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某大坝防渗墙下基岩帷幕灌浆施工技术

日期:2016-8-11 14:32:12 来源:转载 浏览数:
 
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    1· 概述
    坝型为沥青砼心墙坝,设计坝顶宽6.5m,坝顶长216.31m,坝顶填筑高程1488.38m,防浪墙顶高程1489.093m,坝基高程1452m,最大坝高36.38m,沥青砼心墙坝主要由防渗心墙、心墙上下游过渡层、排水体、坝壳砂砾石组成。沥青砼心墙厚0.5m,心墙轴线与坝轴线相距2m。河床内覆盖层最大厚度23m,采用槽孔砼防渗墙垂直防渗,防渗墙底部嵌入弱风化基岩,对弱风化基岩进行帷幕灌浆,孔距2m,深度深入岩体透水率为5Lu。对两坝肩防渗帷幕上下游的坝基进行固结灌浆,固结灌浆孔布置为2 排,孔距为3m,排距为3m,固结灌浆深度10m,岸坡段将表层强风化基岩挖除,进行帷幕灌浆与固结灌浆。
    2· 施工程序
    帷幕灌浆根据槽孔防渗墙分段进行,利用冲击钻造覆盖层主眼,在在主眼内下套管进行基岩灌浆。布孔→设备安装→钻造覆盖层主眼→下套管→基岩造孔→冲洗→压水试验→分段灌浆→封孔。
    3· 钻孔
    3.1 钻机设备
    使用潜孔冲击钻机(QJ-100D)和岩芯回转钻机(XY-2PC 型),岩芯回转钻机主要用于先导孔和检查孔,满足不同钻孔工艺的要求,应尽量使用较长的粗径钻具,以起到较好的导向作用。
    3.2 灌浆孔造孔要求
    (1)灌浆孔的开孔孔位应符合施工图纸要求,帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm。因故变更孔位应征得监理人同意,并记录实际孔位。
    (2)钻机安装应平整稳固,钻孔方向按施工图纸要求确定,钻孔时必须保证孔向准确。
    (3)灌浆孔的施钻灌浆程序,分三序分段进行。
    (4)垂直或顶角小于5°的帷幕灌浆孔,其孔底偏差值不得大于表1 的规定的数值。
              
    (5)如发现钻孔偏斜超过规定时,应及时纠偏,或采取经监理人批准的其它补救措施,纠偏无效时,应按监理人的指示报废原孔,重新钻孔。
    (6)钻孔分段按表2 控制。
               
