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钻孔灌浆及基础处理工程施工方法说明.doc
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1、钻孔、灌浆及基础解决工程施工方法说明及附图19钻孔、灌浆及基础解决工程9.1 工程概况本章施工内容为关州水电站发电引水洞、调压室、压力管道、电站厂房等工程的回填灌浆、接缝灌浆、固结灌浆及灌注桩施工。其内容涉及: 钻孔:涉及勘探孔、灌浆孔、灌注桩钻孔,以及钻孔和灌浆所需进行的钻孔冲洗、压水实验、灌浆前孔口加塞保护等所有钻孔作业。 灌浆:水泥灌浆水泥灌浆合用的范围为固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆。 钻孔、灌浆的范围完全取决于实际碰到的地质条件。当碰到地质条件改变,按监理人定期发布的关于钻孔、压水实验、灌浆的告知执行。当遇不良坝基地质条件或砼建筑物出现缺陷需进行化学灌浆时,按监理人指示进行化灌。钻孔灌
2、浆及灌注桩总工程量见表9.1-1所示。 表9.1-1 钻孔灌浆及灌注桩工程量表9.2 工程地质9.2.1引水隧洞工程地质条件引水隧洞(引17+000.00017+727)及调压室段山体较浑厚,地表高程2200m2600m,隧洞顶板埋深100m700m,侧向水平埋深除进口傍河段、个别傍山段为80 m200m外,其余段为300m700m。引水线路沿线从上游至下游与小金河垂直的冲沟较发育,其中较大的冲沟有梅龙沟和鹅狼沟。沟内均常年有流水,沟底被冲洪积物覆盖,沟底高程分别为2122m2194m和2023m2192m,跨沟段洞室垂直埋深约52m110m。该段引水线路位于扎科断裂中路背斜南西侧,下游距关州
3、电站厂址约730m。产状N65?W/NE(S)60?80?,与洞轴线近于直交。北西斜交于水子断裂(F10),工区延伸长度大于21KM。该断裂系由多条断层组成的宽约120m150m断裂带,两盘岩层均由志留系组成,上盘岩层直立、倒转,下盘次级褶皱发育,破碎带宽30m100m,断距大于500m,为压扭性断裂。 9.2.2 调压井工程地质条件调压井位于厂房后坡条形山脊垭口上游约320m外侧坡陡崖脚地形稍缓处,井中心相应地面高程2280m,与厂房相对高差为423m,地形坡度50?65?。基岩为二云片岩夹薄层石英或条带,强风化带下限埋深15m25m,弱风化带下限埋深20m30m,岩类别以1类为主。9.2.
4、3 压力钢管段工程地质条件压力管道位于调压井以下阶梯状陡坡地段,地表大部分基岩裸露,上部为二云片岩夹薄层石英或条带,下部为石榴二云(英)片岩夹角闪片岩。其中洞内埋管段重要穿越二云片岩夹薄层石英或条带和石榴二云(英)片岩夹角闪片岩,洞室埋深82m160m,围岩类别为类。洞顶岩石因各结构面的切割组合易形成不稳定楔形体,下平段后段(0+300.670+335.46)位于厂房场地下,埋深8.5m12m,地表土层厚5m19m,地下水位高于洞顶约2.75m,洞室大部分位于松散堆积层中。 9.2.4 发电厂房及防洪堤工程地质条件厂区布置于小金河右岸兴丹停车场上游侧S303公路边,厂房外侧紧靠主河道,小金河在
5、此呈弧行拐弯,河床高程1848m1850m,枯水期水面宽20m35m,水深约1.5m2m。公路宽7.5m,地面高程1857m1858m,高出河水面7m8m。场地公路内侧为崩坡积层,组成物质为孤块碎石夹沙壤土。公路及外侧为一新近人工堆积的孤块碎石土。防洪堤沿地面厂房外侧大体顺河布置,长约330 m,堤顶高程1856.75m,两端与岸坡相接。厂区地基向上游重要位于漂块,上部为卵石夹砂层中,向下游为强弱风化石榴二云(英)片夹角闪片岩。厂基附近漂块卵石夹砂层结构较密实,其承载力能满足规定,但该层透水性强,抗渗变形及抗冲刷能力较差,强风化石榴二云(英)片夹角闪片岩风化呈褐黄色碎石土状,结构松散,承载力较
