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标题: 灌浆工程 [打印本页]

时间: 2024-10-29 09:53
标题: 灌浆工程
灌浆工程
灌浆工程包括主坝基础帷幕灌浆、坝体劈裂灌浆、高低涵回填灌浆和固结灌浆。其中帷幕灌浆1570m，土坝钻孔1448.4m，钻基岩层1570m，灌浆皮管1570m；坝体劈裂灌浆574m，土坝钻孔574m，灌浆皮管574m；回填灌浆1450.8m2；固结灌浆1727m2；钻孔180 m。
1.7.3.1主坝基础帷幕灌浆
大坝全线进行基础帷幕灌浆，并结合坝基接触面灌浆，帷幕灌浆轴线布置在距坝轴线上游1.0 m处，按单排孔布置，孔距3.0 m。共钻孔57个，帷幕灌浆1570m。施工时段为2002年10月28日~2003年1月15日，历时77天。
(1)施工工艺流程
根据设计技术要求及规范，其施工工艺流程如下图所示：

灌浆工艺流程图
(2)施工工艺要求
1) 施工测量放样：
根据招标文件要求本次施工按单排孔分三序实施帷幕灌浆，帷幕灌浆轴线布置在距坝轴线上游1.0 m处，按单排孔布置，孔距3.0 m。测量放样由专业人员采用经纬仪测量定线，用钢尺丈量孔距，确定孔位。在每一孔位上打一木桩，在木桩中心钉一小钉，作为灌浆孔的中心点。对于转折点桩号，在旁边加设固定参照标志，以便施工确认。并用水准仪测出各孔口高程，根据设计初步计算出各灌浆孔帷幕底线、顶线高程。
2)钻孔
①钻孔机具及设备
本次施工根据工程任务，为了提高劳动生产率和保证施工质量，选用2台SH-30钻机及2台国产二三三厂生产的XU-200A型钻机，该钻机最大钻进深度可达200米，详见下表：
钻孔主要施工设备表

名称型    号数  量工作内容备注
钻  机 SH-30 2台钻土层
钻  机 XU-200A 2台钻孔岩层
灌浆泵 BW-150 2台送水冲洗
测斜仪 KXP-1 1台钻孔测斜
②钻孔次序
钻孔按三序次施工，先进行先导孔（Ⅰ序孔）施工，进一步探明地质情况，然后按Ⅱ、Ⅲ序孔分别进行。

帷幕灌浆孔序布置图
③钻孔操作步骤
根据测量的孔位将钻机设备移机就位，钻孔中心与放样孔位偏差控制在规范允许范围内，然后将钻机垫平，校核立轴竖直。
根据不同地层，采用不同的钻进工艺。土层采用SH-30型钻机冲击，直至基岩，下Φ110mm套管，再采用XU-200A型岩芯钻机旋转钻进，终孔孔径为Φ75mm。钻孔深度按照设计孔深钻进。
④钻孔技术指标
A.孔位偏差及孔深：孔位力求对中，其水平偏差控制在10cm之内。孔深按设计要求控制。
B.钻孔力求铅直，所有帷幕灌浆孔均全孔测斜。如发现钻孔偏斜超过规定时及时纠正,孔斜率控制在2%之内。
C.记录：做好造孔记录和描述，详细加以分析并报监理人员存档。
D.结束：钻孔结束后，及时进行检查验收，检查合格并签认后，方可进行下一道工序的施工。
3)钻孔冲洗及压水试验
①钻孔冲洗
每孔钻完后，利用钻杆，采用BW-150灌浆泵进行冲洗，冲洗时水量开至最大挡进行孔内冲洗，直至回水澄清，无砂和岩粉为止，残留在孔内的岩芯不超过0.2m，如超过0.2m，则再扫孔取出。冲洗顺序是先冲洗钻孔，再冲洗岩层裂缝。冲洗压力不大于灌浆压力的80%，以免引起裂缝扩张和岩层的移动、变形。
②压水试验
先导孔基岩内采用五点法由下而上分段进行压水试验，求得透水率Lu值，以确定帷幕灌浆底线，而其它序孔灌浆前进行简易压水试验。灌浆前的压水试验在冲洗结束后进行。压水试验前，先观测孔内的稳定水位，有涌水的孔还要量测涌水流量。简易压水试验采用单点法，压水压力为灌浆压力的80%，压水时每5min测读一次流量，连续五次其最大值与最小值小于10%后，取最后一次的流量值作为计算流量，其成果按SL62-92附录A中的公式（q=Q/pL）计算出透水率。
4）灌浆材料
采用425#普通硅酸盐水泥，施工前抽样送试验室检测。
5）制浆
① 制浆材料采用称量，称量误差小于5%。
② 每桶浆液搅拌均匀，并测定浆液的密度和黏滞度等参数，作好记录。
③ 使用普通搅拌机搅拌泥浆时，其搅拌时间不小于3min，浆液在使用前必须过筛，从开始至用完的时间不大于4h，超过4h则废弃.