    段长误差不大于30cm,遇有断层、地质不良地段,段长不宜超过3.0m。钻孔穿过软弱破碎岩体发现塌孔和集中漏水,应作为一段先进行灌浆。待凝24h后再钻进。   
    (7)钻孔次序应与灌浆次序相一致,同次序孔可同时施工。一个单元工程内,同一排上相邻2 个次序孔之间,在基岩中开始钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。
    (8)帷幕灌浆检查孔应予钻取岩芯,按取芯次序统一编号,填牌装箱,并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。如果芯样的回收率很低,应改进钻进方法。
    (9)钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时,孔口应堵盖,加以保护。
    4· 灌浆材料和设备
    4.1 灌浆材料
    (1)坝基帷幕灌浆水泥采用42.5R 普通硅酸盐水泥。
    (2)灌浆水泥必须符合质量标准,保持新鲜,受潮结块、超过保质期的水泥不得使用,水泥应分批进行品质鉴定,严禁使用不合格材料进行灌浆。
    (3)灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求,含有油类有机物及杂质的水不得用于灌浆。
    4.2 灌浆设备和机具
    (1)帷幕灌浆孔采用金刚石钻头或硬质合金钻头钻进,成孔孔径为Φ57mm,钻杆直径Φ50mm。
    (2)钻孔冲洗和压水试验用水泵应有足够的供水量,保证压力稳定、出水均匀、工作可靠。
    (3)采用高速搅拌机制浆,转速不低于1200r/min,各种设备和配件必须备用,搅拌机的拌和能力应满足要求,应保证均匀、连续地拌制浆液。
    (4)灌浆泵性能应满足灌浆要求,采用多缸柱塞式灌浆泵,其容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍,压力波动范围宜小于灌浆压力的20%,并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。
    (5)应配置适用的流量计、压力表。灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表,使用压力宜在压力表最大标值的1/4~3/4 之间。压力表在使用前应进行率定,使用过程中应经常检查核对,不合格和已损坏的压力表严禁使用。压力表和管路之间应设有隔浆装置。
    (6)灌浆管路应保证浆液流动畅通,应能承受1.5倍的最大灌浆压力,并配置各种适用的调节阀门。
    (7)灌浆采用自动灌浆记录系统,灌浆设备、仪器、仪表均应始终保持工作状态正常,并应配有足够的备用件。电力驱动的设备,应在接地良好并经确认能保证施工安全时使用。
    5· 钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验
    (1)所有灌浆段在灌浆前均应进行钻孔冲洗和裂隙冲洗。   (2)钻孔完成后,用导管通入大流量水流,从孔底向孔外对灌浆段进行钻孔冲洗。钻孔冲洗直至回水清净后10min 结束,孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。
    (3)钻孔冲洗完成后,应对灌浆段用压力水进行裂隙冲洗。裂隙冲洗压力可采用80%的灌浆压力,压力超过1MPa 时,采用lMPa。裂隙冲洗至回水清净后10min 结束。
    (4)灌浆段裂隙冲洗后,该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。
    (5)无地下水位资料时,一个单元工程内帷幕灌浆开始前,利用先导孔测定一次地下水位,作为该单元内的代表。稳定标准为:每5min 测读一次孔内水位,当水位下降速度连续2 次均小于5cm/min 时,可认为稳定,以最后的观测值作为地下水位值。
    (6)帷幕灌浆孔段Ⅰ序孔灌浆前均需压水试验,压水试验应在裂隙冲洗后进行,试验采用单点法,压水试验压力值为该孔段最大压力值的80%,但最大值为1.0MPa,压水时间20min,每5min 测读一次压入流量,Ⅱ序孔和Ⅲ序孔灌浆进行简易压水试验,简易压水试验可在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行,压力值可为该孔段最大压力值的80%,该值若大于1.0MPa 时,采用1.0MPa,压水时间20min,每5min 测读一次压入流量,取最后的流量值作为计算流量,透水率按q=Q/PL计算。
    6· 灌浆
    6.1 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)浆液必须搅拌均匀,测定浆液密度、粘度及温度等参数,并做好记录。
    (3)高速搅拌机拌和时间不得小于30s,浆液应用比重计校准其浓度是否与应配浓度相同。进入灌浆孔的浆液和孔内返回搅拌桶的浆液必须经过过滤。浆液从制备至用完的时间不超过4h。
    (4)寒冷季节施工应做好制浆站和灌浆管路的防寒保暖工作,浆液温度应保持在5℃~30℃,低于或超过此标准的应视为废浆。
    6.2 灌浆试验
    (1)选左岸连续的10 个孔(坝0 + 25.00~ 坝0 +43.00)为一个单元,进行灌浆试验,已确定适宜的灌浆压力、孔距和选择灌浆机具等参数,以便指导生产灌浆。
    (2)灌浆应严格按分序加密的原则进行,分三序施工,其施工顺序:Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序。
    (3)灌浆方式采用“循环式灌浆”。射浆管必须置于被灌孔段孔底≤0.5m 处。
    (4)灌浆方法采用“自上而下、小孔径钻进、孔口封闭、不待凝、孔内循环高压灌浆工艺”(简称“孔口封闭法”)。
    6.3 灌浆压力
    (1)帷幕灌浆孔段灌浆压力先按表3 拟定,待试验段完成后,在灌浆施工过程中调整确定。
               