6、低。防洪堤覆盖层厚22m50m ,从上至下依次为:漂块卵砾石夹层、孤块碎石夹沙壤土层,下伏基岩重要为二云片岩夹薄层石英脉或条带。9.3 灌浆工程特点、重点、难点及对策 9.3.1 重要工程特点 工程量大,施工点分散; 压力钢管段灌浆升压及变形观测的控制规定较高; 各灌浆工作面与其它施工互相干扰多,平行作业多。 9.3.2 工程难点、重点及对策 钻孔灌浆工程量大,施工机械设备多,廊道施工通道少,采用集中制浆,设中转站输浆,循环供浆的方法进行浆液的输送。 按施工工作面规定配备足够的施工人员及施工设备,并组织安排好施工人员及设备的调动,采用集中统一的管理方法。 钢衬段灌浆的压力控制:采用电感千分表、
7、千分表进行监测,安排负责人心的工作人员看守压力表。 9.4 施工布置 9.4.1 制浆系统根据现场地形条件和灌浆工程部位的分布,拟在现场布置2个集中制浆站。1#集中制浆站布置在引水洞出口底板,重要负责引水隧洞灌浆及调压井;2#集中制浆站布置在厂房右后侧,重要负责压力管道的灌浆。每个集中制浆站内设ZJ-400高速搅拌机1台,J-900储浆搅拌机1台,站内设临时性水泥仓库。制浆站用50mm架管搭设,上铺5cm厚的木板,四周边彩条布,顶部盖石棉瓦。钻孔灌浆施工通道采用各部位开挖、混凝土施工时的通道。制浆系统的重要布置形式见图9.4-1。9.4.2作业平台引水隧洞洞内成型断面均为圆型,考虑施工便利,钻
8、孔与灌浆施工采用钢管架搭设简易施工作业平台进行。 9.4.3 风、水、电风:使用开挖时的供风管道,用DN50管接入钻孔工作面。局部工程量少的地方采用移动式压风机进行供风。水:使用施工总布置中的供水系统,用DN50钢管接至各施工现场。电:采用开挖、砼浇筑所形成的系统。从各变压器的低压端接至工作面。洞内动力线与照明线分开。洞内风、水、电、排污管道都靠边布置。 9.4.4 排水、排污及时清理灌浆施工产生的废水、废浆液,保持工作面整洁。工作面设排污沟和集水坑(井), 淤积物用人工装编织带搬出,弃至监理人指定地点。在引水隧洞出口设立临时集水排污池,将工作面污水集中进行净化解决后排放。 9.4.5 通讯引
9、水隧洞与支洞中钻孔与灌浆施工通讯采用对讲机或电话机。 9.5 钻灌设备 9.5.1 钻孔设备根据不同部位钻孔形式及其入岩深度、底板压重砼厚度、洞内衬砌厚度等参数,回填灌浆选用YT28气腿式凿岩机及阿特拉斯D7液压钻钻孔,固结灌浆选用YG40导轨式凿岩机钻孔,勘探孔及检查孔选用XY-2PC地质钻机钻孔,接缝灌浆采用磁座电钻钻孔。 9.5.2 灌浆设备固结及接触灌浆采用ZJ-400高速搅拌机制浆,JJS-2型低速搅拌机配浆,BW-200型灌浆泵输浆和灌注,灌浆自动记录仪实时跟踪测记灌浆过程。 9.6 灌浆材料 9.6.1 水泥 根据施工图纸或监理人指示,选用灌浆用的水泥品种。用于回填灌浆的水泥强度
10、等级不低于32.5和固结灌浆的水泥强度等级不低于42.5。 施工过程中,监理人有权指示承包人采用细水泥或超细水泥等特种水泥,承包人不得拒绝,其引起的变更应按本招标文献协议条款的规定办理。 灌浆用的水泥必须符合规定的质量标准,不得使用受潮结块的水泥。水泥不存放过久,出厂期超过三个月的水泥不使用。 9.6.2 灌浆用水灌浆用水符合JGJ6389第3.0.4条的规定,制浆用水的温度不得高于40。 9.6.3 掺合料经监理人批准,可在水泥浆液中掺入砂、粘性土、粉煤灰和水玻璃等掺合料。各种掺合料质量符合DL/T5181-2023的规定,其掺入量通过实验拟定,并将实验成果报送监理人。 9.6.4 外加剂经
11、监理人批准,可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或批准的其它外加剂。各种外加剂的质量符合DL/T5181-2023的规定,其最优掺加量通过室内实验和现场灌浆实验拟定,并将实验成果报送监理人。所有能溶于水的外加剂均以水溶液状态加入。 9.6.5 化灌材料根据施工图纸或监理人指示选用合适的化学灌浆材料。 9.7 浆液配给及输送 9.7.1 制浆 材料称量误差小于5%,水泥等固相材料采用重量称量法。 纯水泥浆液搅拌时间:使用普通搅拌机时不得少于3min,使用高速搅拌机时不小于30S。浆液在使用前用筛过滤。从开始制备至用完的时间小于4h。所有拌和后2h内没有灌浆的浆液作废浆解决。 拌
