固结灌浆施工方案样本.doc

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目 录
1. 概述 1
1.1工程地质条件概况 1
1.2固结灌浆孔布置及施工方法简述 2
2. 设计工程量 2
3. 施工依据 3
4. 施工布置 3
4.1施工供水 3
4.2供电布置及施工照明 4
4.3施工供风 4
4.4施工通讯 4
4.5 集中制浆系统布置 4
4.6 施工排水、 排污布置 4
5. 施工工艺及方法 5
5.1施工具备条件 5
5.2施工前准备 5
5.3灌浆方法和生产性试验 5
5.4抬动观测装置安装及物探测试 6
5.5施工工艺流程 7
5.6施工方法 8
7.灌浆材料、 设备及人员的配置 14
7.1钻孔灌浆主要材料 14
7.2钻孔、 灌浆设备 15
7.3 施工人员配置 16
8.施工进度及计划 17
8.1施工进度保证措施 17
8.2 固结灌浆施工强度分析及进度计划 17
9.质量控制措施 18
10.安全控制措施 21
11.环境保护与文明施工 22

1. 工程简述
1.1工程地质条件概况
金沙江xxx水电站位于四川省宜宾县和云南省水富县交界处, 是金沙江下游河段规划的最末一个梯级, 工程以发电为主同时改进航运条件, 兼顾防洪、 灌溉, 并具有拦沙和对溪落渡水电站进行反调节等作用。电站距下游宜宾市33km, 离水富县城1.5km。
工程枢纽主要由挡水建筑物、 泄洪消能建筑物、 冲排沙建筑物、 左岸坝后引水发电系统、 右岸地下引水发电系统、 通航建筑物及灌溉取水口等组成。其中拦河大坝为混凝土重力坝, 坝后厂房和地下厂房分列两岸布置, 泄洪建筑物位于河床中部略靠右侧, 一级垂直升船机位于左岸坝后厂房左侧, 左岸灌溉取水口位于左岸岸坡坝段, 右岸灌溉取水口位于右岸地下厂房进水口右侧, 冲沙孔和排沙洞分别设在升船机坝段的左侧及右岸地下厂房的进水口下部。拦河大坝最大坝高162.00m, 坝顶长度896.26m; 两岸厂房各安装4台800MW机组, 一级垂直升船机最大提升高度114.20m, 设计年货运量112万t。xxx水电站正常蓄水位380.00m, 死水位370.00m, 水库总库容51.63亿m3, 调节库容9.03亿m3。
xxx水电站坝址区基岩主要为三迭系上统须家河组河湖沼泽相砂岩、 泥岩与含煤地层, 岩性岩相变化大, 交错层理发育。按沉积规律和岩性特征, 须家河组可分为4大岩组(T31～T34), T32又分为6个亚组(T32-1～T32-6), 其中T32-6亚组还存在4个小型沉积韵律层, 可进一步细分为4个岩性段, 即T32-6-1～T32-6-4; 各岩组中以T31、 T33岩组软岩含量相对较多, T32、 T34岩组以厚层砂岩为主, 泥质类软 弱岩石极少。坝址区位于NEE向的糖房湾短轴背斜东倾伏段, 发育有NW向的立煤湾膝状挠曲、 软弱夹层、 挤压带和断层及节理裂隙等构造。
左厂①～左厂⑧坝段分布的地层是T32-4～T32-6-2, 主要为中厚至巨厚层砂岩, 岩石微风化或新鲜。区内断层少, 岩体较完整至完整。孔壁波速多在3200～4800m/s之间, RQD值50%～70%。除断层、 夹层及影响带外, 一般岩体质量为Ⅲ1～Ⅱ类。
升船机坝段地层为T32-6-1和T32-6-2, 主要为中厚至巨厚层砂岩, 岩石一般呈微风化, 局部存在中至强风化岩体。由于区内小断层比较发育, 断层交汇带部位岩体完整性差, 大部分岩体较完整。岩体质量以Ⅲ1类为主, 存在Ⅲ2类和断层交汇带的Ⅳ类岩体。
为了提高坝基的均匀性和整体性, 增强基础的承载能力和近坝部位的防渗能力, 依据坝基岩石条件, 对重力坝坝基进行全面固结灌浆处理。
1.2固结灌浆孔布置及施工方法简述
本标段坝基岩面全部布置有固结灌浆, 其布置形式分五个区( A2、 C2、 D1、 E、 F1区) , 孔深分别为8.00m、 15.00m、 20.00m、 25.00m、 30.00m。布孔采用梅花型布置, 孔、 排距为2.5×2.5m、 2.0×2.0m、 2.5×2.0m, 孔向一般为铅垂孔。灌浆用水泥主要采用42.5级抗硫酸盐水泥, 固结灌浆均考虑采用有盖重和在混凝土浇筑间歇期内施工, 不占用直线工期, 对于局部地质条件复杂的部位, 为保证灌浆效果, 施工过程中将依据施工图纸或监理工程师指示适当加深孔深, 而且采用细水泥浆液或化学浆液灌注。
固结灌浆孔按排分两序( Ⅰ序排、 Ⅱ序排) 、 排内分两序( Ⅰ序、 Ⅱ序) 施工, 在施工Ⅰ序孔之前, 先进行物探孔、 先导孔、 灌前声波测试和压水检查的施工, 以获取坝段区域范围内的地质情况资料。施工采用: ”自上而下分段灌浆”和”一次成孔、 自下而上分段灌浆”的施工工艺。
2. 设计工程量
主要工程量统计表
表2-1
坝段
分块名称
工程量( m)
坝段
分块名称
工程量( m)
厂①
齿槽
543.0
厂⑥
齿槽
780.0
甲块
1090.0
甲块
1744.0
乙块
1242.0
乙块
1512.0
丙块
1850.0
丙块
1537.0
厂②
齿槽
780.0
厂⑦
齿槽
390.0
甲块
1537.0
甲块
873.0
乙块
1775.0
乙块
568.0
丙块
3365.0
丙块
/
厂③
齿槽
390.0
厂⑧
齿槽
562.0
甲块
787.0
甲块
1962.0
乙块
887.0
乙块
1139.0
丙块
1682.0
丙块
/
厂④
齿槽
780.0
航①
甲块
3639.0
甲块
1636.0
乙块
1509.0
乙块
1775.0
丙块
/
丙块
3365.0
碾压混凝土
一期
8575.0
厂⑤
齿槽
390.0
二期
5290.0
甲块
858.0
坝前

