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水利施工,帷幕灌浆施工方法和工艺

点击: 101 次  来源:http://www.010zws.com 时间:2020-05-07

摘要:本文主要介绍了固结灌浆在大坝心墙基础处理中的施工方法和质量控制。

帷幕灌浆施工方法有哪些呢,以下是中国本网给大家带来的关于帷幕灌浆施工方法的相关内容,以供参考。

帷幕灌浆施工方法和工艺帷幕灌浆主要施工方法 1.钻孔与测斜:采用小口径地质回转钻机,金钢石钻头钻孔,开孔前用两点法地锚固定,用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴。第1段灌浆结束后进行孔口管埋设,埋入基岩深度2 m,孔口管采用 73 mm的无缝钢管。钻孔测斜选用KXP-Ⅰ型测斜仪,一般 帷幕灌浆主要施工方法 1.钻孔与测斜:采用小口径地质回转钻机,金钢石钻头钻孔,开孔前用“两点法”地锚固定,用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴。第1段灌浆结束后进行孔口管埋设,埋入基岩深度2 m,孔口管采用 73 mm的无缝钢管。钻孔测斜选用KXP-Ⅰ型测斜仪,一般每10 m测1次。 2.钻孔冲洗与简易压水:采用高压水脉动冲洗,冲洗时间不少于30 min,回清水10 min。灌浆前均进行简易压水试验,压水压力1.0 MPa。 3.制浆与检测:采用集中制浆,分部位供浆,浆液经3台湿磨机串联磨制后送入搅拌桶,外加剂为UNF-5型高效减水剂,掺量7%。浆液浓度采用标准漏斗粘度计检测,要求漏斗粘度小于30 s;细度主要采用沉降法,用激光粒度仪校核,要求每10 t水泥检测1次。 4.自动记录:灌浆记录全部采用自动记录仪,自动记录仪为长江科学院GJY-Ⅲ型和湖南力合LHGY-2000型。 5.灌浆压力控制:在施工过程中为了避免抬动破坏,建立了注入率与最大灌浆压力的关系。 帷幕灌浆主要技术指标 坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案。 1.孔深与段长:孔深按H≥1/3h+c与深入相对不透水岩体顶板以下5 m控制,同时要求终孔段应满足透水率≤1 Lu、单耗q≤20 kg/m,否则自动加深;灌浆段长第一段2 m,第二段1 m,第三段2 m,以下各段5 m。 2. 灌浆压力:设计灌浆压力按不小于1.5倍坝前水头考虑,灌浆压力值见下表1: 3. 灌浆材料与浆液配比:灌浆材料采用湿磨细水泥,细度要求D97<40μm,现场按D95<40μm按制。采用3∶1、2∶1、1∶1、0.6∶1,4个比级。 4.灌浆施工方法:按分序加密的原则,采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。 5.结束标准:在设计压力下,1~3段注入率小于0.4 L/min、以下各段小于1.0 L/min,延续灌注时间不少于90 min。 6.质量合格标准:质量合格标准q≤1.0 Lu,接触段及其下一段的合格率应为100%,以下各段应达90%以上,且q应≤2.0 Lu。 帷幕灌浆特殊情况 1.灌浆过程中,发现冒浆 漏浆,应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处理。 2.帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,持灌浆孔灌浆结束后。串浆孔并行扫孔、冲洗,而后继续钻进和灌浆。 3.灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理: 应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。 恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近,即可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,则浆液应逐级加浓继续灌注。 恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。 4.涌水问题:涌水是由于坝基岩体裂隙水在四周河水水压传递下,当钻孔揭露裂隙含水带后,地下水的排泄释放过程,属于地下水正常迳流。 对钻孔涌水问题,采取如下措施:对涌水严重部位,增加灌浆孔深、改单排帷幕为双排帷幕,加密灌浆孔;对涌水孔段,提高灌浆压力(设计压力+涌水压力);提高结束标准,要求屏浆时间不少于1 h,闭浆待凝24~48 h。通过以上处理后,涌水孔段灌后扫孔均无涌水,且钻孔涌水量与涌水孔段频率随帷幕灌浆排序、孔序增加而减少。 5.灌浆段注入量大,灌浆难于结束时,可选用下列措施处理: 低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆; 浆液中掺加速凝剂; 灌注稳定浆液或混合浆液。 该段经处理后仍应扫孔,重新依照技术要求进行灌浆,直至3.8.6 灌浆过程中如回浆变浓,宜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。即可停止灌注。 6.在岩溶地区的溶洞灌浆,应先查明溶洞的充填类型和规模,而后采取相应的措施处理。 溶洞内无充填物时。根据溶洞的大小,可采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施。待凝后,扫孔,再灌水泥浆。 溶洞内有充填物时,根据充填物类型、性能以及充填程度,可采用高压灌浆、高压喷射灌浆等措施。