工中为计量准确，同时便于施工，水泥应以整袋加入，不足整袋应以台秤称量。
水泥浆液的配制应严格控制水灰比，施工中可根据土层性质及室内实验数据初步确定，然后根据现场施工情况修正。本工程施工回填灌浆采用0.5∶1；固结灌浆采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1；均满足设计要求。
2.2施工工艺
隧洞灌浆—表孔溢洪洞灌浆工程：本着“先回填，后固结”的原则。先进行洞顶回填灌浆施工，待回填灌浆施工结束并经质量检查验收后，再进行该部位的固结灌浆施工。
2.2.1回填灌浆设计的施工技术要求及规范原则
回填灌浆采取“推赶式灌浆法”，从下游向上游逐排施工，在同排上分两序进行，即先Ⅰ序，后Ⅱ序。在表孔溢洪洞的顶拱处加密深入基岩10cm的回填灌浆孔。孔排、距为1.5m×1.5m，矩形布置；防渗标准均满足设计规范要求。
2.2.2固结灌浆的设计施工技术要求及规范原则
在表孔溢洪洞拱形一周布置固结灌浆孔，孔排、距为3.0m×3.0m；孔深深入基岩4m，矩形布置；防渗标准均满足设计规范要求。固结灌浆施工依据“环间分序，环内加密”的原则，从下游向上游隔排施工。环间分两序，环内分两序，即先进行Ⅰ序环的Ⅰ序孔，然后进行Ⅰ序环的Ⅱ序孔，再进行Ⅱ序环的Ⅰ序孔，最后进行Ⅱ序环的Ⅱ序孔施工。
2.2.3回填灌浆孔施工工艺流程
布孔—钻孔—钻孔冲洗—灌浆—封孔
2.2.4固结灌浆孔施工工艺流程
布孔—钻孔—钻孔冲洗—压水试验—灌浆—封孔
2.3施工质量保证措施
2.3.1浆液质量控制
灌浆施工前，应对水泥进行检验，检验结果应满足规范要求。灌浆施工过程中，还应随时抽检，受潮结块的水泥不能用于灌浆；同时还应抽测浆液的比重，采用经检验合格的液体密度计进行检测，不符合要求的水泥浆不能用于灌浆。
2.3.2灌浆方法及灌浆压力
灌浆采用孔口循环、孔内纯压式的方法进行全孔一次性灌浆法，灌浆机采用BW-250型泥浆泵压送浆液。止浆塞采用挤压式机械塞，灌浆管采用高压钢编管。灌浆压力按设计及规范要求执行，回填灌浆采用0.3～0.4MPa；固结灌浆采用0.3～0.5MPa。
3、结语
水利水电是一种可再生能源，而且安全无污染，其应用为社会的进步以及经济的发展作出了很大的贡献。在水利水电工程中，技术是工程建设的根本与关键，因此，一定要做好施工技术工作，保证水利水电工程可以顺利的实施。水利水电工程的施工技术直接关系着工程能否顺利完成，只有在施工中将技术管理工作做好，才能协调好各方面的工作，从而使整个水利水电工程提升到一个质的高度。
[关键词]水工隧洞 水工压力隧洞 无衬砌压力隧洞 隧洞灌浆
中图分类号：TQ172.73 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0472―01
前言
近年来，我国的水利水电建筑工程不断增加，并且逐渐跟上了时代的步伐，其建设取得了一定的成就。在水利水电建筑施工中，施工技术管理占据着很重要的地位，因此，研究水利水电工程施工技术有着很重要的意义，对工程的长远发展有着很重要的作用。
1、对水利工程中压力隧洞型式的研究
1.1 选择压力隧洞型式的前提
设计压力隧洞的主导思想：是保证能将水压力引起的荷载尽可能大的部分（最好是全部）传递给周围的山岩岩体。高水头隧洞推广采用无承力衬砌型式，在岩石破碎地段建造的混凝土或钢筋混凝土衬砌，旨在用来保证隧洞开挖和运行时岩体的稳定性，并不承受水压力。这种观点是基于对现实情况的考虑——混凝土或钢筋混凝士衬砌不可能承受很大的拉应力，衬砌中裂缝的形成，促使将水压力的主要部分传递给岩体，而衬砌材料则只能为该隧洞段创造有利的水力学条件，并在某种程度上减少其渗流量。在隧洞泄空的情况下，则恰恰相反，裂缝闭合，衬砌结构能承受山岩的压力。在设计时，考虑这一实际情况，就有可能采用更经济的结构。
1.2无衬砌压力隧洞的最小埋深分析
压力隧洞的最小埋深指的是，若能将隧洞内的水压力荷载传递到山岩岩体，而不致引起岩石滑移或涌水的危险，则隧洞距地表面的距离，即为压力隧洞的最小埋深。实际上，是指无衬砌压力隧洞的最小允许埋设深度。下面以某埋深不大的压力隧洞附近山岩岩体应力——变形状态的分析成果，作为具体实例进行研究。该压力隧洞内径9.5m，水头为160m（P=1.6MPa），穿越一段地形低洼地段。隧洞在地形低洼地段的最小埋深（至隧洞的顶拱）为36m。该洼地是一个山谷隘口，两侧与水平面的坡度分别为26°和46°。山岩岩体由弱泥质密实的层状石灰岩组成，层厚0.4m～0.8m。岩层隧洞轴线对水平面的倾角为6°，在垂直于隧洞纵轴的平面内，岩层对水平面的倾角为65°。