12、制超细水泥浆液和稳定浆液,加入减水剂并采用高速搅拌机,高速搅拌机搅拌转速大于1200r/min(r为转动一周),搅拌时间通过实验拟定。细水泥浆液的搅拌,从制备至用完的时间小于2h。 集中制浆系统制备的水泥浆为0.5:1(水灰比)的纯水泥浆,输送浆液流速为1.42.0m/s,各灌浆点按来浆密度,根据各灌浆点的不同需要进行调制使用。浆液温度保持在540,低于或超过此标准作为废浆解决。 9.7.2 输浆各集中制浆站制的浓浆,分别采用BW-200灌浆泵配2管输送至不同工作面,输送浆液流速按1.42.0m/s控制。 9.8 回填灌浆9.8.1 回填灌浆工艺流程回填灌浆工艺流程见图9.8-1。图9.8-1
13、 回填灌浆工艺流程图9.8.2回填灌浆施工 9.8.2.1 钻孔 回填灌浆钻孔在衬砌砼达成70%的设计强度后进行。 隧洞回填灌浆采用YT-28手风钻钻孔。 所钻孔进一步岩石10cm,并测记混凝土厚度和空腔尺寸。 遇有围岩塌陷、超挖较大等情况时采用预埋灌浆管。 9.8.2.2 灌浆 回填灌浆按划分的灌浆区段分序加密进行,每一区段的端部封堵严密。自较低的一端开始向较高的一端推动。同一区段内的同顺序孔所有钻出后进行灌浆。 回填灌浆分两序施工,先施工序孔,再施工序孔。序孔与序孔分类编号,交替布置,序孔涉及顶孔。各顺序间隔不得小于48h。 灌浆前对衬砌砼的施工缝和砼缺陷等进行全面的检查,对也许漏浆的部位
14、进行解决。 采用纯压式灌浆法,灌浆压力为0.30.5Mpa,浆液水灰比为:一序孔可灌注水灰比0.6(或0.5):1的水泥浆,二序孔可灌注1:1和0.6(或0.5):1两个比级的水泥浆。空隙大的部位灌注水泥砂浆,掺砂量不大于水泥重量的200%,或按监理人指示进行。9.8.2.3 结束标准与封孔在规定的压力下,采用灌浆孔注入率不大于1L/min后,继续灌注90min即可结束。灌浆结束后,先关闭孔口闸阀,再停泵,待孔内浆液初凝后才拆除孔口闸阀。所有的灌浆孔和检查孔在灌浆作业结束后,一方面割除露出衬砌混凝土表面的埋管,清除孔内集水和污物,采用灌浆法(水:灰:砂=0.5:1:1的砂浆)将钻孔封堵密实,孔
15、口用干硬性砂浆抹平。 9.8.2.4 质量检查 回填灌浆质量检查在该部位灌浆结束7天后进行。灌浆结束后,应将灌浆记录有关资料提交监理人,以便拟定检查孔孔位。检查孔应布置在脱空较大、串浆孔集中及灌浆情况异常的部位。检查孔的数量为灌浆孔总数的5%。 采用钻孔注浆法进行回填灌浆质量检查,向孔内注入水灰比2:1的浆液,在规定压力下,初始10min内注入量不超过10L,即为合格。 检查孔钻孔注浆结束后,采用水泥砂浆将钻孔封堵密实,并将孔口压抹平整。 9.8.3 特殊情况解决 空腔较大位置或塌方段预埋灌浆管,每个区埋设2-4根灌浆管。以利于排气排水。 灌浆过程中如发现漏浆,根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、
16、加浓浆液、减少压力、间歇灌浆等方法解决。但解决方法报监理人审批或遵照监理人的指令进行。 灌浆过程中发生与其它孔串浆,等被串孔排出浓浆时将其堵塞,一序孔串浆可不必重灌,二序孔串浆扫孔重灌。 回填灌浆因故中断时,及早恢复灌浆,中断时间大于30min,则清洗至原孔深后恢复灌浆,此时若灌浆孔仍不吸浆,则重新就近钻孔进行灌浆。 9.9 固结灌浆 9.9.1 施工原则 固结灌浆在回填灌浆结束7d天后进行。 按环间分序、环内加密的原则进行。 固结灌浆施工工艺见图9.91。 9.9.2 灌浆孔位测量放线严格按照孔位布置图进行测量放线,在所测放孔位处设立明显标记并注明孔号和孔序。9.9.3 灌浆孔钻孔 采用YG
17、40手风钻钻孔。施工方法同回填灌浆。 固结灌浆孔钻孔按灌浆程序,分序分段进行钻孔。 灌浆孔的开孔孔位符合施工图规定,因故变更孔位须经监理人批准,并记录实际孔位。 9.9.4 钻孔冲洗采用风水联合冲洗或用导管通入大量流水,从孔底向孔外冲洗;裂隙冲洗应根据不同的地质条件,通过现场灌浆实验拟定。冲洗水压力为灌浆压力的80%,若大于1Mpa时,采用1Mpa;冲洗风压采用50%灌浆压力,压力超过0.5Mpa,则采用0.5Mpa。当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束局限性24h时,不得进行裂隙冲洗。灌浆孔(段)裂隙冲洗后,该孔(段)应立即连续进行灌浆作业,因故中断时间间隔超过24h者,应在灌浆前重新进行裂
