论固结灌浆堵水技术在实践中的应用 
      水工隧洞地下水主要是孔隙潜水、基岩裂隙水、雪山融水和大气补给水。其特点是：
      （1）地下水丰富，补给来源稳定；
      （2）地下水以裂隙水为主，压力高、流量大；
      （3）涌水有很大的随机性，但总体上呈现的出水规律是从滴水、线性渗水、涌水到喷水渐变的、有预兆的、可探测和可预防的；
      （4）水温低，相对稳定在3～4℃之间。隧洞涌水造成开挖施工作业条件恶劣，严重影响工程进度及质量，这些涌水洞段，后期支护(喷混凝土或衬砌)更无法施工，同时大量长期的排水也显著地增大施工费用。因此，在施工过程中业主一般要求对渗、涌水洞段进行堵漏灌浆。本文针对引黄北干线支（北）01-2洞段的固结灌浆堵水方案进行分析与阐述，以期对类似情况的堵水方案有一个借鉴与参考作用。


      一、工程概况
      由我第五工程处承建的山西省万家寨引黄工程北干线1#隧洞支(北)01-2施工段，桩号为北5+481.241～北5+929.421，是引黄北干线前期准备工程主洞试验洞段的一部分，设计为无压隧洞，圆形断面，衬砌后内径为4.10m，设计引水流量为22.2m3/s。
      该洞段基岩段（桩号：北5+481 .241～北5+710）地层为寒武系中统张夏组二段(∈2Z2)，围岩岩性为薄层浅灰色泥质条带灰岩，泥质条带为黄色，局部夹有黄绿色泥灰岩；中厚层灰色灰岩，局部夹黄色泥质条带，呈强风化状。岩层产状:1.走向SN，倾向W，倾角18°；2. 走向NW330°,倾向NE,倾角4°，围岩类别为Ⅴ类。桩号北5+615发育一条逆断层，走向NE65°，倾向SE，倾角71°，断距不详，破碎带宽度1.2m左右，其内为碎石夹泥，桩号北5+659发育一条逆断层，其走向为NE58°,倾向NW，倾角86°，断距不详，破碎带宽度1.0m左右，内为碎石夹泥，密实程度一般。同时该段围岩在开挖过程中出现大量的涌水现象。
      为确保施工安全，保证施工质量，我们根据本洞段的工程地质情况，本着“安全第一，节约成本”的原则对该洞段的渗、漏水处理方案作了详细的对比和分析，最后选定了固结灌浆堵水方案。下面就该方案的选择过程及具体施工方法作一简述。
      二、堵水方案的对比分析
      支（北）01－2洞段在开挖到桩号5+515之前日渗水量为2000m3左右，从桩号5+515之后渗漏水增大，至桩号5+550时，日渗水量高达4500m3左右。这样大的渗、漏水给我部的石方洞挖造成很大困难，更重要的是造成下一步一次支护及混凝土二次衬砌工作无法开展。
      当时的情况是：该洞段石方洞挖总计约为150m，已开挖70m，还剩余的80m主洞约需50天就可完成。如果不及时进行堵水灌浆将水堵住，待剩余80m石洞开挖完后，土洞就无法进行开挖，因为根据设计图纸和技术规范的要求，岩石洞段的渗漏水是绝不允许流入土洞的。再则若当时不开始堵水灌浆，待剩余80m岩石洞段完成后再开始堵水灌浆，从时间上讲来不及，因为堵水灌浆需要较长的时间，到那时就要推迟土方洞挖。另一方面，如果这样大的渗漏水不堵住，该洞段混凝土二次衬砌也无法进行，质量根本无法保证。因此支（北）01-2的渗漏水处理势在必行。