在研究的主要部份，考虑隧洞衬砌不承受水压力，而将水压力全部传递给岩体。也不考虑隧洞衬砌附近岩石灌浆区的存在--岩石灌浆区拟作为安全余量。各种计算情况下的塑性变形区的范围（即隧洞最小埋深段，岩石中可能的裂缝开展区）。数值研究成果的分析表明，在隧洞内的水压力作用下，岩石中可能发生破坏区的大小，由岩体的应力状态决定，而与岩石的强度指标无关。然而，有理由作出推测；与计算情况相比，从定性上讲，所进行的岩石灌浆多少会减少可能破坏区的范围。增加隧洞的埋深，将导致塑性变形区范围缩小，并使其尺寸稳定在距开挖轮廓线1.3m～1.5m范围内（岩石强度参数值为零时，则为2.5m）。
对数值研究结果，其中包括一些中间性资料（利用初始应力法的特有加速方案得到的非线性解，在某种程度上使岩体加载）进行的分析表明，使很大范围的岩体参加受力，在水压力的作用下，开挖轮廓内的岩体将发生应力重分配现象。岩石可能破坏区的大小，不允许根据弹性问题的解答结果进行评估（例如，采用拉应力区等同于可能破坏区），因为随着破坏区的发展，将会大大改变岩石的应力状态。因此，在此情况下，破坏区将停止发展，在比这更大的水压力作用下，达到平衡状态，这可以由弹性问题求解。
2、水工隧洞回填及固结灌浆施工技术深层次探讨
隧洞灌浆基础防渗处理技术，在水利工程隧洞灌浆施工过程中效果非常明显，适应性强。由于水泥灌浆的效果比较可靠，成本比较低廉，结石强度不高，故多用于砂砾层的防渗灌浆。
隧洞回填及固结灌浆施工
2.1施工技術设计要求
2.1.1钻头
根据设计要求，隧洞灌浆施工中，手风钻和B100潜孔钻孔径40mm，钻头直径取38mm，2PC型地质钻机-孔径75～110mm，钻头直径取80mm。
2.1.2垂直度
施工前应用水平尺、经纬仪检验校正。使钻杆垂直，垂直度误差不得大于2‰。
2.1.3浆液配制
灌浆浆液采用425#抗硫酸盐水泥，通过80mm方孔筛的筛余量小于2%，拌浆桶采用高速搅拌机，转速为1 400转/min的速度，储浆桶采用YGJ-340型双层立式搅拌机，高速搅拌机内水泥浆液应筛后放入低速搅拌桶内使用，浆液浓度采用重量比为3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1共6个比级，通过计算确定各比级的浆液配合比，施工中为计量准确，同时便于施工，水泥应以整袋加入，不足整袋应以台秤称量。
水泥浆液的配制应严格控制水灰比，施工中可根据土层性质及室内实验数据初步确定，然后根据现场施工情况修正。本工程施工回填灌浆采用0.5∶1；固结灌浆采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1；均满足设计要求。
2.2施工工艺
隧洞灌浆—表孔溢洪洞灌浆工程：本着“先回填，后固结”的原则。先进行洞顶回填灌浆施工，待回填灌浆施工结束并经质量检查验收后，再进行该部位的固结灌浆施工。
2.2.1回填灌浆设计的施工技术要求及规范原则
回填灌浆采取“推赶式灌浆法”，从下游向上游逐排施工，在同排上分两序进行，即先Ⅰ序，后Ⅱ序。在表孔溢洪洞的顶拱处加密深入基岩10cm的回填灌浆孔。孔排、距为1.5m×1.5m，矩形布置；防渗标准均满足设计规范要求。
2.2.2固结灌浆的设计施工技术要求及规范原则
在表孔溢洪洞拱形一周布置固结灌浆孔，孔排、距为3.0m×3.0m；孔深深入基岩4m，矩形布置；防渗标准均满足设计规范要求。固结灌浆施工依据“环间分序，环内加密”的原则，从下游向上游隔排施工。环间分两序，环内分两序，即先进行Ⅰ序环的Ⅰ序孔，然后进行Ⅰ序环的Ⅱ序孔，再进行Ⅱ序环的Ⅰ序孔，最后进行Ⅱ序环的Ⅱ序孔施工。
2.2.3回填灌浆孔施工工艺流程
布孔—钻孔—钻孔冲洗—灌浆—封孔
2.2.4固结灌浆孔施工工艺流程
布孔—钻孔—钻孔冲洗—压水试验—灌浆—封孔
2.3施工质量保证措施
2.3.1浆液质量控制
灌浆施工前，应对水泥进行检验，检验结果应满足规范要求。灌浆施工过程中，还应随时抽检，受潮结块的水泥不能用于灌浆；同时还应抽测浆液的比重，采用经检验合格的液体密度计进行检测，不符合要求的水泥浆不能用于灌浆。
2.3.2灌浆方法及灌浆压力
灌浆采用孔口循环、孔内纯压式的方法进行全孔一次性灌浆法，灌浆机采用BW-250型泥浆泵压送浆液。止浆塞采用挤压式机械塞，灌浆管采用高压钢编管。灌浆压力按设计及规范要求执行，回填灌浆采用0.3～0.4MPa；固结灌浆采用0.3～0.5MPa。
3、结语
水利水电是一种可再生能源，而且安全无污染，其应用为社会的进步以及经济的发展作出了很大的贡献。在水利水电工程中，技术是工程建设的根本与关键，因此，一定要做好施工技术工作，保证水利水电工程可以顺利的实施。水利水电工程的施工技术直接关系着工程能否顺利完成，只有在施工中将技术管理工作做好，才能协调好各方面的工作，从而使整个水利水电工程提升到一个质的高度。