④浆液拌和用水温度保持在5～40度。
6）灌浆
①灌浆机具及设备
灌浆机械采用钻机的卷扬提升降装置，用以升降孔内的射浆管、双管、栓塞等。孔内采用循环式双管，用橡皮塞将孔内阻塞成灌浆段。制浆用GNJ—60型制浆机，送浆采用BW—150型泥浆泵输送。

②灌浆方法及方式
灌浆严格按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）执行。根据本工程特点，采用自下而上分段灌浆法。
灌浆方式采用循环式，钻孔钻至设计孔深并压水冲洗完成后,提升钻杆下入灌浆管,灌浆管距孔底小于0.4m。
③灌浆段长
灌浆段长5.0m、接触面灌浆段长为2.0m，如基岩破碎，按规范规定最大段长不超过10m（根据压水试验确定）。
④灌浆压力
灌浆压力以回浆压力表读数为准，其值随着孔深的增大而增大，参照同类工程的实践经验及招标文件要求，灌浆压力按设计要求严格执行。当灌浆孔离岸坡面较近时，为防止压力过大挤动岸坡，根据情况降低灌浆最大压力值，但不小于最小压力值。
⑤浆液水灰比及变换标准
水灰比随基岩的单位吸水量而变，采用425#硅酸盐水泥灌注，浆液由稀到浓,起始水灰比采用5:1，以后依次采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1，个别灌浆段可视情况采用0.5:1。其浆液浓度变换严格按规范（SL62—94）执行。
浆液水灰比的变换原则是当注入量达400-600L时吸浆量仍很大时，则改浓一级灌注，或注入量大于30L/min时，也可根据具体情况越级变浓。但越级变浓后，如灌浆压力突增或吸浆率突减，应立即查明原因，并改回原水灰比进行灌注。灌浆中，当灌浆压力保持不变，吸浆率均匀减少时，或吸浆率不变，压力均匀升高时，不得改变水灰比。
⑥灌浆记录
采用灌浆压力微机记录仪（简明扼要称自动记录仪）对简易压水、灌浆全过程的压力、流量、水泥用量等自动记录。每5min 打印一次所有设置及记录值。其操作步骤如下：
A.灌浆前设置表头：即灌浆设计压力、段长、时间等；
B.配好的浆正式输送至孔内时，即按下[灌浆][继续]键，仪器进行正常的记录，实时显示流量、压力；
C.当压力达不到设计值或超过设计值10%时，仪器会自动报警，这时调整回浆阀达到设计时，自动报警停止；
D.当灌浆满足结束条件时，按[结束]键停止记录，用自动记录仪打印累计灌浆量、单位灌浆量、干水泥量、时间、压力、流量、水灰比。
灌浆结束后，施工现场技术人员在打印单上签名。
⑦特殊情况的处理
A.中断处理：灌浆工作一般应连续进行。若因停水停电或机械故障中断，应尽快恢复灌浆。中断时间超过30min者，立即设法冲洗钻孔，或必要时进行扫孔，然后再恢复灌浆。
B.裂缝处理：在灌浆过程中发现坝面出现裂缝时，首先分析裂缝产生原因，若是湿陷缝，可以继续灌注，若是劈力缝，除加强观测外，还采取降低压力，停灌等措施防止裂缝扩展，同时对裂缝进行处理。
C.地面冒浆处理：灌浆过程中，发现地面冒浆时，可根据情况采用嵌缝、表面封堵，加浓浆液、降低压力以至中断间歇等方法加以处理。
D.串浆处理：灌浆过程中与邻孔发生串通时，一般采用下述方法处理：
a.如串浆量不大，在被串孔内采取冲洗措施，使水泥浆不致充填孔内，可继续灌浆；
b.如串浆量大，应与被串孔同时灌浆，但应适当降低压力。防止岩层抬动；若无同时灌浆的设备条件，可用灌浆塞将被串孔塞住，单对灌浆孔灌浆。结束后，立即将被串孔的灌浆塞取出，并扫孔洗净，进行补灌。
c.如被串孔正在钻进，宜立即停钻。
E.特大耗浆处理：在经过正常变浆、且浆液稠度已达水灰比0.5:1后，如孔段吸浆率仍很大，灌浆难于结束时，一般可采用下列措施处理：
a.降低压力，使吸浆率不超过1～2L/min·m 灌注。在此情况下若灌注的干料已达限定数量后吃浆率仍不减小，可采用间歇灌浆。