10772.0
乙块
887.0
检查孔及抬动观测孔

5275.0
丙块
1682.0
合计

73428.0
注: 表中所列工程量为设计工程量, 实际孔数根据现场情况进行调整, 调整数不少于设计总数的5%, 工程量现场监理实际核定为准。坝后厂房下游永久防洪墙及回车场回填工程固结灌浆工程量不包括在内。
3. 施工依据
设计图纸、 水泥灌浆施工技术规范及招标文件等。
4. 施工布置
本标段基础处理工程量大, 工作面分布范围广。为保证施工质量、 进度、 安全及施工的连续性, 必须合理有效布置供风、 供水、 供电、 通讯、 集中制浆系统、 排污线路及施工平台; 考虑本标段总体布置及进度情况, 基础处理布置情况如下:
㈠ 施工供风
本标段基础处理主要用风为固结灌浆施工用风, 部分为廊道排水孔施工用风。
根据坝基和防洪墙固结灌浆总体施工情况, 施工用风统一由系统供风站供给; 具体布置情况详见施工总平面布置; 固结灌浆施工高峰期集中供风量为72m3/min, 其它液压潜孔钻自带电动空压机进行施工。坝基排水廊道排水孔施工用风, 根据现场施工条件, 由预留通道引到工作面进行排水孔施工。
㈡ 施工供水
所有基础处理项目的施工用水自主坝系统供水管路接引, 并依据施工计划分期进行相应的调整, 具体布置情况详见施工总平面布置; 固结灌浆施工高峰期用水量为170m3/h, 帷幕灌浆施工高峰期用水量为160m3/h。
㈢ 供电布置及施工照明
坝基固结灌浆用电直接从坝前和坝后施工供电系统引至各施工作业面, 帷幕灌浆施工用电, 从就近布置的主变压器直接向基础灌浆廊道内架设专用线, 具体布置详见第四章 施工总平面布置; 廊道内的线路架设要求沿下游墙壁2.00～2.50m高的部位统一布置, 而且每间隔40.00m布置一个配电箱。
坝面固结灌浆等项目施工期照明采用主坝浇筑照明系统, 局部加设碘钨灯等; 廊道照明, 拟在各层廊道及洞室加装统一照明系统, 照明灯具采用加装防护罩的灯具, 灌浆廊道及灌浆廊道间隔10.0m安装, 排水洞间隔15.0m安装, 照明线路为单独低压供电线路。
固结灌浆设备施工高峰期用电负荷约为770kW, 潜孔钻和液压钻回转钻设备用电由投标文件第四章施工总平面布置有关章节统一考虑; 坝基廊道帷幕灌浆设备施工高峰期用电荷约为610kW。
㈣ 施工通讯
由于施工面较多, 为保证集中制浆站与施工作业面的联系, 采用安装有线专用电话进行联系, 对外协调联络采用对讲机。
㈤ 施工面卫生设施
为保持施工面清洁, 在施工中的生活垃圾和生产垃圾放置在各班组配备的专用保洁桶里, 保洁桶由专人清理。
4.1 集中制浆系统布置
㈠ 集中制浆站选型
为保证灌浆过程的连续性, 满足现场用浆需求, 在施工过程中采用集中制浆方式。
集中制浆站拟采用杭州钻探机械厂制造的JZ222-15型智能集中制浆站, 该集中制浆站具有自动控制功能的智能化制-送浆设备, 根据选定的制浆量及浆液水灰比能够自动控制水、 水泥及添加剂的添加量, 能够监视并自动记录整个制( 送) 浆过程的流量、 压力、 水灰比等参数, 并对散装、 袋装水泥均可适用。该集中制浆站主要由螺旋输送机、 控制室、 电子称重装置、 制浆机、 搅拌机、 拆包机、 灌浆泵及管路组成, 制浆能力为15.00m3/h, 可同时具有两路供浆能力, 能够满足现场供浆要求, 设备技术参数见下表4-1
JZ222-15型集中制浆站技术参数表
表4-1
1、 制浆能力( 高速制浆机二台, 三台湿磨机)
2、 储浆能力
制浆能力
15m3/h
储浆量( 粗)
1.0 m3
浆液配比( 水: 水泥)
0.4、 0.5:1
储浆量( 细)
1.0 m3
水灰比误差
≤±3%
功率
2x 4 kw
功率
2x7.5 kw
4、 输灌浆能力可同时进行1--2路输( 灌) 浆
3、 输送能力
每路最大输( 灌) 浆压力
5 MPa
水泥输送机
≥25t/h
每路最大输( 灌) 浆流量
9 m3/h
输送机与地面夹角
≤25°
功率
2x 22 kw
输送机功率
7.5 kw
5、 自动记录功能
6、 设备总功率
92 kw
记录水、 水泥及添加剂配比的制浆参数;
记录浆液密度( 水灰比) 、 流量、 压力等灌浆参数
7、 设备总总量
7.5 t
8、 集装箱外形尺寸
(长x宽x高)
6058x2438x2896 (mm)
为满足施工高峰期灌浆强度要求, 在集中制浆站配置能够存储50吨的袋装水泥储存房或50吨水泥罐( 坝基固结灌浆采用散装水泥, 坝基廊道帷幕灌浆采用袋装水泥) , 结合现场布置情况, 水泥储存房暂定尺寸为8.0×5.0m( 长×宽) , 储存房内设置高于地面100cm的平台, 便于水泥存放和避免水泥受潮结块。对于需同时使用超细水泥灌浆时, 现场采用湿磨机磨细后使用, 制浆站总占地面积约80m2, 为保证水泥满足前方生产需要, 在后方修建一个水泥仓库。集中制浆站布置及结构详见投标图SJ-TB-XJB/0563-04-12-02。
集中制浆站制备水灰比为0.5∶1比级的浓水泥浆液, 便于施工面按所需浆比进行调整。制备浆液使用高速搅拌机, 保证搅拌时间不少于30s。
为保证计量准确, 制浆站配备电子称量设备及比重称、 核子比重计, 水泥计量全部采用计量皮带计量。
制浆系统制浆能力可达到15m3/h, 满足要求, 为保证浆液在有效期内用完, 制浆必须保证随用随制, 不得提前制浆留存。