     根据设计图纸提供的堵水方法及我局多年来的实际堵水灌浆的经验，再结合支（北）01-2主洞渗漏水的实际情况，我们认为设计图纸中提供的超前预注浆的办法不宜用于本洞段。理由是：依据设计图纸有关规定，采用“超前预注浆”方案的前提条件是：高外水洞段先打超前钻水孔，若单孔涌水量大于10m3/h或一条裂隙出水量大于5m3/h，此洞段应进行预注浆。根据观测，该洞段渗漏水不是发生在一个或几个渗漏点上，而是从开挖起始桩号北5+481.241开始至当时的开挖掌子面约70m长度隧洞底拱都在向外渗水，况且洞内外水头也仅有10~20m，不属于高外水头。
      从当时我部支（北）01-2洞段的实际渗、漏水情况看，宜采用“固结灌浆堵水”的施工方案进行堵水。
      三、“固结灌浆堵水”施工方法
      该洞段“固结灌浆堵水”施工，采用“环间分序，环内加密”的原则，对个别渗透性比较强的地方采取加密孔的方法，有关技术参数：钻孔深度深入基岩3m，水灰比及灌浆压力根据堵水灌浆情况调整，对个别涌水量较大的孔加4%的水玻璃。由于该洞段渗漏水均在洞身的下半圆部分，而且大部分在隧洞底部，所以我们在进行灌浆时首先灌洞身的下半圆，下半圆灌浆完毕，若上半圆不漏水，堵水灌浆就结束。否则，上半圆也进行灌浆堵水。


      “堵水灌浆”施工采取洞内制浆的办法，钻孔采用YT28气腿式手风钻钻孔，钻头采用φ50mm的合金钻头，孔深3m，孔径为φ54mm；灌浆采用1台200×1型浆液快速搅拌机制备浆液、1台UB3C型输浆泵灌浆。
      堵水灌浆孔采用“单孔全孔纯压式灌浆法”，其施工顺序为：先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。
      灌浆压力：一序孔灌浆压力采用0.8～1.0Mpa，二序孔灌浆压力采用1.0～1.5MPa。
      灌浆浆液：一般情况下，采用水灰比为0.5:1的水泥浆加4%的水玻璃浆液，可根据施工过程中的实际情况，在0.8:1及1:1之间进行调整。
      灌浆结束标准：在设计压力下，单位注入量不大于0.4L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。
灌浆时，当灌浆压力保持不变，注入率均匀减少；或者注入率不变，压力均匀升高时，灌浆工作持续下去，不得改变水灰比。当注入率很大而不见减少时，可采用“定量供浆、间隙灌浆”的方式处理，在水泥干料灌入5t后暂停灌浆，间隙时间不少于12h，然后重新扩孔，继续灌注。当“定量供浆、间隙灌浆”的处理方式无效后，可进行双浆液灌注。灌浆过程中安排专人测定浆液比重，详细记录灌浆情况，并作好记录。
堵水灌浆孔在灌浆结束后进行闭浆待凝，待凝时间不超过4h。闭浆结束后，孔口的空腔采用水泥砂浆人工封填密实、抹平。最后割除露出表面的灌浆管。
      四、灌浆效果
      本次固结灌浆堵水从2004年6月9日开始，至2005年4月21日全部完成。共分5个单元进行了灌浆，累计完成钻孔351个，钻孔总长1081.57m，灌注水泥量总计为856.35t，水玻璃消耗2.56t。灌浆完成后，钻设检查孔18个，分别进行了压水试验，检查结果均满足水工技术规范要求（即：透水率≤3lu），并且洞内日渗水量由原来的4500m3/日降至700m3/日左右，确保了工程的顺利进行，使一次支护及混凝土二次衬砌的质量得到保障，至2007年5月完工验收前，该洞段已衬砌混凝土段仅发现一处渗水点。
五、结束语
      通过我处在山西省万家寨引黄工程北干线1#隧洞前期准备工程Ⅰ标支（北）01-2洞段的施工实践证明：对于低水头、洞壁渗漏水洞段的堵水可以选择固结灌浆堵水方案进行处理。该方案与超前预注浆堵水方案相比，具有操作简单、节约施工成本、不占直线工期的优点，并且灌浆效果良好。