b.浆液中掺速凝剂灌注，速凝剂的掺量应根据速凝剂的品种由试验确定。
c.灌注水泥砂浆等。
7）帷幕灌浆结束标准和封孔
在设计压力下，当吸浆量不大于0.4L/min时,继续灌浆30min.或不大于1L/min时继续灌注60min，即可结束。
全孔灌浆完毕后，采用自下而上分段灌浆封孔，每段15—20m灌水灰比为0.5:1.0的浓浆封孔，灌注压力与该段灌浆压力相同。当注浆量不大于1L/min继续90min方可停止注浆。
8）施工质量检查
①帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。
②帷幕灌浆检查孔布置在帷幕中心线上，其数量为灌浆孔总数的10%。选择下列部位布设：岩层破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；注入量大的孔段附近；钻孔偏斜达大的部位；分析认为灌浆质量有问题的部位。
③帷幕灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束14天后进行。压水试验严格按SL62—94附录A执行。压水试验结束后，按技术要求进行灌浆和封孔，检查孔按规定要求提取岩芯并对岩芯进行描述。
④帷幕灌浆质量压水试验检查，坝体与基岩接触段的合格率为100%；再以下的各段合格率在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的10%，且不集中，灌浆质量可认为合格。
9）工程质量控制措施
本工程采用项目管理，工程质量纳入项目管理。由公司组织专业人员进行质量规划的指导，负责制定现场质量管理和技术管理制度以及技术、质量、安全措施，由项目经理部负责落实执行。质管目标为确保工程质量争创优良，具体措施如下：
①由专业测量人员进行测量放样，采用水准仪、经纬仪、钢尺进行放样定位，保证轴线、高程测定的精度。
②水泥有出厂检验单，并分批采样进行水泥质量检验。
③加强施工质量监督检查工作，现场成立专门质量监督小组，随时监测钻孔孔位、孔斜度、深度，钻孔自检合格并由现场质监员检查报监理工程师验收合格签字后，方可进行下一步的施工。
④采用联合制浆机，确保浆液质量的稳定性，连续均匀性，水灰比严格按照设计要求。
⑤保证浆液流动畅通，确保灌浆管路能承受1.5倍的最大灌浆压力，并在孔口处安装压力表，尽量使用新表压力，未经计量检测站检测合格的压力表，严禁使用。
⑥建立健全质量管理体系，实行技术负责人（工程师）----现场技术员（质监员）----施工队长（机长）----班长（操作员）四级责任制，项目经理对整个工程质量负全面责任。
⑦加强质量意识教育，对全体参加施工的人员，由有关人员在进场前进行质量意识教育，增强施工人员的质量意识。
⑧积极配合监理工程师，对工程全过程实行全面监理，以保证工程质量。
1.7.3.2主坝粘土劈裂灌浆
土坝坝体的劈裂式灌浆，沿坝轴线布置单排灌浆孔，分三序孔，最终孔距5米，共布孔26个，劈裂灌浆574米。劈裂灌浆在帷幕灌浆完成并水泥浆析水固结后进行。施工时段为2003年1月16日~2003年2月20日，历时35日历天。

(1)施工工艺流程
主坝劈裂灌浆工艺流程
(2)施工工艺要求
1）布孔
沿大坝轴线单排布孔，分三序孔施工。孔距为5.0m均匀布置。测量放样由专业人员采用经纬仪测量定线，用钢尺丈量孔距，确定孔位。在每一孔位上打一木桩，在木桩中心钉一小钉，作为灌浆孔的中心点。对于转折点桩号，在旁边加设固定参照标志，以便施工确认。并用水准仪测出各孔口高程，根据设计初步计算出各灌浆孔底线高程。
2）造孔
钻孔按三序次施工，先进行先导孔（Ⅰ序孔）施工，然后按Ⅱ、Ⅲ序孔分别进行。