每班安排专人负责清理的制浆站卫生, 对废弃的水泥袋及时回收。
做好制浆站防尘工作, 制浆站人员在工作过程中, 应配戴防尘口罩及眼罩。
㈡ 集中制浆站布置
制浆站位置尽可能考虑交通方便及接近施工面, 依据现场施工计划及进度安排, 固结灌浆和帷幕灌浆的集中制浆站布置随施工进度及部位的不同进行调整; 具体布置详见投标图SJ-TB-XJB/0563-04-12-02。
⑴ 1#集中制浆站布置在坝前高程270.0沉井平台适当部位, 主要供给坝基固结灌浆施工用浆, 后期转移到下游二期纵向围堰与冲砂孔结合段右侧高程279.0平台适当部位( 在 .1～ .11期间的水泥主要由缆机吊运到集中制浆现场, .12～ .4期间的水泥主要由汽车拉运到制浆现场) , 主要供给230.00灌浆廊道帷幕灌浆施工用浆和接缝、 接触施工用浆; 另外, 考虑到其它标段拆除下游二期纵向围堰时, 由于开挖爆破影响该部位集中制浆站正常制浆, 因此, 在 .11～ .12期间将1＃后期集中制浆站转移到高程303.0平台, 等拆除完成后再转移到高程279.0平台。
⑵ 浆液中转站
根据输浆管路的长短情况, 帷幕灌浆施工时在廊道内设置送浆中转站向基础灌浆廊道输送浆液, 现场经过二次配浆后进行灌浆作业。
4.2施工排水、 排污布置
基础处理项目施工过程中, 将产生大量的弃水、 弃浆及岩粉、 岩芯, 为保证施工面的正常施工和现场文明施工, 在施工过程中及时做好作业面的排水、 排污工作。
㈠ 固结灌浆排水、 排污
坝基固结灌浆施工弃水、 弃浆的排放, 采用在每一施工面周边部位, 用砖砌挡水围堰, 防止施工废水流至其它坝块, 影响施工; 另外, 在混凝土浇筑收仓时, 纵向等间距埋设2～3道倒梯型排水槽, 形成坝面排水通道, 排水槽端头设集水泵坑, 排污坑内设置排污泵将污水抽排至坝基施工排污系统; 各施工部位沉淀的岩粉、 岩芯等杂物及沉浆池内的沉淀水泥每天每班由专人定期清理, 废渣用专用渣斗弃于指定的地方。
4.3 施工交通、 设备运输
在固结灌浆施工期间, 其施工交通尽可能利用施工期已布置的总体交通网, 对于通往施工面的交通, 则采用加装固定式交通梯和人工马道进行连接, 保证施工人员的安全; 对于固结灌浆所用设备, 采用缆机运输。
5. 施工工艺及方法
5.1施工具备条件
坝基固结灌浆在浇筑混凝土厚度达到3m, 其钻孔和灌浆的相应部位混凝土达到50%设计强度后开始灌浆; 另外, 在坝基地质结构密集等需要铺设钢筋网的部位和有冷却水管的部位, 为了避免在钻孔时打断钢筋或冷却管, 根据固结灌浆孔位对钢筋进行适当的调整, 具体根据钢筋网平面布置图和冷却管平面布置图确定。
5.2施工前准备
钻灌施工前, 对施工人员进行详细的技术交底和技术培训。
做好人员组织和机械设备配备、 材料准备等工作, 做到分工明确, 职责分明, 人员稳定, 保证施工顺利有序进行。
每一单元施工前, 将施工面清理干净, 排水系统形成及施工辅助设施完成并经检查验收合格后方可钻灌施工。
5.3灌浆方法和固结灌浆试验
㈠ 灌浆方法
① 厂房坝段灌浆方法
Ⅰ孔采用自上而下分段灌浆的方式, Ⅱ孔首先进行接触段施工, 以下各段采用一次成孔, 自下而上分段灌浆的方式; 另外, 对各单元块的临空排孔首先进行施工, 以形成封闭的灌浆区域, 从而减少串、 冒、 漏的现象, 保证灌浆质量。
② 升船机坝段灌浆方法
航①坝段处于立煤湾挠曲的NE翼, 岩层走向330°～350°, 倾向NE, 上游段岩层倾角20°～25°, 下游段岩层倾角30°～40°, 基岩面微倾向上游; 坝基分布岩层以T32-6-1为主, 坝趾附近为T32-6-2底部岩层, 岩石多呈微风化, 较坚硬至坚硬, 但由于受构造影响, 岩体中节理裂隙(密集带)与夹层发育, 岩体完整性差, 呈镶嵌结构或互层结构; 在坝踵附近基岩面出露的软弱夹层主要有T32-5和JC2-6、 JC2-7等, 另外挤压带在坝基的中部偏上游处出露; 除挤压带、 软弱夹层外, 岩体纵波速度大部分在3000m/s以上, 坝基岩体多为Ⅲ1类, 节理带和薄层状岩体为Ⅲ2类, 发育的挤压带及其影响带为Ⅳ～Ⅴ类。根据以上地质资料分析, 航①坝段均采用自上而下分段灌浆的方式有利施工; 另外, 对各单元块的临空排孔首先进行施工, 以形成封闭的灌浆区域。
③坝前部位灌浆方法
坝前部位处于覆盖层上,最大覆盖层厚度为9.0～11.0m, 最小为1.0～2.0m, 钻孔采用在覆盖层下套管的方式, 灌浆采用自上而下分段灌浆的方式; 另外, 沉井和上游段纵向围堰占压本标段厂⑧和航①坝前部分固结灌浆孔, 为便于施工考虑在坝前226.0开挖平台向上游侧打斜孔进行施工。
㈠ 试验场地
灌浆试验的具体场地根据现场实际情况选定在具有代表性的地方, 坝基固结灌浆试验初步选在航①高程226.0平台和厂①高程238.00平台, 前期对该部位提前进行混凝土浇筑, 混凝土盖重厚度及强度达到规定要求后进行固结灌浆试验施工; 具体部位现场由监理工程师确定。坝基帷幕灌浆试验选在监理工程师指定的地方, 等混凝土浇筑一定高度后安排帷幕灌浆试验施工。
㈡ 布孔型式
⑴ 有盖重固结灌浆试验布孔型式
坝基固结灌浆孔深分为20m、 15m和8m三种, 试验选取15m孔深区。灌浆按分序加密的原则进行, 排距为2.0m, 孔距暂按2.5m; 具体试验参数根据实际灌浆情况加以调整, 选择合理的灌浆孔间排距; 有盖重固结灌浆试验布孔型式见图1:

