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曹田坑水库帷幕灌浆施工方案

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2020年4月19日
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阳山县曹田坑水库除险加固工程
劈裂灌浆、帷幕灌浆、充填灌浆施工方案

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目 录

第一部分 帷幕灌浆
一、前言
二、钻灌设计
三、钻灌设备、材料和人员组织
四、施工进度保证措施
五、质量保证措施
六、安全保证措施
第二部分 劈裂灌浆
一、 钻孔
二、 灌浆方法
三、 灌浆材料
四、 灌浆工艺
五、 工期、人员、设备
第三部分 充填灌浆
一、 施工工艺
二、质量检查
三、工期、人员、设备

第一部分 帷幕灌浆
一、前言
曹田坑水库为土坝,为提高土坝及坝基岩石防渗能力和改进岩石力学性能，对坝体进行进行劈裂灌浆、坝基进行帷幕灌浆、左右岸坝肩进行充填灌浆。
二、钻灌设计
钻孔布置和孔深按设计图。
1、 钻孔布置
按设计图纸进行布置，劈裂灌浆为一排，自左岸至右岸编号为1～43号，主坝均布置二排帷幕灌浆孔，排距1。0ｍ，按梅花型布置，上下游排各布置83孔；孔距为2.0ｍ；主坝共布置174孔，自下游至上游，自左岸至右岸编号为1～166号（例如：WⅠ－001，W－帷幕灌浆，Ⅰ－表示一序号，001－孔号）；开孔前严格校正孔位，开孔偏差不大于10ｃｍ。
2、 孔深
各孔造孔深度按设计图。
3、 孔径与孔斜
各孔开孔直径75ｍｍ，至强风化岩后改为56ｍｍ；各孔开孔前严格校正钻机立轴垂直，以保证孔底偏差在《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62－94》（以下简称《规范》）允许范围内。
4、 施工顺序
帷幕浆先施工下游排（主排孔），后施工上游排孔；同一排孔中按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ逐序加密的原则分三序施工。当Ⅰ序孔进入第二段施工后，可进行Ⅱ序孔施工，如此类推。
5、 钻灌分段与段长
各孔自上而下分段施工，土坝与坝基接触段段长3.0ｍ，以下各段采用5.0～8.0ｍ，特殊情况下可适当缩短或加长，但不得超过10.0ｍ；接触段灌浆后至少待凝24小时才能进行以下各段的钻灌工作。
6、 钻孔与裂隙冲洗
钻孔土层泥浆护壁合金钻进，岩层金刚石钻进，各孔在残积土段不进行钻孔和裂隙冲洗；强风化和弱风化岩段在钻好后起钻前采用大流量水进行钻孔冲洗，沉积厚度不得大于20ｃｍ；在灌浆前采用脉冲冲洗法进行裂隙冲洗，压力为灌浆压力的80%，冲洗至回水清净时止。
7、　压水试验
在灌浆前进行简易压水试验，灌浆压力的80%。第一段0.4Mpa,第二段0.48Mpa,第三段0.56Mpa,第四段0.64Mpa.
8、 灌浆方法和方式
各孔段采用“孔口封闭、自上而下分段灌浆法”施工；灌浆方式采用 “孔内循环式”，射浆管距孔底不大于50ｃｍ。
9、 浆液配比与变换
灌浆浆液采用纯水泥浆液，水泥品种标号为普通硅酸盐32.5Ｒ，经抽样检定合格才能使用；浆液水灰比采用5 :1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1,0.5:1等七个比级，开灌水灰比5 :1。水灰比控制采用比重计，各级水灰比对应不同的比重（详见附表）。
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；当某一比级浆液的注入量已达400L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，应改浓一级，当吸浆率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
灌浆计量：采用标尺与灌浆桶的对应关系。
10、 灌浆压力
灌浆压力为接触段0.5Mpa，第二段0.6Mpa，第三段0.7Mpa。第四段0.8Mpa，开灌后如无特殊情况下，应尽快将压力调至设计压力。洗孔、压水试验压力为各灌浆段的80%。
11、灌浆结束标准和封孔方法
各孔段在最大设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，持续灌注30min即可结束灌浆。
全孔灌浆结束后，采用“ 全孔灌浆封孔法”封孔。
12、灌浆过程中特殊情况处理
灌浆过程如发现表面冒浆，则选用下列措施进行处理：降低灌浆压力、加浓浆液、限流和间歇灌浆等。
13、工程质量检查
帷幕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、成果资料和检验测试资料的分析，进行综合评定。检查孔应采取岩芯，计算获得率并加以描述。
检查孔的数量为灌浆孔总数的10%左右，一个单元工程内至少布置一个检查孔。
检查孔压水试验在该部位灌浆结束后14天后进行，自上而下分段进行压水试验，试验采用单点法，压力采用1.5Ｈ0（Ｈ0为坝前水头）。
本工程坝高小于50ｍ，按《规范》规定，防渗标准为透水率5Lu。帷幕灌浆质量的评定标准为：经检查孔压水试验检查，坝体土与基岩接触段及其下一段的透水率合格标准为100%，其余各段的合格率不小于90%，不合格试段的透水率不超过设计规定的150%，且不合格试段的分布不集中，灌浆质量可评为合格。
检查孔检查工作结束后，按技术要求进行灌浆与封孔。
综上所述，帷幕灌浆工艺流程如下：
(1)放样,(2) 钻进至入坝基2.0ｍ , (3) 钻孔与裂隙冲洗, (4) 压水试验（部份孔）,(5) 灌浆 (6) 待凝 ,(7) 进行以下各段钻灌, (8) 全孔灌浆结束后 0.5:1浓浆机械封孔 ,如此类推; (9) 单元灌浆结束14天后检查孔施工
三、钻灌设备、材料和人员组织