根据测量的孔位将钻机设备移机就位，钻孔中心与放样孔位偏差控制在规范充许范围内，然后将钻机垫平，校核立轴竖直。本次施工采用杭州无锡探矿机械厂出的SH-30型钻机冲击钻进。钻孔尽量做到铅直，其水平偏差控制在10cm之内。
3）灌浆材料
劈裂灌浆采用粘土浆，粘土和浆液物理力学性能符合要求。
4）制浆
①每桶浆液搅拌均匀，并测定浆液的密度和黏滞度等参数，作好记录。
②使用普通搅拌机搅拌泥浆时，其搅拌时间不小于3min，浆液在使用前必须过筛。
5）灌浆
①灌浆机具及设备
制浆用GNJ—60型制浆机，送浆采用BW—150型泥浆泵输送。
②灌浆
A、灌浆方法采用孔底注浆全孔灌注的方法，分三序孔进行，先对Ⅰ序孔进行轮灌，Ⅰ序孔结束后再进行Ⅱ序孔灌浆，Ⅱ序孔灌浆结束后，再进行第Ⅲ孔灌浆。
B、单孔灌浆采用“少灌多复”的方法，在头几次的灌浆中，尽量避免堤顶出现裂缝，以便加速浆体的析水固结，如果出现裂缝，冒浆时立即停止，隔日再灌。
C、灌浆开始，先灌5分钟左右的稀浆，泥浆比重控制在1.2g/cm3左右，然后泥浆比重提高到1.5g/cm3左右。
D、每孔灌浆数次后，基本不再吃浆时，将注浆管提升1m左右，继续灌浆。
F、每孔必须达到终孔标准时，才能起管。当灌浆管拔出后，孔口用稠浆灌满，浆面下沉后再灌，直至浆面不再下沉为止，最后回填夯实。
③灌浆压力
在最大允许灌浆压力之内，尽量采用高压灌浆，以便坝体内形成较好的防渗帷幕。孔口最大允许灌浆压力可用下式控制。
Pmax=f[r1h1+ r2h2+ Qt- r浆（h1+ h2）]
式中Pmax——孔口控制灌浆压力（kPa）
h1、h2 ——堤高和注浆管深入堤基中的深度（m）
r1、r2——堤身和堤基土体的重度（kN/m2）
Qt ——堤基土的抗拉强度（kN/m2）
f ——大于1的系数
④终孔标准
A、每孔复灌次数达4次以上。
B、堤身纵向裂缝反复冒浆。
C、每孔灌浆历时至少60分钟或每孔灌浆进干土料至少2m3。
D、根据灌入的干料换算成浆体帷幕厚度，并满足要求。
6）特殊情况的处理
①不进浆
A、灌浆开始，常出现不进浆现象，即时查出原因排除故障。造成不进浆的原因主要有：
B、管路堵塞：查出堵塞的部位，及时排除堵物。
C、灌浆压力小：大坝坝体劈不开而造成不进浆，及时更换大压力的灌浆泵。
②冒浆
A、坝坡或坝脚冒浆：在灌浆的后期，如出现坝脚或坝坡冒浆，这时进行停灌，隔日再灌。
B、孔口冒浆：如果是由于套管外壁与孔壁之间间隙过大而引起的。处理办法是在孔口挖坑，回填粘土或用掺有少量水泥的粘土地夯实，然后用稀浆冲孔开路，等到进浆顺畅后改换稠浆。
C、坝顶裂缝冒浆：坝顶裂缝冒浆一般发生在灌浆的后期，说明浆液已灌入坝体，出现这种情况即时停灌，隔日再灌。如果还出现反复冒浆现象，说明坝体已经灌饱不再吃浆，即可停灌。
③串浆
在灌浆的过程中，如出现相邻两孔或隔孔灌浆管内冒浆，这种现象说明堤坝地基已经劈裂，在串浆两孔的堤坝地基中浆脉已经沟通。处理这种现象的办法是，将一注浆管用专制的堵浆塞堵上，继续灌浆或将两串浆孔并联，同时灌浆。
④灌浆压力突然下降
出现上述现象常有以下两种情况：
A、检查坝坡或坝脚是否冒浆，如有冒浆则改灌稠浆，如果继续冒浆则停灌，间歇一日后再灌，即可不再冒浆。经检查如不是坝面冒浆，说明浆液已窜到坝体，这时也停灌，间歇一日后再灌。
B、搅拌机通往灌浆泵的输浆管被堵塞，有时用的灌浆土料颗粒粗，输浆管常有被淤堵现象而造成灌浆泵压力下降，这时及时检查排除故障。
7）质量检查
①渗流检查
A、首先检查坝后渗流是否有明显地减少，或者是否消失，在高水位期坝后是否还有管涌、流土或沙沸现象。
B、对测压管或浸润线观测资料进行整理分析，检查帷幕前后压水管信的浸润线管水位有无明显变化。
②探井检查