图1 固结灌浆试验布孔图
说明: 1．图中尺寸单位按cm计。
2．灌浆按排内分序加密的原则进行, 排距2.0m,孔距2.5 m。
3．图中抬动观测孔孔深为17.0m, 其它孔深均为15.0m, 检查孔孔位根据施工情况由监理工程师现场确定; 物探孔暂时由Ⅰ序孔兼, 具体由监理工程师现场确定。
4．钻孔均为铅垂孔。
5.4抬动观测装置安装及物探测试
㈠ 抬动变形观测
在各坝段进行有混凝土盖重灌浆时, 每个单元块布置1-2个抬动观测孔; 抬动观测孔深大于相应部位固结灌浆孔深度2.00m。在廊道进行帷幕灌浆施工时, 每个坝段布设一个抬动观测孔, 抬动观测孔深30.0m。
抬动观测孔采用XY-2地质钻机或DIAMEC-262液压回转钻钻孔, 孔径Φ76mm或Φ85mm; 钻孔结束后及时按技术要求安装抬动观测装置, 内管采用Φ20mm钢管, 外管采用Φ50mm钢管做为护管, 所有钢管的连接全部采用丝扣连接, 采用千分表观测或根据监理工程师指示可采用更为有效的其它仪器。具体的抬动观测装置结构见图2所示。
设有抬动观测装置的部位, 对其邻近的灌浆孔段在裂隙冲洗、 压水试验及灌浆过程中均进行观测, 并记录观测结果, 报送监理工程师。基岩、 混凝土固结灌浆抬动变形观测允许值为100μm, 帷幕灌浆抬动变形允许值为50μm。帷幕灌浆施工采用千分表进行观测, 所用千分表须经计量部门鉴定合格, 在使用过程中经常检查, 确保其灵敏性和准确性, 在使用和存放期间, 对千分表进行有效的防护, 避免出现碰撞、 震动, 影响测试精度。坝基固结灌浆施工过程中采用自动报警抬动观测仪。