灌浆注入量大时,可参照第5条进行处理。岩溶地质条件下土石坝帷幕灌浆中出现的特殊情况处理: 灌浆是在已建成的大坝顶上进行,在渗透水流的作用下,溶洞、溶蚀裂隙内的充填物几乎被冲空,构成长期漏水通道,且灌浆是在水库蓄水情况下进行,地下水流速大,水泥不易沉淀,向下游流动很远,会出现灌不住浆、吃浆量很大的现象。对此可采取以下措施处理:1.浓浆堵漏。即先灌0.6:1或0.5:1的浓浆。2.用浓浆冲灌细砂。开始时用砂浆泵灌砂浆,即用灌浆泵向孔内灌0.6:1或0.5:1的浓浆,在孔口向孔内加20%~30%粒径为0.1~0.25毫米的细砂,直至孔口返浆。3.加速凝剂。为加快浆液凝固,避免浆液沿裂隙流失太远,在浓浆中掺入1%的水玻璃或2%~4%的氯化钙。4.孔口冲灌砾石、粗砂。用清水在孔口向孔内由粗到细冲灌砾石、粗砂,砾石的粒径控制在2~5毫米,最大不超过5毫米,砂的粒径控制在O.5~2毫米,最小不小于0.5毫米,使其沿裂隙流动、积累,使砾石、粗砂在裂隙中堵塞通道,减小渗水流速,形成反滤,建立阻浆滞浆体。帷幕灌浆的问题 1)中断处理 . 由于停电、机械故障、器材等问题出现的被迫中断灌浆情况 ,应尽快恢复灌浆 .恢复时应从稀浆开始 ,如果吸浆率与中断前接近 ,则可尽快恢复到中断前的稠度 ,否则应逐级变浆 .若恢复后的吸浆率减少很多 ,则短时间内即告结束 ,说明裂隙口因中断被堵 ,应起出栓塞进行扫孔 ,冲洗后再灌 . 2)串浆处理 . 采取浆液加浓、降压、限流灌注 ,当吸浆率下降时 ,逐步提高灌浆压力 .被串孔则需扫孔后方可灌浆 . 3)冒浆处理 . 在灌浆过程中发生表面冒浆时 ,轻微者 ,可以稍停灌浆 ,让其自行凝固堵漏 .严重者应先行实行堵漏措施 ,无效 ,可越级变浓浆液 ,降低压力 ,中断间歇等办法 . 4)特大吃浆量的解决方法 . 在只具有一般性裂痕的岩层中灌浆 ,大都可在 1~ 3h之内灌注结束 ,注灰量不会超过 100~ 200kg/m[2].然而有时候会出现大量吃浆不止 ,长时间灌不结束的情况 .其原因大多不是因空隙体积太大没有灌满 ,而是因为地层的特殊结构条件促使浆液从附近地表冒出 ,或始终沿着某一固定的通道从或明或暗的地方流失了 .对此 ,采取以下方法进行处理 .进一步降低灌注压力 ,限制吸浆率不超过 5L/(min•m) ,以减少浆液在缝隙里的流动速度 ,促使尽快沉积 ;在最稠的水泥浆中掺入速凝剂 ,如水玻璃、氟化钙等 ,促使尽快凝结 ;灌注更稠的水泥砂浆 ;间歇灌浆 ,以促使浆液在静止状态下沉积 ,将通道堵住 .每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间 ,视地质条件、灌浆目的等确定 ,一般可按每次灌入 200~ 500kg/m ,以停歇2~ 8h掌握 .这种特殊情况的灌浆 ,限制吸浆滤 ,不使其超过 5L/(min•s) ,以减少浆液在缝隙里的流动速度 ,促使浆液尽快沉积 ;在最稠的水泥浆中掺入速凝剂 ,如水玻璃、氟化钙等促使尽快凝结 ;灌注更稠的水泥砂浆 ;间歇灌浆 ,以促使浆液在静止状态下沉积 ,将通道堵住 .每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间 ,视地质条件灌浆目的等确定 ,一般可按每次灌入 200~ 500kg/m ,以停歇 2~ 8h掌握 .这种特殊情况的灌浆 ,结束时不必强迫达到设计压力 ,但如能达到则必须达到 .若到此压力时就发生冒浆或大量吃浆的 ,可在较低的压力下结束 .但凡在低压结束的 ,待凝一段时间以后 ,应再将孔扫开复灌一次 ,在复灌中争取达到设计压力 .对于特大漏水通道采用直接充填细骨料的方法。三峡二期厂坝工程帷幕灌浆设计与施工摘要:三峡坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案,帷幕灌浆采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。在施工中对部分地段进行了加排、加密、加深、孔口段升压及补充化学灌浆处理。工程质量满足要求。 关键词:渗透 灌浆 帷幕 设计 施工 三峡工程 1 工程简介 长江三峡水利枢纽工程拦河大坝为混凝土重力坝,坝轴线2 309.5 m,坝顶高程185 m,坝高183 m,正常蓄水位175 m。三峡二期厂坝工程帷幕灌浆左起12#非溢流坝段、右至纵向围堰坝身段,防渗帷幕总长1 304.5 m,2000年4月开工,2002年3月完工,累计完成水泥灌浆104 900 m,化学灌浆1 365 m。 2 工程地质条件 坝基岩性主要为闪云斜长花岗岩,建基岩体以微新岩体为主,局部利用弱风化带下部岩体,优、良质岩体占95%以上,少量的中等及中等以下岩体进行了处理。 建基面高程从两侧向主河床逐渐降低,中间为深槽,最低高程4 m,右纵坝段建基面高程45 m,左非12#坝段建基面高程80 m。 断层以陡倾角为主,约占82%,中倾角次之,占17%,缓倾角少见出露。断层长度一般30~100 m,占84%,长度大于200 m,仅占4.5%,宽度大多数小于1 m,最宽为4.5 m。区内断层走向与坝轴线多呈30°~60°的交角,仅个别断层与坝轴线近于平行与垂直。断层构造岩一般胶结较好,个别胶结较差者,规模小。陡倾角裂隙较发育,占89%,缓倾角裂隙仅占11%,裂面多被绿帘石、钙质充填。 大坝基坑四周环水,地下水主要来自河水与基坑内降水、施工用水补给,开浇抽排集水井、钻孔成为新的排水点。地下水为裂隙潜水,局部具有承压性。岩体绝大部分透水性微弱,小于1Lu约占85%~90%,在断层、裂隙密集带透水性相对较强,具有导水作用。随着深度增加,岩体透水性有减弱的趋势,但并不存在明显统一的相对隔水层,勘测设计将透水率小于1 Lu,厚度大于20 m的岩体视为相对隔水层,作为防渗帷幕设计的底线。 