接触灌浆及帷幕灌浆施工工艺及工法方案.doc

接触灌浆及帷幕灌浆第1章 总体方案桩号0+0500+250 段接触灌浆及桩号1+2501+400 段帷幕灌浆的总体方案均拟定为孔口封闭、孔内循环自上而下分段灌浆方案。 接触灌浆分两序施工，先施工序孔，其间距为3.0m，相邻序孔施工完毕后施工其间的序孔，最终灌浆孔间距为1.5m。帷幕灌浆施工次序为先施工上、下游排，后施工中间排。同排帷幕灌浆分两序进行，最终孔间距为3.0m。第2章 施工工艺流程单孔灌浆施工工艺流程 见图4.1-1。图4.1-1 接触灌浆施工工艺流程第3章 施工方法第1节 主要设备配置本项目的施工机具计划按“两机一泵”进行配置，即一个机组的施工设备由两台地质钻机、一台高压灌浆泵和其它必要的设备(灌浆自动记录仪、高速制浆机、低速搅拌机等)组成。(1) 地质钻机：选用XY-和SGZ-A 型钻机，其特点是搬迁灵活，适用于金刚石和硬质合金钻进，钻杆加卸方便并能保证成孔质量。(2) 高压灌浆泵：选用SNS100/10 型灌浆泵，三缸往复式泵，运行状态好，压力平稳。额定压力10.0MPa，最大排量100L/min。(3) 高速搅拌机：选用ZJ-400 型高速搅拌机，搅拌轴转速1200r/min 以上，最大制浆能力1015m3/h，适用于拌制改性水泥、普通水泥浆。(4)立式双桶低速搅拌机，单桶储浆量200L，搅拌轴转速50r/min。第2节 钻孔(1) 钻孔方法采用水泥膨润土浆液护壁、回转钻进的方法施工。根据地层情况，选用金刚石钻头或硬质合金钻头钻孔。 护壁浆液配比为1:2:12(水泥:粘土:水)，如孔壁不稳，有坍塌、掉块现象，则改用1:2:10 或1:2:8 的浆液，塌孔现象消除后，可换回原配比浆液。 采用金刚石钻头钻进时，其钻头与扩孔器的胎体硬度和金刚石浓度、品级选用适应坝体盖板混凝土和坝基灰岩的级别。 采用硬质合金钻头钻进时，使用大八角柱状合金加工的可取芯钻头或全断面钻头，后者可提高不取芯钻孔的钻进效率。(2) 取芯方法先导孔和质量检查孔均要求采取岩芯。拟采用单动双管钻具采取岩芯。(3) 钻孔直径和深度灌浆孔的开孔直径为110mm，钻进至非灌段底板以上2.0m，然后换91mm钻头钻进至灌浆段顶板，镶铸89 孔口管后孔径改为75mm。所用孔径的大小，除应能满足设计要求，还应为处理钻孔事故保留一级孔径。钻孔终孔深度以达到施工详图中要求的深度为准。分段钻孔的长度按表4.1-1及表4.1-2 执行。表4.1-1 接触灌浆分段钻孔长度 以上分段长度可能在施工中根据实际情况调整。(4) 孔斜测量钻孔孔斜率按不大于1%控制，此要求是较为严格的。因此，施工中必须对钻孔孔斜进行严格的控制。此种控制除了应采取合理可行的防斜、纠偏措施以外，还将采用高精度测斜仪随时测定实际钻孔轨迹和偏斜情况。为满足此项要求，我们拟采用DUZ-D 型多点照相测斜仪完成此工作。此测斜仪引进了美国Eastman 公司的先进技术，具有精度高、抗干扰性和防震性好、操作简便、照片记录清晰、易读和可连续操作等一系列优点，其性能明显优于其它测斜仪器。DUZ-D 型多点照相测斜仪的精度为：方位角0.5，顶角0.2。测斜的段长一般为5.010.0m，可以全孔一次进行，也可根据施工情况一孔分多次测斜。第3节 钻孔冲洗为了提高灌浆效果，钻孔结束后采用大泵量冲洗液冲孔的方法，使用护壁浆液冲洗孔内钻渣，直至回浆中没有明显钻渣为止。第4节 浆液制备(1) 制浆材料水泥：采用大型水泥厂生产的新鲜无结块42.5MPa 普通硅酸盐水泥，应满足国标GB 2001999 的各项指标要求。粘土：采用当地产优质粘土，塑性指数大于17，粘粒含量不低于40%。(2) 浆液制输选用2m3 低速搅拌机搅拌粘土浆，搅拌好的粘土浆输送至ZL-400 型高速搅拌机按配比加水拌匀，然后加入水泥搅拌30s 以上。制浆站均布置在背水坝坡上，施工中根据实际情况，考虑设置浆液中转站。