图2 抬动观测装置图

抬动变形观测委派专人进行观测记录, 在钻孔冲洗、 压水试验及灌浆等作业过程中, 当变形值接近变形允许值或变形值上升速度较快时, 及时报告各工序操作人员采取降低压力措施, 防止发生抬动破坏。如施工中发现接近规定的允许值, 降低压力、 注入率直至停止施工, 报告监理人, 并按监理人指示采取处理措施。
抬动变形采用千分表观测, 每隔10min测记一次千分表读数; 在灌浆过程中安排专人严密监视抬动装置千分表的变化情况, 在抬动值＜100μm时, 灌浆压力的升压过程按灌浆压力与注入率的协调控制; 在抬动值接近80μm时, 灌浆升压过程严格控制注入率小于10L/min, 如果抬动值不再上升, 逐级升压, 否则停止升压; 在抬动值超过100μm时, 停止灌浆, 待凝8h后扫孔复灌。
灌浆工作结束后, 抬动观测孔按监理人的要求进行封孔处理。帷幕灌浆平洞内布置有工程安全监测有关变形的监测仪器, 可监测本施工区的抬动变形情况, 本标段施工技术人员经过监理人索取相关资料。
⑵ 物探测试
物探测试是固结灌浆质量检查关键项目之一, 经过灌前灌后波速值的变化, 判断灌浆的灌浆质量。
物探测试工作由业主委托相应资质的专业测试单位进行测试工作。
灌前物探测试工作在该部位灌浆开始前进行; 灌后物探测试工作在施工面钻灌工作全部结束14天后进行。灌前、 灌后物探测试工作在相应的钻孔、 灌浆结束后及时安排测试工作, 并提前3天通知监理工程师和测试单位。
物探孔钻孔采用XY-2地质钻机或DIAMEC-262液压回转钻钻孔, 钻孔深度满足设计要求, 钻孔时严格控制孔斜, 每10m进行一次测斜, 终孔后进行全孔复测。
物探孔钻孔孔径Φ76mm或监理工程师的指示执行, 钻孔采集岩芯, 岩芯获得率应不小于80%, 若获得率低于80%, 则采用缩短回次进尺、 更换钻具或改进钻进方法等予以相应调整, 保证岩芯采取率满足要求。
建基面声波及弹模孔采用DIAMEC-262液压回转钻施工, 钻孔孔径Φ85mm或按监理工程师的指示执行。
灌前物探测试孔逐段进行钻孔冲洗、 压水试验; 压水试验采用”自上而下分段法”进行”单点法压水”。
在灌前物探测试工作完成后, 对测试钻孔进行妥善保护, 一般采用细砂填充测试钻孔, 以防灌浆时浆液串入孔内填堵, 并对孔口进行有效保护。
灌后物探测试孔对原孔进行扫孔、 洗孔并采用自下而上分段进行压水试验后再进行灌后物探测试工作。
钻孔电视录像前对钻孔进行重复冲洗, 去掉孔壁残留附着物, 使孔内井液清澈透明, 以利于摄录的影象清晰。
物探测试的主要内容包括声波检测( 含单孔和跨孔测试) 、 孔内电视、 孔内变模测试、 彩色钻孔摄像等项目, 具体的测试方法内容, 待测试单位确定后, 将由测试单位提交相应的施工措施, 同时测试单位应保证测试设备能满足测试要求。
灌后物探测试工作完毕后, 按灌浆孔封孔要求进行封孔。
5.5施工工艺流程
㈠ 施工工序
⑴ 总体施工工序( 见图3) : 施工准备( 混凝土等强期间) →布置风、 水、 电、 通讯及二次制浆系统→钻设并安装抬动变形观测装置→灌前物探测试→Ⅰ序孔施工→Ⅱ序孔施工→检查孔施工→灌后物探测试→施工场地清理移交。
施工准备清理场地