3 主要技术指标 坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案。 3.1 布孔形式 上游主帷幕,一般按单排布置,左非17#~安Ⅲ#、左导墙坝段~19#坝段上游主帷幕为2排布置,排距0.2 m,孔距2.0 m,幕前布设1~2排、孔深10~20 m的辅助帷幕。下游封闭帷幕为单排,孔距2.5 m,幕前布设1排、孔深10m的辅助帷幕。对构造发育部位及灌浆异常部位进行补充加密处理。 3.2 孔深与段长 孔深按H≥1/3h+c与深入相对不透水岩体顶板以下5 m控制,主帷幕孔深一般为60~80 m,局部地段达125 m,封闭帷幕孔深一般为40~60 m,局部达85 m左右。同时要求终孔段应满足透水率≤1 Lu、单耗q≤20 kg/m,否则自动加深。 灌浆段长第一段2 m,第二段1 m,第三段2 m,以下各段5 m。 3.3 灌浆压力 设计灌浆压力按不小于1.5倍坝前水头考虑,灌浆压力值见下表1: 3.4 灌浆材料与浆液配比 灌浆材料采用湿磨细水泥,细度要求D97<40μm,现场按D95<40μm按制。采用3∶1、2∶1、1∶1、0.6∶1,4个比级。 3.5 灌浆施工方法 按分序加密的原则,采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。 3.6 结束标准 在设计压力下,1~3段注入率小于0.4 L/min、以下各段小于1.0 L/min,延续灌注时间不少于90 min。 3.7 质量合格标准 质量合格标准q≤1.0 Lu,接触段及其下一段的合格率应为100%,以下各段应达90%以上,且q应≤2.0 Lu。 4主要施工方法及问题处理 4.1 资源配置 二期厂坝帷幕灌浆共投入XY-2、XU-300等型号钻机96台,灌浆泵82台,自动记录仪40台,湿磨机30台,基本上采取3钻1灌配置,备用1台灌浆泵。 4.2 钻孔与测斜 采用小口径地质回转钻机,金钢石钻头钻孔,开孔前用“两点法”地锚固定,用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴。第1段灌浆结束后进行孔口管埋设,埋入基岩深度2 m,孔口管采用73 mm的无缝钢管。钻孔测斜选用KXP-Ⅰ型测斜仪,一般每10 m测1次。 4.3 钻孔冲洗与简易压水 采用高压水脉动冲洗,冲洗时间不少于30 min,回清水10 min。灌浆前均进行简易压水试验,压水压力1.0 MPa。 4.4 制浆与检测 采用集中制浆,分部位供浆,浆液经3台湿磨机串联磨制后送入搅拌桶,外加剂为UNF-5型高效减水剂,掺量7%。浆液浓度采用标准漏斗粘度计检测,要求漏斗粘度小于30 s;细度主要采用沉降法,用激光粒度仪校核,要求每10 t水泥检测1次。 4.5 自动记录 灌浆记录全部采用自动记录仪,自动记录仪为长江科学院GJY-Ⅲ型和湖南力合LHGY-2000型。 4.6 灌浆压力控制 在施工过程中为了避免抬动破坏,建立了注入率与最大灌浆压力的关系见下表2。转 5 主要技术问题及处理 5.1 涌水问题 灌浆施工过程中,部分钻孔出现涌水。涌水部位主要在集中左厂14#~泄4#深槽坝段及右纵1#、2#坝段。涌水段数占灌浆段数50.3%,单孔平均涌水量0.63 L/min,水压0.01~0.1 MPa,最大涌水量36 L/min,水压0.15 MPa,各孔段涌水量之和3 782.08 L/min。涌水是由于坝基岩体裂隙水在四周河水水压(水头51~62 m)传递下,当钻孔揭露裂隙含水带后,地下水的排泄释放过程,属于地下水正常迳流。 对钻孔涌水问题,采取如下措施:对涌水严重部位,增加灌浆孔深、改单排帷幕为双排帷幕,加密灌浆孔;对涌水孔段,提高灌浆压力(设计压力+涌水压力);提高结束标准,要求屏浆时间不少于1 h,闭浆待凝24~48 h。通过以上处理后,涌水孔段灌后扫孔均无涌水,且钻孔涌水量与涌水孔段频率随帷幕灌浆排序、孔序增加而减少。 5.2 左厂1#~5#坝段缓倾角裂隙区处理 左厂1#~5#坝段属于岸坡地段,由于坝基下游厂房基坑开挖形成临空面,倾向下游的缓倾角裂隙较发育,有可能对坝基深层抗滑稳定问题不利。所以对该部位渗控工程帷幕进行了加强处理:坝基设三层平行帷幕的纵向地下排水洞,和两条横向排水洞,并沿排水洞及帷幕廊道设排水孔幕形成厂坝联合封闭抽排区;将主帷幕、主排水前移,孔深加深至75~85 m,高程到10 m,主排水相应加深至高程23 m;在主帷幕前增加一排孔深40 m的帷幕孔。 5.3深槽部位“深厚透水带”处理 将左导墙~泄4#深槽坝段帷幕加深至-120 m高程,左导墙~泄2#坝段封闭帷幕加深至-80 m高程;泄5#~10#及泄14#~19#两个风化深槽前排加深到与后排等深。 5.4 孔口段升压 根据质量专家组的意见,结合现场试验,孔口段灌浆压力升至2.5~4.0 MPa,对在升压前已完成施工的部位,主帷幕前增加一排孔深8 m的浅孔,采用3.5~4.0 MPa压力进行补充灌浆。经调整后,第1、2、3段灌浆压力均达到了“不小于2倍坝前水头”的要求。 5.5 浅层“透水率偏大,吸浆量偏小”的处理 三峡厂坝二期帷幕灌浆采用提高灌浆压力、加排、加密、加深等措施后,孔口段仍存在透水率偏大单耗偏小,涌水孔段不吸浆或吸浆量很小等现象。即指灌前压水透水率=1~3 Lu,单耗≤1 kg/m;透水率=3~5 Lu,单耗≤5 kg/m;透水率≤5 Lu,单耗≤10 kg/m。出现透水率偏大单耗偏小的主要原因是微细裂隙用湿磨细水泥浆得不到有效灌注。 对该部位进行补充化学灌浆,在主帷幕的中心线上增补了1排化学灌浆孔,孔深5m,距原水泥灌浆孔距一般1.0~2.5 m,孔径56~76 mm,分Ⅱ序加密,两段压水,第1段2 m,第2段3 m,全孔1次灌浆。