开平市挪双坑水库除险加固工程帷幕灌浆、劈裂灌浆施工方案

开平市挪双坑水库除险加固工程帷幕灌浆、劈裂灌浆施工方案

开平市挪双坑水库除险加固工程帷幕灌浆、劈裂灌浆施工方案高要市恒安水利水电工程有限公司2010年2月20日10n一、概述灌浆范围为大坝0+010~0+106段，总长96m。本次加固内容：土坝右坝头坝体进行劈裂灌浆和坝基进行帷幕灌浆处理。先对坝基进行帷幕灌浆，待帷幕灌浆施工完毕后再对坝体进行劈裂灌浆，灌浆孔双排布置，孔距3米，排拒1.5m，分列坝轴线两侧；帷幕灌浆总进尺1010.6m，劈裂灌浆总进尺1013.8m。劈裂灌浆采用粘土浆，单位孔深干料灌入量1t/m。劈裂灌浆采用孔底注浆，全孔灌浆法。帷幕灌浆采用灌注纯水泥浆，小裂隙的岩层可采用低级膨润土水泥浆，膨润土与水泥的掺入量为1∶1，帷幕灌浆防渗处理标准按透水率q＝8Lu考虑。帷幕灌浆采用灌浆栓塞封闭套管法，由上至下进行灌浆。在灌浆前后，沿坝轴线方向分别布置2个检查孔，每隔5.0m一段进行注水试验，灌浆后的渗透系数值应小于6.1×10-4cm/s，如发现较大的渗漏部位应进行补灌处理。二、施工依据、原则、程序本工程灌浆方案根据开平市挪双坑水库除险加固工程施工招标文件、设计图纸、以及下列规范、规程和标准编制：1)《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057；2)《水工混凝土施工规范》DL/T5144；3)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148；4)《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL251、SL31；5)《水利水电建设工程验收规程》DL/T5123；6)《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301；7)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300；8)相关国家、部颁发的其它规范和标准。10n三、坝基帷幕灌浆1、灌浆材料灌浆主要材料包括水泥、水、掺和料及外加剂等，每批采购的水泥、掺和料、外加剂等材料，均应符合有关的材料质量标准，并附有生产厂家的质量证明书。入库前按规定进行检验验收，及时把检验成果报送监理人。（1）水泥应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等级不应低于42.5；用于帷幕灌浆和固结灌浆水泥强度等级不应低于PO.42.5；用于接缝灌浆的水泥强度等级不应低于42.5。帷幕灌浆和接缝灌浆的水泥细度要求通过80μm方孔筛，其筛余量不大于5%。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，水泥不应存放过久，出厂期超过三个月的水泥不应使用。（2）水灌浆用水符合JGJ63-89的规定，拌浆的水温低于40℃。（3）掺合料水泥浆液中掺入的砂、粘性土、粉煤灰等符合DL/T5148中有关条文的规定，其掺量通过室内试验和现场灌浆试验确定，试验配比成果报监理人同意后方可使用。（4）外加剂水泥浆液中掺入的速凝剂、减水剂、稳定剂等符合DL/T5148中有关条文的规定，其掺量通过室内试验和现场灌浆试验确定，所有能溶于水的外加剂均以水溶液状态加入，试验配比成果报监理人同意后方可使用。2、钻孔及制浆2.1钻孔(1)钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等应按施工图纸要求和监理人指示执行。(2)10n灌浆孔的开孔孔位应符合施工图纸要求，因故变更孔位应征得监理人同意，并记录实际孔位。固结灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差不得大于20cm。帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm。(3)钻机安装应平整稳固，钻孔前应按监理人指示埋设孔口管，钻孔方向应按施工图纸要求确定，钻孔时必须保证孔向准确。(4)灌浆孔的施钻应按灌浆程序，分序分段进行。(5)垂直或顶角小于5°的帷幕灌浆孔，其孔底偏差值不得大于下表规定的数值：帷幕孔孔底偏差值孔深（m）2030405060最大允许偏差值（m）0.250.50.51.151.5对于顶角大于5°和深度大于60m的帷幕灌浆孔，其孔斜应根据施工图纸要求或监理人的指示执行。(6)所有帷幕灌浆孔均应全孔测斜，承包人应采取可靠的防斜措施，如发现钻孔偏斜超过规定时，应及时纠偏，或采取其它经监理人批准的补救措施。纠偏无效时，应按监理人的批示报废原孔，重新钻孔。(7)在钻孔过程中，应对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度及其它能充分反映岩石或混凝土特性的因素进行监测和记录。(8)钻孔结束，会同监理人进行检查验收，检查合格，并经监理人签认后，方进行下一步操作。2.2钻孔冲洗和压水试验(1)钻孔冲洗a.10n在灌浆前，对所有灌浆孔（段）进行裂隙冲洗和压水试验。根据监理人指示采用风水联合冲洗或用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗；裂隙冲洗方法应根据不同的地质条件，通过现场灌浆试验确定。