测量放点布置孔位
制浆系统就位

钻机就位固定调平

抬动观测孔钻孔及安装观测装置

物探孔施工及灌前测试

I、 II序孔施工
Ⅰ序排孔施工

I、 II序孔施工
II序排孔施工

质量检查孔施工及压水试验

灌后物探测试孔的测试

图3固结灌浆总体施工工艺流程图
⑵ 灌浆孔单孔施工工艺流程
① 采用自上而下方法的固结灌浆单孔施工工艺流程:
钻机对中调平固定→钻第一段→阻塞冲洗、 压水、 灌浆→ 钻第二段冲洗、 压水、 灌浆→( 依次循环至全孔结束) →封孔。
② 采用自下而上方法的固结灌浆单孔施工工艺流程:
钻机对中调平固定→一次钻出全孔→测量孔深→全孔一次冲洗→孔底段压水灌浆→ 自下而上分段压水灌浆→封孔。
⑶ 钻孔
灌浆孔钻孔孔径为φ76mm、 φ91mm和φ110mm。混凝土和基岩部位采用阿特拉斯ROC-460-HF自行高效潜孔钻机、 宣化YQ100D型潜孔钻机钻进。抬动观测孔、 检查孔均采用XY-2型回转型地质钻机, 金刚石钻头钻进。
所有钻孔按设计图纸统一编号、 放点, 开孔孔位偏差不大于10.00cm。
固结灌浆孔的孔底偏差应不大于1/30孔深。钻孔孔深必须达到设计孔深要求, 对终孔段遇到断层带、 结构面时, 详细记录, 并向监理工程师报告, 由监理工程师予以协调后, 再进行相应的处理。
钻孔冲洗: 采用自孔底向孔外大水量敞开冲洗及压力风冲洗或风水联合冲洗, 钻孔冲洗方法根据不同的地质条件, 经过现场灌浆试验确定。
裂隙冲洗: 根据不同的地质条件采用压力水冲洗、 压力风冲洗、 风水轮换冲洗的方法进行裂隙冲洗。
冲洗压力: 冲洗水压采用80%的灌浆压力, 压力超过1MPa, 则采用1MPa; 冲洗风压可为灌浆压力的50%, 压力超过0.5MPa, 采用0.5MPa。
裂隙冲洗冲至回水清净后10min结束, 且总的时间要求, 单孔不少于30min, 串通孔不少于2h。对回水达不到清净要求的孔段, 继续进行冲洗, 孔内残存的沉积物厚度不超过20cm。
当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足24h时, 不得进行裂隙冲洗。
灌浆孔(段)裂隙冲洗后, 该孔(段)立即进行灌浆作业, 因故中断时间间隔超过24h者, 在灌浆前重新进行裂隙冲洗。
特殊地段: 对于地质构造带( 特别是断层破碎带、 遇水泥化带) , 采用自孔底向孔外进行压力风冲洗的方式, 避免用水冲洗使破碎岩体遇水泥化造成对裂隙的堵塞, 从而影响灌浆质量。
压水试验: 压水试验应在钻孔冲洗后24小时内进行, 否则灌前应重新进行钻孔冲洗。每个坝段在Ⅰ序孔中选5％的灌浆孔作单点法压水试验(即Ⅰ序孔总数的20％), 其余灌浆孔段均进行简易压水试验。一般先导孔、 灌后检查孔必须进行”单点法”压水试验。
”单点法”压水试验和简易压水的压力为灌浆压力的80%, 若大于1MPa时, 采用1MPa, 遇到特殊情况则按设计通知执行。
简易压水试验压水时间为20min, 每5min测读一次压水流量, 取最后的流量值作为计算值, 其成果以透水率表示。
单点法压水试验稳定标准: 在稳定压力下每3min~5min测读一次压水流量, 连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%; 或最大值与最小值之差小于1L/min时即可结束, 取最终值作为计算值。
⑷ 灌浆
a.灌浆段长度在6m以内时, 采用全孔一次灌浆法, 孔深大于6m时, 采用分段灌浆法, 分段段长一般第一段为2.0m, 第二段为3.0m, 第三段及以下为5.0m; 第三段及以下各段在遇特殊情况时可适当缩短或加长, 但加长后段长及终孔段段长不得超过8.0m。灌浆分段与钻孔分段保持一致。各灌浆段灌浆结束后一般不待凝。分段灌浆的孔采用自上而下、 孔内循环分段灌浆法; 自下而上、 孔内循环分段灌浆法; 综合灌浆法,灌浆塞置于该段段顶0.5m处, 射浆管距孔底不大于0.5m。全孔一次灌浆法, 射浆管距孔底应小于0.5m。
灌浆段在洗孔压水结束后应及时进行灌浆作业, 因故中断时间间隔超过24小时, 灌前应重新进行裂隙冲洗、 压水试验。
灌浆结束待加深或钻孔结束待灌浆时, 灌浆孔孔口应妥善保护, 严防污水, 污物流入孔内。