灌浆压力,主帷幕:压水2.0 MPa,灌浆2.5 MPa;封闭帷幕:压水1.0 MPa,灌浆1.5 MPa。化灌材料采用丙烯酸盐。 5.6 陡倾角裂隙发育部位处理 为了提高钻孔穿透陡倾角裂隙的机率,在陡倾角裂隙发育的几个典型坝段,补充布置了顶角30°的12个斜孔,其透水率、耗浆量与直孔无明显差别。 5.7 对大耗浆孔段的处理 三峡坝基主要渗漏通道为断层、裂隙密集带,帷幕灌浆的首要任务就是灌封这些透水裂隙。遇到断层、裂隙密集带大耗浆孔段,要求灌浆连续进行,不得中断、待凝。 6 灌浆成果分析 三峡坝基岩体完整,除局部孔段外,可灌性普遍较差。灌前压水试验,透水率小于1Lu的占93.3%,大于10 Lu的只占0.24%。其中Ⅰ序孔透水率小于1 Lu占90.1%,平均值0.5133 Lu,Ⅱ序孔小于1Lu占92.3%,平均值0.2890 Lu,Ⅲ序孔小于1 Lu占94.8%,平均值0.2270 Lu。平均单位注入量10.10 kg/m,Ⅰ序孔20.72 kg/m,Ⅱ序孔8.25 kg/m,Ⅲ序孔5.97 kg/m。随着孔序的增加,透水率、单位耗灰量递减规律明显。 质量检查孔压水成果:设计共布160个检查孔,压水试验2255段,透水率小于1 Lu的2 222段,占98.54%,对不合格孔段进行了补灌和补灌后检查,均满足小于1 Lu的要求。 补充化灌结束后,进行了灌后检查,压水透水率0.01~0.11 Lu,远远小于设计≤1 Lu的要求,微细裂隙已得到了有效灌注。 大口径钻孔检查,水泥结石一般密实、坚硬、胶结良好,为密实的结晶网络结构。含结石芯样单轴抗压强度:干燥状态为26.1MPa,饱和状态为23.8 MPa;抗拉强度为1.0 MPa,搞剪强度为1.2 MPa,结石抗渗强度1.4 MPa~2.1 MPa。 7 结语 坝基岩体总体透水微弱。在断层、宽大张性裂隙、岩脉接触面透水性中等~较严重,为坝基主要渗透通道,是防渗的重点;帷幕灌浆质量好坏主要取决于断层、裂隙的灌封程度。微细裂隙、卸货裂隙、爆破裂隙一般在较小区域内自行封闭,储水不导水,可灌性差。 布孔方式以单排为主,重点部位、断层裂隙发育部位采取双排与加密的方式,一般与重点兼顾,节省了工程量,总体上满足了工程要求。 最大灌浆压力为5~6 MPa,孔口段在充分考虑到岩体工程地质条件、上覆盖重情况下,灌浆压力提升到3.5~4.0 MPa,在灌浆过程中,按注入量逐级升压。达到了在不产生有害抬动的情况下,尽量使用较在灌浆压力的目的,提高了灌浆效果。 基于坝基岩体微细裂隙发育,水泥细度要求D97<40μm,提高了微细裂隙的可灌性,如采用改性细水泥,更加有利于施工和质量控制。 帷幕灌浆施工进展顺利,在施工中建立了施工单位三级质检、监理全过程旁站、设计现场技术跟踪服务、业主统一协调的质量保证体系。施工质量问题得到了及时处理,没有发生质量事故与安全事故,单元工程质量合格率100%,优良率83%,质量等级优良。 上、下游基坑充水后,排水孔排水总量为717.40 L/min,远远小于设计排水量。帷幕灌浆的质量,最终还要接受大坝蓄水的考验,今后需加大排水孔的动态观测,查清坝基渗流规律。红旗水库坝基防渗帷幕灌浆施工分析www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2009-2-13来源:《黑龙江科技信息》2008年9月下供稿文/张永桂[导读]介绍在帷幕灌浆施工过程中采用先进的施工工艺和施工技术,从而取得了较好的灌浆防渗效果。摘 要:介绍在帷幕灌浆施工过程中采用先进的施工工艺和施工技术,从而取得了较好的灌浆防渗效果。关键词:施工方法;灌浆效果分析;质量控制1 工程概况红旗水库位于新疆吉木乃县境内的拉斯特河中游,是一座引水注入式中型水库,该水库于1966年10月动工修建,1975年3月建成投产,属于典型的“三边”工程。由于建库过程中边设计、边施工,对水库两岸又未做前期地质工作,致使水库两坝肩防渗处理不彻底,建成运行后蓄水位101.6m(库容500万立方米),远未达到设计库容标准。为此,必须对水库进行除险加固,以使水库达到设计库容标准,充分发挥工程效益。工程于2004年开工建设,2005年完工,运行至今一切正常,取得了良好的经济效益和社会效益。设计方新疆水利水电勘测设计研究院经过多方案比选,推荐采用土工膜斜墙+砼防渗墙+基岩灌浆方案,施工内容主要包括:大坝砼防渗墙施工、复合土工膜铺设、两岸及基岩防渗帷幕灌浆和放水闸改建。由于帷幕灌浆主要是对防渗墙底部基岩进行防渗处理,对于减小大坝渗漏至关重要,但此部分属于隐蔽工程,施工过程较难控制,稍有不慎,则会对工程造成很大影响,因而对于灌浆施工一定要做好施工方案设计,严格控制每一道工序,狠抓质量,确保万无一失。主要从施工方面对帷幕灌浆工程进行一点探讨。2 灌浆施工2.1灌浆孔的设计布置情况红旗水库防渗墙底部帷幕灌浆全长267.1m,按设计要求在帷幕灌浆轴线上布置灌浆孔,分Ⅲ序,孔距2m,孔位在上下游方向偏差不得超过10cm,共计135个孔,灌浆后要求达到压水试验透水率q≤5Lu。2.2施工方法简介2.2.1施工组织及主要施工设备为保证质量和工期,共组织投入两个钻灌机组。2.2.2施工顺序施工顺序为:测量→布孔→设备安装→造孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔。2.2.3施工方法施工测量。在施工前按监理部门提供的测量基准点、基准线及其基准资料和数据,与监理工程师共同校测基准点的测量精度,并复核其资料和数据的准确性,根据提供的测量资料,对帷幕灌浆孔轴线进行实测。灌浆孔布置。