18、隙冲洗。 9.9.5 灌浆前压水实验 为便于分析判断灌浆效果,在固结灌浆孔岩石裂隙冲洗结束后,进行压水试验,并按监理人指示采用“简易压水”、“单点法”及“五点法”进行压水实验。 简易压水实验在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80%,该值若大于1Mpa时,采用1Mpa;压水20min,每5min测一次压水流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果用透水率q表达。五点法和单点法压水实验按DL/T5148-2023附录A执行。 灌前压水实验,在一序孔中选择总孔数的5%,用为灌前压水实验孔。 固结灌浆检查孔按DL/T5148-2023附录A的规定进行压水实验,压水检查孔的数量不少于总孔数的
19、5%。图9.9-1 固结灌浆施工工艺流程9.9.6 灌浆 固结灌浆孔采用在预埋管中钻孔的方法,采用风钻或其它型式钻机钻孔,孔深和孔向均满足施工图纸规定。 固结灌浆孔在灌浆前用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清洁时止。冲洗压力可为灌浆压力的80%。地质条件复杂或有特殊规定期,是否需要冲洗以及如何冲洗,宜通过现场实验拟定。 固结灌浆孔在灌浆前进行压水实验。 地下洞室的固结灌浆按施工图纸规定或监理人指示,按环间分序、环内加密的原则进行。环间宜分为两个顺序,地质条件不良地段,可增为三序,但需经监理人批推。 固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法,但在注入量较小地段,同一环上的灌浆孔可并联灌浆,孔数宜为2个,孔位宜保
20、持对称。 固结灌浆孔基岩段长小于6m时,可全孔一次灌浆。本地质条件不良或有特殊规定期,可分段灌浆。 固结灌浆浆液的浓度由稀到浓,逐级变换。灌浆浆液水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七个比级。开灌水灰比可采用5:1。可根据工程具体情况拟定,注入量大的孔段应灌注水泥沙浆。 固结灌浆浆液变换: 当灌浆压力保持不变,注入率连续减少时,或当注入率不变而压力连续升高时,不得改变水灰比。 当某一级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时,改浓一级。 当注入率大于30L/min时,可根据具体情况越级变浓。 固结灌浆在
21、规定的压力下,灌浆孔段注入率不大于0.4 L/min时,延续30min,即可结束。9.9.7 结束标准 固结灌浆在规定压力下,当注入率不大于1L/min继续灌注60min,灌浆即可结束。 长期达不到结束标准时,报请监理人共同研究解决措施。9.9.8 封孔采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。9.9.9 特殊情况解决在灌浆过程中出现冒浆、漏浆、串浆灌浆中断、孔口涌水、回浆变浓、吸浆量大等特殊情况时,按下列措施进行解决,同时将解决措施报送监理工程师审批。 灌浆过程中如发现冒浆、漏浆时,根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行解决。 当灌浆过程中发生串浆时,采
22、用下列措施进行解决: 如被串孔正在钻进,立即停钻; 如串浆量不大,灌浆的同时,在被串孔内通入水流,使水泥不致充填钻孔; 当串浆量大时,如条件许可,可与被串孔同时施灌,否则用灌浆塞塞于被串部位上方12m处,继续进行灌浆。结束后立即将被串孔内的灌浆塞取出,并扫孔洗净。 如串浆沿裂缝串得比较远,采用浓浆施灌。 灌浆工作连续进行,若因故中断,按下述原则进行解决: 及早恢复灌浆; 中断超过30min,立即设法冲洗钻孔,如冲洗无效,则在重新灌浆前进行扫孔; 复灌时开始使用开灌比级的水泥浆灌注,如注入率同中断前相近,改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注入率较中断前的减少较多,浆液逐级加浓继续灌注;如注入率较
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