在灌浆轴线上开挖直进径1.6米左右的探井，深入到地基，检查帷幕的分布连接情况，是否完整竖直，帷幕厚度是否满足设计要求等。探井回填用粘土夯实，并于原帷幕连接好。
③浆体的物理力学性能试验
一般常做的试验内容有：浆体的密度、含水量、渗透系数、压缩系数、压缩模量、弹性模量、抗剪强度等。

1.7.3.3回填及固结灌浆
高低涵回填灌浆1450.8m2，固结灌浆1727.0m2，施工时段为2002年12月11日~2003年1月15日，历时35日历天。
(1)回填灌浆
回填灌浆采用预埋灌浆管的方法。其施工工艺如下：
埋管→冲洗→灌浆→封孔→质量检查
1)埋管：在衬砌施工时，按设计孔位预埋φ25mm的PVC管，PVC管外凸100mm，埋管长度为洞壁厚度。
2)冲洗：用有压水冲洗管内污物，在确认无物堵塞PVC管后再进行灌浆。
3)灌浆：回填灌浆按施工实际情况每20～50m分一区段，同一区段灌浆孔统一编号标识，区段端部在灌浆前封堵严实。回填灌浆采用填压式灌浆方法，从外往内分两序进行，一序孔可灌注水灰比为0.6:1的水泥浆，二序孔可灌注0.6:1和1:1两个比级的水泥浆，空隙大的部位灌注水泥砂浆。灌浆设备为SGB-6-10水泥灌浆泵，配200L双桶搅拌桶，灌浆压力一般取0.2MPa。在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，继续灌注5min结束。
4)封孔：灌浆结束后，排除钻孔内积水和污物，采用浓浆将全孔封堵密实并用木塞塞紧，防止浆液外流。
(2)固结灌浆
同一部位的固结灌浆在回填灌浆结束7天后进行。固结灌浆采用轻便风动凿岩机或YTP-28型手风钻在涵洞洞内钻孔，孔径φ56mm。
钻孔结束后，采用压力水脉动冲洗，串通孔采用水气轮换冲洗。冲洗水压为灌浆压力的80％，冲洗风压为灌浆压力的80％且不超过0.5Mpa。裂隙冲洗应冲至回水澄清10min后结束，且总的时间要求，单孔不少于30min，串通孔不少于2h，冲洗后的钻孔内沉积物厚度不得超过20cm。
冲洗完毕后，采用单点法进行灌前简易压水实验，压力为灌浆压力的80％，压水20min，每分钟测读一次流量，以最后的流量作为计算流量。
固结灌浆按环间分序、环内加密的原则分两序进行，遇有地质条件不良地段，增为三序。采用循环灌浆工艺，SGB-6-10水泥灌浆泵配2×200L双桶搅拌机灌浆，全孔一段灌注。灌浆一般采用单孔灌注，只有发生串孔且设备不能满足施工要求时，采用并联灌注，且孔数不得多于三个，并应控制灌浆压力，同时报监理批准执行。灌浆压力按设计要求执行，严禁超压，防止产生抬动变形。在灌浆中，应尽快升到设计压力，但当注入率大时，拟定分级升压，将抬动变形控制在允许范围内。
灌浆按经灌浆试验确定的浆液或经监理批准的水灰比施灌，涵洞洞壁固结灌浆拟采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级的浆液，开灌水灰比为5:1，遵照由稀变浓逐级变换的原则施灌。当灌浆压力保持不变而注入率持续减小时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。当某比级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达到1h，而灌浆压力或注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况并报监理批准，可越级变浓。
在设计规定灌浆压力下，单孔灌浆注入率不大于0.4L/min，群孔灌浆注入率不大于0.8L/min，继续灌注30min，灌浆即可结束。

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