按设计要求在防渗墙轴线上布置灌浆孔,分Ⅲ序,孔距2m,孔位轴向偏差不得超过10cm,孔深为防渗墙砼底部20~30m不等,均超过设计帷幕灌浆底线。造孔。灌浆深孔、取芯孔和检查孔选用XY-Ⅱ型地质岩芯钻机,孔径?准91mm,硬质合金或金刚石钻头钻进,水做冲洗介质,每回次取岩芯,仔细量测钻杆、钻具、机上余尺长度,卡准每灌浆段长度;部分浅孔采用QZJ-100D潜孔钻机造孔,孔径?准90mm。孔斜测量。采用JXY-2型电动测斜仪量测钻孔斜率,每5m量测一次,不足5m的钻孔,终孔量测一次,根据量测结果决定是否对钻孔进行纠斜或封堵重钻。钻孔冲洗和压水试验。灌浆孔段在灌浆前采用压力水或压力风进行裂隙冲洗,直至回水清净为止。灌浆孔段在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净为止,冲洗压力为灌浆压力的80%,大于1MPa时采用1MPa。先导孔采用单点法做压水试验,压力为灌浆压力的80%。压水时间不少于20min,每3~5m测读一次压入流量,以最终流量表读数作为计算流量,稳定标准符合下列标准之一时,即可结束。a.当流量大于5L/min,连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10%。b.当流量小于5L/min,连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的20%。c.连续4次读数,流量均小于0.5L/min。灌浆方法。帷幕灌浆工程按分序加密的原则进行,分Ⅲ序,先进行Ⅰ序孔,Ⅱ序孔次之,最后进行Ⅲ序孔施工。灌浆采用自上而下循环式分段灌浆法,灌浆段自上而下分段:第一段2m,以下每段长均为5m,段长可适当的进行调整。灌浆采用自上而下分段卡塞法灌浆,为了避免浆液沉淀,堵塞裂隙,用0.6寸水管做射浆管,射浆管距离孔底不超过0.5m。灌浆材料。采用布尔津水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥,细度要求为80μm的方孔筛的筛余量不大于5%,要求材质新鲜,不得使用过期、失效和散装水泥,每批水泥应做好水泥细度试验,并做好记录,每批水泥要求有产品出厂合格证、检验合格证,并抽样由监理部门指定的试验室做检验。灌浆设备和机具。制浆设备为自制的450L高速搅拌机,浆液搅拌完后通过过滤网,灌浆泵选用BW250/50型三缸往复式柱塞泵,输浆管路采用1.5寸高压胶管,胶管最大承受压力10MPa,灌浆泵和灌浆回浆管处均安装压力表,压力表定期检测,压力表与管路之间设有胶皮隔离装置,灌浆栓塞采用橡胶式和气馕式。制浆。灌浆材料必须称重,误差不大于5%,纯水泥浆液的搅拌时间不少于30s,浆液使用前应过筛,自制备到用完时间小于4h;浆液温度保持在5~40℃之间。灌浆压力。灌浆压力按设计要求,并根据生产性灌浆试验由设计进行调整。灌浆开始后,在尽可能短的时间内达到设计压力,使整个灌浆过程尽可能地在规定压力下进行。浆液浓度。灌浆浆液浓度应由稀到浓,逐级变换。水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级,开灌水灰比采用5:1。浆液变换。a.当灌浆压力保持不变,注入率持续或减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比;b.当某一比级的浆液注入量已达到300L以上或灌注时间又达1h,而灌浆压力和注入率无改变或改变不显著时,改浓一级;c.当注入率大于30L/min时,根据具体情况越级变浓;d.当灌浆压力或注入率突然改变较大时,立即查明原因,采取相应段处理措施。灌浆结束标准。在灌浆规定压力下注入率小于0.4L/min时,持续灌注60min或注入率小于1L/min,继续灌注1.0h,灌浆可以结束。封孔。灌浆结束后,采用分段压力灌浆封孔法封孔,用灌浆泵压入水灰比0.5:1的浓水泥浆,浓封完毕后,待凝3d,孔口上部空余部分采用粘土球扎实封孔。3 灌浆效果分析3.1灌浆注灰量整理分析防渗墙墙底帷幕灌浆单排共135个孔,灌浆总进尺5925.8m,水泥注入量260673.54kg,平均单位水泥注入量102.16kg/m,从单排帷幕灌浆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔单位注入量情况来看:I序孔31个,灌浆进尺671.95m,水泥注入量99967kg,平均单位水泥注入量148.77kg/m;Ⅱ序孔30个,灌浆进尺635.8m,水泥注入量67263.66kg,平均单位水泥注入量105.79kg/m,较I序孔平均单位水泥注入量降低28.9%;Ⅲ序孔74个,灌浆进尺1243.9m,水泥注入量93442.88kg,平均单位水泥注入量75.12kg/m,较Ⅱ序孔平均单位水泥注入量降低29.0%。由此可以看出,防渗墙帷幕灌浆分三序施工各次序孔灌浆规律明显、变化较大。3.2检查孔压水试验分析帷幕灌浆效果检查主要以钻孔压水试验为主,共15个检查孔并报业主、设计、监理、地质部门同意,经钻孔压水试验,透水率最大值4.67Lu,最小值0.80Lu,满足设计小于5Lu的标准。经过实验得出,灌浆后透水率均小于5Lu,说明帷幕灌浆后,渗水通道已被堵塞,灌浆效果较好。4 施工质量控制灌浆工程是地下隐蔽工作,要从以下几个方面控制施工质量:以设计要求为依据,建立自己的施工质量保证体系,制定管理制度,并认真贯彻执行对各道重要工序进行自检和控制。所有用于钻孔、冲洗、压水试验和灌浆的机械设备及仪表,经监理工程师到现场查看后才能使用。灌浆单元工程质量评定。对完成的工作由监理工程师进行质量评定,防渗墙底部帷幕灌浆工程共划分为10个单元,其中优良8个,优良率80%,评定等级为优良.