固结灌浆阻塞: 采用有盖重灌浆自上而下方式时,第一段阻塞应在混凝土与基岩结合面以上50cm左右, 以下各段应阻塞在距上一灌浆段底以上0.5 m左右, 若阻塞不住时, 则可向上移动阻塞器。各灌浆段射浆管在阻塞器移动后, 其距灌浆段段底不应大于0.5 m, 否则应重新配置射浆管; 采用无盖重灌浆一次成孔、 自下而上分段方式时,最后一段阻塞应在基岩结合面以下0.5～1.0m以内, 其余各段应控制段长5m左右, 各灌浆段射浆管应保证其距灌浆段段底不应大于0.5 m, 否则应重新配置射浆管。
固结灌浆孔灌浆结束后一般不待凝, 可直接进行下一段钻灌作业。当遇断层破碎带等特殊情况时, 灌浆结束后应进行待凝处理, 待凝时间依据实际情况确定。
b.灌浆设备:
SGB6-10型灌浆泵, JJB-2B型双层立式搅拌槽( 200L) , ZSQ-42型液( 气) 压灌浆塞、 三参数大循环灌浆自动记录仪。
c.水泥: 采用42.5MPa抗硫酸盐水泥。
d.浆液水灰比及变浆标准:
普通水泥浆液采用3: 1、 2: 1、 1: 1、 0.8: 1、 0.6: 1五个比级。
超细水泥浆液采用2: 1、 1: 1、 0.8: 1三个比级。
变浆标准:
① 当灌浆压力保持不变, 注入率持续减少, 或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时, 不能改变水灰比。
② 当某一比级浆液注入量已达300L以上、 或灌注时间已达30min, 而灌浆压力和注入率均无显著改变时, 换浓一级水灰比浆液灌注; 注入率大于30L/min时, 根据施工具体情况越级变浓。
③ 当注入率大于30L/min时, 可视具体情况越级变浓水灰比。
灌浆过程中, 浆液变换及灌浆结束时必须测记浆液密度, 其测值应反映在灌浆原始记录中。
e.灌浆压力:
灌浆压力根据现场灌浆试验成果确定后报请监理工程师批准或由监理工程师确定。
当灌浆开始后尽快使压力达到设计值, 接触段和注入率大的孔段逐级升压。
为防止岩石面或混凝土面抬动, 固结灌浆原则上一泵灌一孔, 当相互串浆时, 如串浆孔具备灌浆条件, 一泵一孔同时进行灌注。否则, 塞住串浆孔, 待灌浆孔灌浆结束后, 再对串浆孔进行扫孔、 冲洗, 而后进行钻进或灌浆。
有盖重方式施工时, 全孔一次灌浆的固结灌浆孔及分段灌浆的固结灌浆孔的第1段灌浆压力按下述规定执行:
混凝土盖重厚度小于3m时, 第Ⅰ序孔的灌浆压力为0.25MPa, 第Ⅱ序孔的灌浆压力均为0.4MPa;
混凝土厚度3m时, 第Ⅰ序孔的灌浆压力一般为0.3MPa, 但对已确认的浅层缓倾角裂隙发育部位, 灌浆压力降为0.25MPa; 第Ⅱ序孔的灌浆压力为0.5MPa。
混凝土盖重厚度超过3.0m时, 第Ⅰ、 Ⅱ序孔的灌浆压力分别以混凝土厚度3.0m时的灌浆压力为基础, 按混凝土盖重厚度每超过1.0m, 灌浆压力相应增加0.025MPa计算。
固结灌浆压力以安装在回浆管路上的灌浆压力表的中值控制, 资料分析整理时须换算成全压力。
灌浆压力尽快达到设计压力, 但对断裂构造发育、 注入率较大的孔段采用分级升压方式逐级升压至达设计压力, 具体操作时能够压水试验压力为基础, 按每0.05MPa为一级, 逐级升压至设计压力, 分级升压时, 每级压力的纯灌时间不应少于15min。
串通孔(组)灌浆或多孔并联灌浆时, 分别控制灌浆压力, 同时加强抬动监测, 防止混凝土发生抬动破坏。
f.灌浆结束标准:
当灌浆压力达到规定值时, 注入率小于或者等于1L/min, 继续灌注30min, 即可结束灌浆。当长时间达不到结束标准时报请监理工程师研究处理措施。
g.封孔:
全孔灌浆结束后即可进行封孔, 固结灌浆封孔应采用”全孔灌浆封孔法”或”导管注浆封孔法”, 封孔采用浆液水灰比为0.5: 1的浓浆。待凝24小时后清除孔内污水、 浮浆, 脱空处采用干硬性水泥砂浆封填密实。
当该坝快灌浆结束后, 对相应的抬动观测孔、 物探测试孔等按要求进行封孔处理。
㈥ 特殊情况的处理
⑴在灌浆过程中, 有可能发生地表冒( 漏) 浆现象, 根据冒( 漏) 浆量的大小, 可采用下述方法处理:
如冒浆量较小, 可不作专门处理, 按正常灌浆方法灌注结束。
如冒浆量较大, 一般可采用低压、 浓浆、 限流、 限量、 间歇灌注等方法处理, 必要时应采取嵌缝、 地表封堵方法处理。
⑵ 在钻孔穿过断裂构造发育带, 发生塌孔、 掉块或集中渗漏时, 应立即停钻, 查明原因, 采取缩短段长进行灌浆处理, 同时应及时上报监理工程师。
⑶ 钻孔过程中, 发现与灌浆孔串通时, 应查明串通部位和串通量, 应立即停钻封堵, 待灌浆结束后对原钻进孔重新扫孔钻进。