(3) 浆液质量控制在制浆站旁，设置现场浆液试验室，由试验员对浆液密度、温度、析水率、粘度、搅拌时间等进行检测和记录，据此控制浆液质量。第5节 孔口管镶铸用110mm 钻头钻进至灌段顶板以上2.0m 高程后，换用91mm 钻头干钻至灌浆段顶板，起钻后，下设89mm 钢管(丝扣连接)至孔底，然后向钢管和110 钻孔之间的间隙填入细砂粒，并适当加水使之密实，即完成灌浆管的镶铸，可进行以下灌浆段的钻孔和灌浆等工作。第6节 灌浆(1) 灌浆机具配置 灌浆过程和数据记录系统拟采用我局与天津大学研制的J31-D 型多路灌浆监测系统。该系统已在小浪底、三峡水利枢纽和李家峡水电站等灌浆工程中成功应用。利用该系统，可以自动记录和监控灌浆全过程，能提高操作和检查人员的工作效率，并能提供可靠而完整的资料以供灌浆效果评价，尤其有利于保证灌浆质量。J31-D 型多路灌浆监测系统(见图4.1-2)由计算机、多路信号采集仪、压力和流量传感器、信号输送电缆、抗干扰电源和多路灌浆数据处理软件GJ3.0 组成。此系统用计算机可以自动采集灌浆压力和流量等灌浆参数；由技术人员在现场控制室内实 时监测和控制灌浆施工情况，并可通过显示屏随时调阅任一机组灌浆过程的历史和当前情况，既可实时显示时间t、压力P、注入率F 和注入浆量V、灰量C 等参数，也可调阅任一灌浆孔段的Pt、Ft、Vt、F/Pt、F/PC、PC 等六种过程曲线，并可通过打印机打印上述成果和数据。考虑本工程的施工条件，拟在现场设置控制室，一个控制室配一套系统，每套系统管理14 台灌浆泵。 旋转式孔口封闭器为我局自行研制的产品，使用此封闭器，可实现孔内注浆管边旋转边注浆，无需降压，从而避免了常常发生的铸管事故。(2) 灌浆方法采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆法。射浆管的直径为4250mm，管底口距孔底不大于50cm。(3) 灌浆压力灌浆压力拟按表4.1-3 及表4.1-4 控制，施工中可能根据实际情况调整。除第一段外，压力应在较短时间内升到设计规定值。如开始时由于吸浆量过大等原因不能立即升到设计压力，则保证在正常操作条件下尽快达到设计压力。(4) 浆液配合比第一段灌注水泥浆液，配比分2:1、1:1 和0.5:1(水:灰)三个比级；以下各段灌注水泥粘土浆液，配合比(水泥:粘土:水)采用1:2:10、1:2:8、1:2:6、1:2:4 和1:2:3 五个比级。灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变。实际施工时将按以下要求控制： 灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少，或者吸浆量变化不大而灌浆压力均匀升高时，不得改变配合比； 当某一比级浆液的累计注入量已达300L 以上，但灌浆压力和吸浆量变化不明显时，可改浓一级灌注； 当注入量大于30L/min 时，可越一级变浓； 当采用最浓级浆液灌浆，而吸浆量仍很大、不见减小时，可采用限流、低压、限量、间歇灌浆等方法处理； 由于浆液变浓造成灌浆压力突增或吸浆量突减，应立时查明原因、采取相应措施处理； 如发生回浆变浓现象，换用相同配合比的新鲜浆液进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注； 灌浆过程中，定时测记浆液密度和温度。(5) 灌浆结束标准在设计压力下，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。达到以上情况之一时，即可结束该段灌浆。(6) 灌浆段封孔全孔灌浆结束后，采用置换和压力灌浆法封孔。具体作法是：利用终孔段灌浆的射浆管注入比级1:2:3 的浓浆，将管路和孔内的稀浆全部顶出，直至孔口返出浓浆为止，而后提升射浆管，在提升过程中不断向孔内注入浓浆。