关键词:基础、固结灌浆、施工方法

帷幕灌浆施工方法

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

一、帷幕灌浆主要施工方法:

一、工程概况

1.钻孔与测斜:采用小口径地质回转钻机,金钢石钻头钻孔,开孔前用“两点法”地锚固定,用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴。第1段灌浆结束后进行孔口管埋设,埋入基岩深度2m,孔口管采用73mm的无缝钢管。钻孔测斜选用KXP-Ⅰ型测斜仪,一般每10m测1次。

清远抽水蓄能电站位于广东省清远市的清新县太平镇境内。装机容量4×320MW,工程担负为承担广东电网调峰、填谷、调频、调相以及紧急事故备用等任务。

2.钻孔冲洗与简易压水:采用高压水脉动冲洗,冲洗时间不少于30min,回清水10min。灌浆前均进行简易压水试验,压水压力1.0MPa。

为提高基岩的整体性和弹性模量,减少基岩受力后的变形,提高基岩的抗压、抗剪强度,需对枢纽工程部分建筑物基础进行固结灌浆处理。

3.制浆与检测:采用集中制浆,分部位供浆,浆液经3台湿磨机串联磨制后送入搅拌桶,外加剂为UNF-5型高效减水剂,掺量7%。浆液浓度采用标准漏斗粘度计检测,要求漏斗粘度小于30s;细度主要采用沉降法,用激光粒度仪校核,要求每10t水泥检测1次。

