[发明专利]输水隧洞钢衬底部接触灌浆布置结构及其进行灌浆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输水隧洞钢衬底部接触灌浆布置结构及其进行灌浆的方法，适用于水利水电工程。

背景技术

水利水电工程的输水隧洞，在遇到特殊地形或地质条件的情况下，通常采用埋藏式的钢衬结构设计，以达到承载或防渗等目的。为实现钢衬与围岩的联合承载，钢衬外壁与围岩之间采用混凝土回填，将钢衬承担的荷载一部分传递给围岩。同时，为提高钢衬结构抗外压稳定的能力，通常在钢衬外壁设置加劲环，间距一般1.0～1.5m。为提高混凝土的回填密实程度，在加劲环上设置窜浆孔。

从目前国内平均先进的施工水平以及多数工程实例来看，在回填混凝土浇筑完成60天后，经敲击检查，钢衬底部脱空现象仍较为普遍，且脱空区域面积大于0.5～1.0m²的也不在少数。从确保钢衬结构安全的角度考虑，需要进行钢衬底部的接触灌浆。目前接触灌浆设计通常有以下几种方式：

(1)钢衬底板预设系统接触灌浆孔，间距一般3.0m。这种方式适用在低合金钢(标准抗拉强度小于540N/mm²)中，如16MnR、Q345等水利水电工程钢衬常用钢材。由于脱空部位、数量无法准确预测，因此预留的接触灌浆孔与脱空区域的吻合性较差，存在预留孔部位密实、而无预留孔部位却脱空的现象，因而预留接触灌浆孔的效果不佳，且由于系统开孔，造成后期封堵工程量大，增加了灌浆孔封堵渗(漏)水的概率，对工程安全不利。

(2)后期钻设接触灌浆孔。鉴于上述方式(1)中预留孔的吻合性较差，不少工程选择后期钻孔灌浆，适用在低合金钢(标准抗拉强度小于540N/mm²)中。钢衬外壁回填混凝土完成60天后，通过敲击或其他手段检查出底板脱空部位，采用磁座电钻在钢衬上钻设进浆孔和排气孔，孔径不小于12mm，然后进行接触灌浆。该方式虽然能够有针对性的对脱空区域进行灌浆，但当脱空数量较多时，其开孔、封孔数量仍然较多，同样也存在钢板钻孔封堵渗漏的风险。当钢板厚度大于30mm时，通常将钻孔直径加大至20～24mm，以实现接触灌浆作业，但施工仍有一定难度，且钢板厚度越大，钻孔封堵难度也加大。此外，当钻孔直径较大时，对钢衬本身有一定削弱，而又无法设置补强板，因此对结构不利。

(3)底板采用预埋接触灌浆管。这种方式的适用性不受钢材强度限制，且高强钢如600MPa级、800MPa级钢，为避免焊接应力和焊缝裂纹，通常是不允许在钢衬上开孔的，因此对于高强钢的钢衬底板，则只能事先预埋接触灌浆管。该方式沿钢衬底板每隔2.0～3.0m预埋一个灌浆盒，并将2～3个灌浆盒串联在一根灌浆管上，灌浆管引出回填混凝土浇筑仓面外。由于接触灌浆需要等混凝土浇筑完成60天后才能进行，为保证施工进度，引出的接触灌浆预埋管数量多、管段长，对施工干扰较大，也不经济，而且灌浆效果不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提出一种便捷、安全、可靠性高的输水隧洞钢衬底部接触灌浆布置结构及其进行灌浆的方法，其预埋管数量少，工程费用节省，施工工艺简单，对施工没有干扰，可提高接触灌浆的效果及质量，具有明显的工程效益。

本发明所采用的技术方案是：一种输水隧洞钢衬底部接触灌浆布置结构，所述输水隧洞采用埋藏式的钢衬结构，钢衬外壁与围岩之间以混凝土回填，所述钢衬外壁每隔一段设置一道加劲环，加劲环上设有若干窜浆孔，其特征在于：需接触灌浆的隧洞以每30～50m为一个灌浆段，每个灌浆段内，紧贴钢衬底板外壁通长敷设进浆管并均从加劲环上的窜浆孔穿过；每个灌浆段内，每5～8m设置一根排气兼回浆管，该排气兼回浆管的端部5～8m范围设为花管段，花管段均从加劲环上的窜浆孔穿过。

所述钢衬底板上开有预留孔，每个预留孔对应于每根排气兼回浆管的尾端。

所述进浆管为聚氯乙烯材料的FUKO管；所述排气兼回浆管采用Φ25～Φ32的无缝钢管。

一种输水隧洞钢衬底部接触灌浆布置结构进行灌浆的方法，包括步骤：

1、进浆管的埋设：取30～50m为一个灌浆段，每个灌浆段内，紧贴钢衬底板外壁通长敷设进浆管，进浆管均从加劲环底部的窜浆孔中穿过；

2、排气兼回浆管的埋设：每个灌浆段内，每5～8m设置一根排气兼回浆管，端部5～8m为花管段，花管段从加劲环底部的窜浆孔内穿过；所述花管段至少每隔50cm设置一个Φ8mm的钻孔，钻孔孔位均朝上且布置在一条直线上；

3、预埋管的引出：对于高强钢衬，进浆管和排气兼回浆管均从最近的临空面引出。

本发明另一种输水隧洞钢衬底部接触灌浆布置结构进行灌浆的方法，包括步骤：