    (2)压力表应安装在孔口回浆管上。压力读数宜读压力表指针摆动的中值,压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%,摆动幅度宜做记录。
    (3)灌浆应尽快达到设计压力,但注入率大时应分级升压,严禁低压灌浆高压结束。
    6.4 浆液变换
    (1)水泥浆液采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七个比级,由稀到浓逐级变换,开灌水灰比采用5∶1。
    (2)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。
    (3)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,应换浓一级浆液灌注。   (4)当注入率大于30L/min 时,可根据具体情况越级变浓。 
    (5)灌浆过程中,灌浆压力或注入率突然改变较大时,应立即查明原因,采取相应的措施处理。
    (6)灌浆过程中应定时测记浆液密度、温度等参数。
    6.5 灌浆结束标准和封孔
    6.5.1 灌浆结束标准
    (1)灌浆应同时满足下述2 个条件后,方可结束:
    ①在设计压力下,注入率不大于1L/min 时,延续灌注时间不少于90min。
    ②灌浆全过程中,在设计压力下的灌浆时间不少于120min。
    (2)当较长时间达不到结束标准时,报请监理人共同研究处理措施。
    6.5.2 封孔方法
    采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔。封孔灌浆水灰比为0.5∶1,灌浆压力为0.3 MPa。
    6.6 特殊情况处理
    (1)当灌浆压力或注入率突然改变较大时,应立即查明原因,采取相应的措施处理,直至灌浆结束。
    (2)灌浆过程中发现冒浆、漏浆时,可采取表面封堵、浓浆、限流、限量、间歇灌浆、待凝等方法进行处理。
    (3)灌浆过程中如发现串浆时,宜采用下述方法处理:
    ①如被串孔正在钻进,应立即停钻。
    ②尽可能与被串孔同时灌注,但应注意控制灌浆压力,当无条件同时灌注时,应对被串孔进行封堵或用木塞塞住,先对灌浆孔继续灌注至灌浆结束,然后立即扫开被串孔洗净再行灌注。
    (4)灌浆工作必须连续进行,因故中断时,可按下述原则处理,并做记录:
    ①尽可能缩短中断时间,及早恢复灌浆。
    ②若中断时间超过30min,应设法冲洗钻孔,如冲洗无效,则应扫孔重灌。
    ③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,可改用中断前比级的水泥浆继续灌注,如注入率较中断前减少较多,则应逐级加浓继续灌注,如注入率较中断前减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。
    (5)在有涌水的孔段灌浆时,一般采用下列措施:
    ①灌浆前应测定涌水压力和涌水量。
    ②尽量缩短灌浆段长,加大灌浆压力。
    ③浆液越级变浓。
    ④灌浆结束后屏浆时间不小于2h。
    ⑤待凝时间不得小于48h。
    ⑥必要时可在浆液中掺加速凝剂。
    (6)灌浆段注入量大而难以结束时,可选用下列措施处理:
    ①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆。
    ②灌注速凝浆液。
    ③灌注膏状浆液。
    (7)灌浆过程中如回浆变浓,可换用相同水灰比的新浆灌注,如果效果不明显,继续灌注30min,即可结束灌注,也不再进行复灌。
    (8)在刚完成灌浆或正在灌浆的区域附近30m 范围内不得进行爆破作业。如必要时,应征得监理工程师的同意,并严格控制装药量和采取必要的防震措施。
    7· 质量检查
    (1)帷幕灌浆检查孔的布置,由监理工程师根据灌浆资料、施工情况确定。
    (2)灌浆质量检查应以检查孔压水试验成果为主,结合灌浆资料、钻孔取芯等综合评定。
    (3)检查时间:压水试验工作应在该部位灌浆结束14d 后进行。
    (4)检查孔的数量为灌浆孔数的10%,一个单元工程内,至少应布置一个检查孔。
    (5)帷幕灌浆检查孔应自上而下分段卡塞进行压水试验,压水试验采用单点法。按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》附录A 执行。
    (6)帷幕灌浆检查孔岩芯进行地质描述,岩芯应妥善保管。
    (7)检查孔压水试验检查标准:q≤5Lu。检查孔接触段及其下一段压水合格率为100%,其余孔段应在90%以上,不合格段的透水率指标不超过规定值的100%,且不集中,灌浆质量可认为合格。
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