二 、施工方法

4.自动记录:灌浆记录全部采用自动记录仪,自动记录仪为长江科学院GJY-Ⅲ型和湖南力合LHGY-2000型。

1、施工程序为:施工布置→测放孔位→抬动观测孔造孔及装置安装→Ⅰ序排孔钻灌→Ⅱ序排孔钻灌→质量检查验收→单元施工结束→进行下一单元施工。

5.灌浆压力控制:在施工过程中为了避免抬动破坏,建立了注入率与最大灌浆压力的关系。

2、抬动观测孔施工

二、帷幕灌浆主要技术指标

2.1、钻孔

坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案。

拟在每一灌浆单元设置抬动观测孔1~2个,造孔采用回转式钻机(XY—2PC)、潜孔锤冲击钻进,钻孔终孔孔径不小于75mm,钻孔孔深确定为伸入基岩8米。

1.孔深与段长:孔深按H≥1/3h+c与深入相对不透水岩体顶板以下5m控制,同时要求终孔段应满足透水率≤1Lu、单耗q≤20kg/m,否则自动加深;灌浆段长第一段2m,第二段1m,第三段2m,以下各段5m。

2.2抬动装置安装

2.灌浆压力:设计灌浆压力按不小于1.5倍坝前水头考虑,灌浆压力值见下表1:

钻孔完成后,先插入直径为20mm的钢管(管口应高出地表30~50cm),再从20钢管管内向孔内注入部分水泥砂浆;在20mm钢管的外侧套一直径为40mm的钢管(40钢管管口距地面5~10cm),在40mm钢管和20mm钢管的底部用黏土封隔,封隔高度不小于1米;20mm钢管与40mm钢管之间的间隙用棉纱封隔,以避免水泥浆液或其它杂物进入。见抬动测量装置安装示意图:

3.灌浆材料与浆液配比:灌浆材料采用湿磨细水泥,细度要求D97<40μm,现场按D95<40μm按制。采用3∶1、2∶1、1∶1、0.6∶1,4个比级。

2.3灌浆施工

4.帷幕灌浆施工方法:按分序加密的原则,采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。

2.3.1灌浆材料

5.结束标准:在设计压力下,1~3段注入率小于0.4L/min、以下各段小于1.0L/min,延续灌注时间不少于90min。

⑴固结灌浆灌浆材料采用普通硅酸盐水泥,所用水泥标号为P.0.42.5,细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不得大于5% 。

6.质量合格标准:质量合格标准q≤1.0Lu,接触段及其下一段的合格率应为100%,以下各段应达90%以上,且q应≤2.0Lu。

⑵灌浆用水泥应保持新鲜,符合规范要求。

三、帷幕灌浆特殊情况

⑶灌浆材料在制浆时必须称量,其误差不大于5% 。

1.灌浆过程中,发现冒浆漏浆,应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处理。

⑷灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水要求。

2.帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,持灌浆孔灌浆结束后。串浆孔并行扫孔、冲洗,而后继续钻进和灌浆。

⑸灌浆过程遇有特殊情况可选用下列外加剂:

3.灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理:

①速凝剂:水玻璃、氯化钙、三乙醇胺等;

应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。

②减水剂:苇浆废液,铬木素等;

恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近,即可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,则浆液应逐级加浓继续灌注。

③稳定剂:膨润土及其它高塑性粘土等。

恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。

外加剂与水泥浆的配合比例,根据现场的实际情况通过试验确定。

4.涌水问题:涌水是由于坝基岩体裂隙水在四周河水水压传递下,当钻孔揭露裂隙含水带后,地下水的排泄释放过程,属于地下水正常迳流。

所有外加剂凡溶于水者,均应以水溶液状态加入。

对钻孔涌水问题,采取如下措施:对涌水严重部位,增加灌浆孔深、改单排帷幕为双排帷幕,加密灌浆孔;对涌水孔段,提高灌浆压力(设计压力+涌水压力);提高结束标准,要求屏浆时间不少于1h,闭浆待凝24~48h。通过以上处理后,涌水孔段灌后扫孔均无涌水,且钻孔涌水量与涌水孔段频率随帷幕灌浆排序、孔序增加而减少。

2.3.2制浆

5.灌浆段注入量大,灌浆难于结束时,可选用下列措施处理:

①纯水泥浆液使用普通搅拌机时不得少于3min,使用高速搅拌时,一般不小于30s。水泥浆从制备至用完时间不得超过4h。

低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;

②集中制浆站宜制备水灰比0.5:1的水泥浆,输送浆液的流速宜为1.4~2.0m/s。各灌浆地点应测定来浆比重,调制后使用。

浆液中掺加速凝剂;

③制浆系统至输浆系统的送浆管路,每次送浆结束后在1小时内不输浆时,应先用压缩空气将管道中的浆液排至储浆筒,再用水清洗干净,待用。

灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔,重新依照技术要求进行灌浆,直至3.8.6灌浆过程中如回浆变浓,宜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。即可停止灌注。

2.3.3灌浆施工工艺流程

6.在岩溶地区的溶洞灌浆,应先查明溶洞的充填类型和规模,而后采取相应的措施处理。

灌浆施工工艺流程如下

溶洞内无充填物时。根据溶洞的大小,可采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施。待凝后,扫孔,再灌水泥浆。

2.3.4钻孔

溶洞内有充填物时,根据充填物类型、性能以及充填程度,可采用高压灌浆、高压喷射灌浆等措施。

砼内采用潜孔锤冲击钻进,孔口0.5m范围内则采用金钢石回转钻进,基岩采用金钢石或合金钻头回旋钻进造孔。

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⑴孔位布置及分序

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①基础固结灌浆孔位布置严格按设计图纸进行。

图片 1

②所有钻孔统一编号,并注明施工次序。

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③灌浆孔分序按逐渐加密的原则进行——排间分两序进行施工

⑵钻孔

固结灌浆孔钻孔按分序加密的原则进行,钻孔孔径采用75mm;上部盖重混凝土采用潜孔锤冲击钻进,孔口0.5m范围内则采用金钢石回转钻进;基岩部分采用回旋钻机配合金钻头钻进;钻孔为铅直孔,钻孔开口位置与设计孔位的偏差不得大于10cm。