b.冲洗压力：冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa时，则采用1MPa；冲洗风压采用50%灌浆压力，压力超过0.5MPa，则采用0.5MPa。c.裂隙冲洗应冲至回水澄清后10min结束，且总的时间要求，单孔不少于30min，串通孔不少于2h。对回水达不到澄清要求的孔段，应继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。d.在断层、大裂隙等地质条件较复杂的区域，其帷幕灌浆孔的裂隙冲洗应按监理人指示或通过现场试验确定的方法进行。e.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。f.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隙冲洗。(2)压水试验a.压水试验应在裂隙冲洗后进行，可根据监理人指示，采用“简易压水”、“单点法”及“五点法”进行压水试验。b.简易压水试验应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测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。五点法和单点法压水试验按DL/T5148执行。c.对帷幕灌浆，无论采用自上而下分段灌浆法，或自下而上分段灌浆法，先导孔应自上而下分段卡塞进行压水试验，并按施工图纸要求采用五点法或单点法。其它各次序孔的各灌浆段，可进行简易压水试验。检查孔应采用五点法压水试验。d.基岩固结灌浆的检查孔应DL/T5148的规定进行压水试验，检查孔的数量应不少于灌浆总孔数的5%。10n2.3制浆(1)制浆材料必须称量，称量误差应小于5%，水泥等固相材料应采用重量称量法。(2)各类浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，并做好记录。(3)纯水泥浆液的搅拌时间：使用普通搅拌机时，应不少于3min；使用高速搅拌机时，应不少于30s。浆液在使用前应过筛，从开始制备至用完的时间宜小于4h。(4)拌制细水泥浆液和稳定浆液，应加入减水剂和采用高速搅拌机，高速搅拌机搅拌转速应大于1200r/min（r为转动一周），搅拌时间应通过试验确定。细水泥浆液的搅拌，从制备至用完的时间宜小于2h。(5)集中制浆a.集中制浆站宜制备水灰比为0.5:1的纯水泥浆液，输送浆液流速应为1.4m/s～2.0m/s，各灌浆地点应测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调制使用。b.浆液温度应保持在5℃～40℃，低于或超过此标准的应视为废浆。2.4灌浆压力和灌浆方法(1)灌浆压力应按施工图纸或监理人指示确定，灌浆压力应尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段应分段升压。(2)灌浆应按分序加密的原则进行。由两排孔组成的帷幕，应先进行下游排孔的灌浆，然后进行上游排孔的灌浆，每排应按分序、分段施工。(3)灌浆孔的基岩段长小于6m时，可采用全孔一次灌浆法；大于6m时，按监理人指示选用自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。(4)帷幕灌浆段长度采用5m～6m10n，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。(5)进行帷幕灌浆时，坝体混凝土和基岩的接触段应先行单独灌浆并应待凝，接触段在岩石中的长度不得大于2m。(6)采用自上而下分段灌浆法时，灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；孔口无涌水的孔段，灌浆结束后可不待凝。但在断层、破碎带等地质条件复杂地区则宜待凝，待凝时间应根据地质条件和工程要求确定。(7)采用自下而上分段灌浆法时，灌浆段的长度因故超过10m，对该段宜采取补救措施。(8)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，采用群孔并联灌注，但并联孔数不宜多于3个，并应控制灌浆压力。(9)固结灌浆接触段灌浆压力：Ⅰ序孔P0=0.2+0.025(h-3)MPaⅡ序孔P0=0.3+0.025(h-3)MPa式中：h为混凝土厚度接触段以下各段压力：P+P0+0.05H式中：H为阻塞器栓塞以上的基岩段长(m)2.5浆液水灰比和变浆标准(1)应按灌浆试验确定的或监理人批准的水灰比施灌，灌浆浆液应由稀到浓逐级变换。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，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。(2)当某一比级浆液注入量已达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，可越级变浓。10n2.6灌浆结束标准(1)帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。采用自下而上分段灌浆法时，继续灌注时间相应减少为30min和60min，灌浆即可结束。