富水引水隧洞二次衬砌注浆技术的改进

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摘要常规工艺弊端 在当前富水引水隧洞二次衬砌结构施工中,拱顶带模注浆工艺较为常用。然而,此工艺存在一些不容忽视的弊端,二衬脱空以及混凝土裂缝等问题屡见不鲜。在实际工程操作中,一般是在二次衬砌台车上预先固……

常规工艺弊端

在当前富水引水隧洞二次衬砌结构施工中,拱顶带模注浆工艺较为常用。然而,此工艺存在一些不容忽视的弊端,二衬脱空以及混凝土裂缝等问题屡见不鲜。在实际工程操作中,一般是在二次衬砌台车上预先固定几根RPC注浆管道,待二衬混凝土灌注完成约2小时后,通过这些注浆管道实施回填注浆,期望以此提升二次衬砌结构的使用性能。该工艺的核心是增大注浆压力,但当应用于渗水严重且地质状况复杂的工程时,极易引发一系列负面问题。比如,会使二次衬砌结构厚度过度增加,可能导致结构遭到破坏,或者出现浆液过量从而封堵排水盲管等情况。最终结果是隧洞结构的防渗效果大打折扣,对工程质量产生严重的不良影响。

纵向退管带模注浆工艺

针对上述问题,隧洞拱部采用纵向退管带模注浆工艺来对二次衬砌混凝土进行注浆。这一工艺能够在保证二衬结构完整性的前提下,降低结构缺陷修复成本,切实保障二衬结构质量,为引水隧洞的正常运行奠定坚实基础。

在具体应用纵向退管带模注浆工艺时,需要遵循特定的操作步骤。首先,要设置纵向排气管和注浆钢管,并且确保注浆钢管与退管注浆机之间实现有效连通,设置顺序是先安装钢管,再安装排气管。当二次衬砌混凝土注浆施工接近尾声时,启动退管注浆机器,此举可有效避免二衬混凝土出现脱空等问题。之后,逐渐旋转钢管结构,这样做既能防止管道与混凝土相互粘结,又能保证管道的顺直度。在混凝土灌注施工结束大约1小时后,便可开展注浆施工。在整个注浆施工过程中,退管注浆机持续进行退管操作。 纵向退管带模注浆工艺通过优化注浆流程和操作方式,有望解决常规工艺存在的弊端,提升富水引水隧洞二次衬砌结构的施工质量和防渗性能。

注浆施工关键要素

1、施工平台及安装

为方便工作人员施工,需搭建一个尺寸为200cm×200cm的操作平台。在防水板铺设完毕后,开始安装Φ42mm的PVC花管,此花管需提前钻孔。管身设置梅花型溢浆孔,纵向间距为200mm,溢浆孔径为2mm。选用100mm×400mm的长方形防水板作为固定条,在拱顶部位,通过固定条将注浆管及排气管焊接固定。两根管的间距为40mm,固定条的间距不大于800mm。同时,在拱顶利用固定条焊接固定注浆管,其孔直径为6mm,间距为25cm。花管沿隧洞拱顶中线布置,在注浆过程中起到排气作用。花管设置时要与防水板保持一定间距,且保证花管打孔一侧外部尽量少受障碍物阻挡,以确保排气顺畅。设置一根沿隧洞中线方向推进、位于隧洞拱顶的平直Φ42mm钢管。在二次衬砌混凝土施工时,若附近存在钢筋结构,可将钢管与附近钢筋就近绑扎,如图5所示;也可以吊环为着力点绑扎固定注浆管道,如图6所示。若二次衬砌施工区域周围无钢筋结构,则可在前一组二次衬砌混凝土结构中插入一根Φ14mm的钢筋,用于悬挂注浆钢管远端。

2、灌注浆液配合比

经过试验,最终确定了灌注浆液的最优配合比,按照该配合比所得浆液固化后,混凝土强度等级可达C40级。合适的灌注浆液配合比是保证注浆质量和二次衬砌结构强度的关键因素。

3、新旧注浆工艺应用效果差异

分别运用常规工艺和纵向退管带模注浆工艺对隧洞720m试验段进行施工。施工结束后对二次衬砌结构进行质量检测,结果表明,采用纵向退管带模注浆工艺的试验段仅出现3处微小孔洞缺陷,而采用传统工艺的720m试验段,二次衬砌混凝土结构中的空洞多达29处。这充分说明纵向退管带模注浆工艺能有效减少隧洞二次衬砌混凝土脱空病害,应用效果显著优于常规工艺。与常规工艺相比,纵向退管带模注浆工艺在应用过程中,各项关键工艺由相应设备支持,自动化程度较高,对人力资源的依赖程度较低。施工人员操作更为便捷,且施工完成后二次衬砌结构质量更高。在施工过程中还发现,当二次衬砌混凝土封顶灌注完成1.5h后开展注浆施工,将注浆压力限制在0.3MPa,单次退管长度调整为0.3m时,注浆效果可进一步提高。这些参数的优化为纵向退管带模注浆工艺的更好应用提供了依据。 纵向退管带模注浆工艺在施工平台及安装、灌注浆液配合比以及应用效果等方面展现出独特优势,对提升富水引水隧洞二次衬砌结构质量具有重要意义。