2.3.5冲洗及压水试验

①灌浆孔在灌浆前进行钻孔裂隙冲洗。

②压水试验:冲洗孔结束后,选择有代表性的孔段采用单点法进行压水试验。试验孔段为灌浆孔段总数的5%~10%。压水压力值同洗孔压力取值,每3min测读一次压入流量,取连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10﹪时的最终值,或最大值与最小值之差小于1L/min时的最终值取作为计算流量,成果以透水率表示,计算方法:

q=Q/PL

式中:q—透水率;

Q—压入流量;

P—作用于试验段的全压力;

L—试验段长。

③抬动变形控制

在洗孔及压水过程中随时观测和记录盖重混凝土的抬动变化值;其最大允许变形量为100m,若超过此值,应立即降低压力。

2.3.6灌浆施工

灌浆方法:灌浆施工中孔深小于等于6m实行全孔一次灌浆,孔深8m实行分段灌浆,第一段段长3m,第二段5m,自上而下灌浆。采用孔口封闭、孔内循环灌浆方法,整个灌浆过程采用手工记录;灌浆泵采用BW—200灌浆泵,孔口利用机械栓塞加压封孔。

灌浆压力:固结灌浆压力全孔一次灌浆为0.15MPa~0.25MPa;分段灌浆压力为:第一段0.10~0.20 MPa,第二段0.20~0.25 MPa(分段灌浆压力见《施工技术要求》),施灌过程中可根据抬动情况调整灌浆压力。

灌浆浆液水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级,浆液比级变换原则:

①当灌浆压力保持不变,注入率持续减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比。

②当某一比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。

③当注入率大于30L/min时,根据具体情况越级变浓。

2.3.7特殊情况处理

灌浆过程发生冒浆、漏浆时,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法处理。

灌浆过程发生串浆时,若串浆孔具备灌浆条件,则同时进行灌浆(灌浆采用一泵一孔灌注);否则将串浆孔孔口用灌浆塞塞住,待灌浆结束后,串浆孔再继续钻进和灌浆。

灌浆工作必须连续进行,若因故中断,按照下述原则进行处理:

a 尽可能缩短中断时间,及早恢复灌浆;

b 中断时间超过30min,立即进行钻孔冲洗,而后恢复灌浆;

c 若无法冲洗或冲洗无效,则进行扫孔,而后恢复灌浆;

d 恢复灌浆时,使用开灌比级的水泥浆进行灌注,若注入率与中断前相接近,即换成中断前同比级的水泥浆进行灌注,若注入率较中断减少较多,则浆液由开灌水灰比逐级加浓继续灌注;

e恢复灌注后,如注入率较中断减少较多,且在极短时间内停止吸浆,请设计、监理共同研究补救措施。

在孔口有涌水的灌浆孔段,在灌浆前应测记涌水压力和涌水量;

大量耗浆孔段的处理;

a遇有大量耗浆孔段时,首先应降低灌浆压力,采用浓浆,减少并限制其注入率,并视耗浆量情况,采用浆液中掺速凝剂,待该段耗灰量超过2t/段,仍不见压力回升,地面又无漏浆的迹象,则应停止灌浆,待凝24小时后复灌;

b复灌时注入率逐渐减少,则应灌至正常结束;

c复灌时注入率仍很大,灌浆难于结束时,则采用掺中、细砂、水玻璃、水泥浆液和水玻璃双液法等方法,待耗灰量超过0.5~1t/m后,再待凝后复灌至正常结束;

d复灌时注入率较待凝前相差悬殊,且耗灰量很小,则应对该段扫孔后再灌浆,如扫孔后注入率仍很小,此孔即告结束。

灌浆过程中若回浆变浓,应该稀释后继续灌注,若无效再改稀灌注,若回浆仍变浓,延续灌注30min,即可结束灌浆。

2.3.8灌浆结束条件

在设计压力下,当注入率小于1L/min时继续灌注30min,结束灌浆。

2.3.9封孔

灌浆结束后,采用0.5:1浆液置换孔内清浆,然后纯压灌注10 min,结束封孔。

三、质量检查及安全保证

3.1质量检查

3.1.1灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主,结合对施工记录、成果资料、测试成果的分析和检查孔岩心等综合评定。

3.1.2固结灌浆检查孔的位置由监理工程师和设计代表确定。

3.1.3固结灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束7d后进行,采用简易压水试验。

3.1.4当固结灌浆检查孔的透水率不大于8Lu或透水率不大于8Lu的孔段达到85%以上、不合格试段的透水率不大于12Lu且分布不集中时,灌浆质量为合格;否则应由监理、设计、施工商量处理方案。

3.1.5检查孔检查结束后,采用与灌浆孔相同的方法进行封孔。

3.2安全保证

3.2.1项目部设安全员,专人负责施工安全;

3.2.2现场施工用电线路、电缆做到明线架空,做好防漏电措施;

3.2.3在临空作业面,架设安全网,并在各安全重点部位设置相应安全警示标志。

四、结语

固结灌浆,适应于改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的大坝基础处理,它的优点是提高岩石的整体性与均质性,提高岩石的抗压强度与弹性模量,减少岩石的变形与不均匀沉陷。