最后，在孔口用全孔最大压力和浓浆进行纯压式灌浆封孔1h。(7) 封堵灌浆孔(灌浆段以上)为了保证坝体的均质性，对灌浆段以上的灌浆孔采取如下措施进行封堵：灌浆段封孔完成，孔内浆液达到一定强度后，扫孔至灌浆段顶板，排出孔内积水，边起拔孔口管，边向孔内充填密度大于1.5t/m3 的稠粘土浆，或投入直径约23cm的粘土球，并分层捣实，直至孔口管拔出，泥浆或粘土球一直封填到孔口。第4章 主要难点及措施根据我局以前在本地区施工的经验，本工程灌浆施工的主要难点为：覆盖层具多层不均质结构，钻孔时可能发生孔壁坍塌、掉块等现象；帷幕灌浆钻孔深度大，钻孔精度要求高；灌浆过程中，可能出现灌浆段之间可灌性差别大，难以掌握变浆及结束标准；串浆、吃浆量大；帷幕灌浆覆盖层非灌浆段深度达19m，孔口管镶铸及起拔困难等。第1节 孔壁稳定性问题采用配比为1:2:12 的水泥粘土浆液护壁，如孔壁仍不稳，有坍塌、掉块现象，则改用1:2:10 或1:2:8 较浓的浆液，塌孔现象消除后，可换回原配比浆液。如改浓护壁浆液后，孔壁仍坍塌、掉块，则采用跟管钻进，使用花管法灌浆。第2节 钻孔精度为保证灌浆质量，钻孔精度要求高。故在实际施工中，必须采取切实可行的保证措施以尽量避免不合格孔段的发生。拟采取的主要措施如下：(1) 稳固钻机：采取镶铸地锚紧固钻机底盘的措施，使钻机在正常运转过程中始终处于平稳状态；(2) 采用合理的钻进方法和工艺技术参数，包括准确定向、采用加长钻具、控制机械钻速、不使用弯曲、瘪陷的钻杆等；(3) 根据钻孔情况，每510m 进行一次孔斜测量，及时了解钻孔轨迹；(4) 一旦发现钻孔超偏，尽快采取措施予以处理；(5) 采用高精度的DUZ-D 型多点照相测斜仪，由专职人员进行测斜。由于此测斜仪精度高，故能准确掌握钻孔的实际轨迹，减少人为因素和仪器自身误差的影响。第3节 可灌性差别对于底层原因造成的可灌性差别，将采取如下措施处理：(1)采用多路灌浆监控系统，对每一段的灌浆过程均实施自动监控和记录，以避免人为因素的不良影响；(2)严格执行从最稀级配合比开灌的规定，以避免浓浆堵塞细微裂隙而造成不吃浆的表面现象；(3)钻孔冲洗方法是否得当，也是能否多灌入浆液的关键之一。施工时，将通过试验确定最佳的钻孔冲洗方法；(4)灌浆压力值是影响可灌性的重要参数。在施工中，除第一段外，严格执行尽快升压并达到设计压力要求；(5)灌浆过程中，根据实际情况对灌浆孔距、深度进行调整，以提高灌浆的整体效果。第4节 串浆和吃浆量大在灌浆时，可能发生串浆和吃浆量大等问题，分别采取以下处理措施：串浆：如被串孔正在钻进，立即停止钻进；如串浆量不大，可在灌浆同时向被串孔通入水流，防止水泥浆充填钻孔；当串浆量大时，被串孔可同时进行灌浆或在串通部位上方12m 处卡塞；如串浆较远，可尽快采用浓浆施灌。吃浆量大：如灌浆段遇见大量吃浆且难以结束时，首先采取低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等措施；必要时浆液中掺加适量速凝剂；或在浆液中掺加掺和料，如细砂等。经处理后还应扫孔复灌直至正常结束。第5节 镶铸及起拔孔口管孔口管的镶铸是提高灌浆质量及工效的关键。开孔选用比钢管大一级的钻头、接近非灌浆段底板时换用与钢管外径同级的钻头、钢管外缝添入细砂，均是为了高质量的镶铸孔口管。控制第一段灌浆压力的升高速度，尽量避免浆液进入钢管外侧与钻孔的间隙，有助于全孔灌浆结束后安全起拔孔口管。第5章 灌浆质量检查灌浆后进行检查孔施工，以了解灌浆效果。检查孔的数量暂定为灌浆总孔数的10%。检查孔采用回转式地质钻机钻孔、取芯 ，孔径为91110mm。检查孔压水试验采用“五点法”以渗透系数不大于5.010-6 为合格标准。另外，观测和对比施工前、后测压管和量水堰状况，以综合评价灌浆效果。