(2)当长期达不到结束标准时，报请监理人共同研究处理措施。2.7灌浆孔封孔(1)每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔才能进行封孔。(2)帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆孔封孔应采用“分段压力灌浆封孔法”；采用自下而上分段灌浆时，应采用“置换和压力灌浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。2.8特殊情况处理(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往，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。(3)若因故中断，可按照下述原则进行处理：a.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。b.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。c.10n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)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，根据涌水情况，可用：a.提高灌浆压力；b.浓浆结束；c.屏浆；d.闭浆；e.加速凝剂等等措施处理。(5)若遇到溶洞，应报业主、设代、监理有关部门，采取相应的措施处理。2.9帷幕灌浆质量检查(1)帷幕灌浆质量检查应以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等评定其质量。(2)按监理人指示布置检查孔，其钻孔位置应选在：a.帷幕中心线上；b.岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；c.注入量大的孔段附近；e.钻孔偏斜过大的部位；f.灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。(3)帷幕灌浆检查孔的数量应为灌浆孔总数的10%，一个坝段或一个单元工程内至少应布置一个检查孔。(4)帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14天后进行。在灌浆结束后7天或监理人指示的时间内，将有关资料提交监理人，以便拟定检查孔位置。(5)帷幕灌浆检查孔芯样的最大长度应限制在3m以内，一旦发现芯样卡钻或被磨损，应立即取出。除监理人另有指示，对于1m或大于1m的钻进循环，若芯样获得率小于80%，则下一次应减少循环深度50%，以后依次减少50%，直至50cm为止。如果芯样的回收率很低，应更换钻孔机具或改进钻进方法。10n(6)帷幕灌浆的封孔质量应逐孔进行检查。(7)帷幕灌浆压水试验合格标准：坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为100%；再以下各段的合格率应为90%以上；不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，则灌浆质量可认为合格。否则，应按监理人的指示或批准的措施进行处理。四、坝体劈裂灌浆1、施工程序坝体劈裂灌浆施工程序为：施工准备→造孔→制浆→灌浆→封孔2、施工方法及技术措施⑴施工准备a.材料准备：土坝坝体劈裂灌浆材料以粘土料为主，施工中如有特殊要求，还应准备适量其他材料，如：有加速浆液凝固和提高后期强度要求时，可掺入适量水泥，水泥掺入量由试验确定；为提高泥浆的流动性，可掺入少量的水玻璃；为提高泥浆的稳定性和后期强度可掺入适量澎润土等。劈裂灌浆浆液物理力学性能指标如表4-1所示：4-1劈裂灌浆浆液物理力学性能指标表项目密度（g/cm3）粘度（s）胶体率稳定性（g/cm3）失水量（cm3/30min）指标1.3~1.620~70>70%0.1~0.510~30b.设备机具准备：现场还应备有灌浆的关键设备及易损机具，如：灌浆机（泥浆泵）、灌浆自动记录仪、注浆管及输浆管等应有备用。c.10n灌浆试验：正式施工前，在有代表性的坝段选取试验点，按灌浆设计进行布孔、造孔、制浆及灌浆。试验结束后，详细分析资料、总结经验，修改参数，完善和熟练灌浆工艺，为全面施工做好准备。⑵测量放样：灌浆施工前，由专业测量人员根据设计图纸精确测放出钻孔孔位。并同时做好观测记录和成果表，报监理工程师审批。⑶造孔：钻孔孔径60~70mm，预埋Φ50mm灌浆管。造孔方法及所选用机械设备同高喷造孔。⑷制浆：采用专用机械制浆。制浆用土料应先在泥浆池内浸泡数小时，泥浆搅拌桶搅拌成浆，通过过滤筛清除大颗粒和杂物，灌浆前在通过35孔/cm2的过滤筛。⑸灌浆：灌浆采用孔底注浆、全孔灌注的方法。灌浆开始时，先用稀浆，经过3～5min后再加大泥浆稠度。如孔口压力下降和注浆管出现负压，应再加大浆液稠度，浆液的容重应按技术要求控制。施工中，采用“少灌多复”的方法先对第Ⅰ序孔轮灌，待第Ⅰ序孔灌浆结束后，再进行第Ⅱ序孔灌注，两次灌浆时间间隔不应小于5天。⑹封孔：当浆液升至孔口，经连续复灌3次不再吃浆时，即可终止灌浆。终止灌浆后，可将浆管拔出，注满容重大于1.5t/m3的稠浆，直至浆面升至坝顶不再下降为止。10