⑷ 在钻孔过程中, 如发生与混凝土构造分缝、 埋设仪器、 混凝土冷却水管串通时, 应立即停钻并报监理工程师研究处理。
⑸ 灌浆过程中, 灌浆压力或注入量突然改变较大时, 应立即查明原因, 必要时采用荧光素或高锰酸钾追踪检查, 按技术要求采取相应措施或监理工程师指示处理。
⑹ 灌浆过程中, 应定期对回浆管浆比进行检查, 当发现回浆失水变浓时, 应换用相同水灰比的新浆进行灌注, 若效果不明显, 延续灌注30min可停止灌注, 其回浓情况应反映在灌浆综合成果表中, 并及时上报监理工程师。
⑺ 在固结灌浆施工时, 对孔口有涌水的孔段, 灌浆前应测记涌水压力和涌水量, 根据涌水情况, 采取相应措施综合处理。
⑻ 灌浆工作应连续进行, 如因故中断应尽早恢复灌浆, 恢复灌浆时, 使用开灌水灰比的浆液灌注, 如注入率与中断前相近可改用中断前水灰比的浆液灌注, 如注入率与中断前减少很多, 且在短时间内停止吸浆, 应报告监理工程师, 研究相应的处理措施。
㈣ 质量检查及资料整理
① 质量检查
a固结灌浆质量检查以声波测量岩体波速为主, 并结合钻孔压水试验、 灌浆前后物探成果、 有关灌浆施工资料以及结合钻孔取芯资料等综合评定。
b岩体波速测试, 在该部位灌浆结束7～14天进行。检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5%, 一个单元工程内至少布置一个检查孔。孔段合格率在孔深0～5m时为90%以上, 5～40m时为85%以上, 40～80m时为80%以上。
c固结灌浆灌前与灌后声波检测比例按灌浆孔的5%考虑。
d固结灌浆后, 检测以声波速度为标准时, Ⅲ1、 Ⅲ2类基岩大于3500m/s, 保证率大于85%。变模E≥5MPa。
e灌后不合格段不集中在局部区域, 并消除集中分布的低波速段。达不到合格标准的孔段, 按监理人的指示或批准的补救措施进行处理。
f固结灌浆压水试验的标准: 在防渗帷幕灌浆孔范围内检查孔透水率不大于1.0Lu; 其它范围的检查孔透水率不大于3Lu。
② 资料整理
灌浆资料要及时、 准确、 详细、 清楚的整理好, 以便监理工程师抽查灌浆质量; 原始资料整理的内容有: 钻孔资料( 反映钻孔过程中岩性变化、 塌孔、 回水颜色及岩石软硬情况等) 、 测斜资料、 钻孔冲洗资料、 压水试验资料、 灌浆资料、 抬动变形观测资料、 钻孔取芯资料等。
5.6施工方法
⑴ 从开挖和浇筑进度分析坝基固结灌浆, 大致按三个区进行灌浆作业
坝0-013.000～坝0+012.000齿槽部位, 厂⑥～厂⑧坝段坝0+039.699～坝0+129.500和航①坝段坝0+039.699～坝0+115.500填塘部位及坝前0-033.800～坝0-013.800。
⑵ 根据有盖重和无盖重固结灌浆工期以及钻孔孔深等参数分析, 坝基采用有盖重混凝土固结灌浆施工; 坝前因不浇筑混凝土, 采用覆盖层下固结灌浆施工。
齿槽部位: 根据混凝土跳仓情况, 当混凝土浇筑盖重达到5.0m后, 及时安排固结灌浆施工。齿槽斜坡段剩余孔等混凝土浇筑至高程240m后一次性完成施工。
填塘部位: 固结灌浆考虑到碾压混凝土等强时间长等, 该部位固结灌浆施工分两期进行。一期等碾压混凝土浇筑到高程213.3m左右, 安排固结灌浆施工, 施工工期为12天可完成该高程以下固结灌浆孔, 检查孔在下一个层间间歇期施工。二期等碾压混凝土浇筑到高程226.00m, 安排固结灌浆施工, 施工工期为8天可完成该高程以下固结灌浆孔, 检查孔施工在下一个浇筑间隙期内完成。
坝前部位: 根据现场施工条件和施工道路布置情况, 分三期施工, 前期施工厂①～厂⑦坝段坝前上游侧两排固灌孔; 二期施工厂②～航①坝段坝前剩余固灌孔; 三期施工厂①坝段坝前剩余固灌孔; 坝前固结灌浆工程量为17720.0m。其中, 一期为1500.0m, 二期为8222.0m, 三期为1050.0m。
6. 施工设备、 劳动力及材料计划
根据本标段基础处理工程量大、 工期紧的特点, 合理组织设备, 能够有效提高灌浆效率, 是保证基础处理施工按计划完成的一个重要因素, 依据总体施工进度计划安排及灌浆施工强度。
6.1 主要施工设备
其机械设备配制见表12-18。
主要施工设备表
表12-18
序号
设 备 名 称
型号规格
单位
数量
备 注
1
地质钻
XY-2
台
8
备用2台
2
地质钻
XY-4
台
8
备用2台
3
液压潜孔钻机
阿特拉斯ROC-460HF
台
2