1、钻灌设备
设备名称
型号
功率
用途
数量
备注
钻机
SGZⅢ
18.5KW
造孔及辅助灌浆
1

XY-2PC
13KW
1
XY－1
13KW
1

搅拌机
普通
3KW
搅浆
2

灌浆泵
SGB-I
11KW
灌浆
3
双缸双作用活塞式灌浆泵

2、灌浆材料
灌浆用水泥采用普通硅酸盐32.5R水泥，每批水泥使用前必须抽样进行检测，符合《规范》规定方可使用。

3、人员组织
职务
职责
数量
现场负责
全面管理
1
技术、质检人员
质量管理、资料整理
2
机　　长
生产安排和管理
1
施工人员
钻灌作业
8
后勤人员
后勤保障
1
材料员
材料管理与采购
1
安全员
生产安全管理
1
合　计
15
注：以上设备、人员数量为暂定，施工时视工程进度情况进行调整。
四、施工进度保证措施
施工设备和人员进场完成准备工作后即组织24小时作业，钻灌施工与大坝主体工程施工穿插进行，为不影响主体工程施工进度，根据主体工程进度及时调整设备和人员数量。
五、质量保证措施
为保证本帷幕灌浆工程的质量，制订如下保证措施：
1、实行“三检”制度，上一道工序检查不合格，不得进行下一道工序的工作；
2、实行严格的质量奖惩制度；
3、技术、质检人员不定期抽检各工序质量，发现不符合质量要求的立即整改。
4、自觉接受建设和监理单位技术人员的检查和监督。
六、安全保证措施
1、施工人员进入工地时必须戴安全帽并穿戴整齐；
2、施工用电必须有漏电保护装置；
3、安全人员经常下工地检查，发现安全问题立即整改。

各种水灰比、比重、水泥含量对应表
水灰比
比重
100升浆中水泥含量（公斤）
备注
5：1
1.13
18.8
水泥比重3.0
3;1
1.2
30.10

2:1
1.29
43.10

1:1
1.51
75.6

0.8:1
1.60
89.10

0.6:1
1.73
108

0.5:1
1.82
121

第二部分 劈裂灌浆
一、钻孔
1、钻孔布置
按设计图纸进行布置，劈裂灌浆为一排，自左岸至右岸编号为1～35号，开孔前严格校正孔位，开孔偏差不大于10ｃｍ。
2、 孔深
各孔造孔深度按设计图。
3、孔径与孔斜
各孔开孔直径75ｍｍ，至强风化岩2米；各孔开孔前严格校正钻机立轴垂直，以保证孔底偏差在《土坝坝体灌浆施技术规范》（SD266－88）（以下简称《规范》）允许范围内。
4、施工顺序
帷幕浆先施工下游排（主排孔），后施工上游排孔；同一排孔中按Ⅰ、Ⅱ逐序加密的原则分二序施工。当Ⅰ序孔进入第二段施工后，可进行Ⅱ序孔施工，如此类推。
二、灌浆方法。
劈裂灌浆孔浅，一般都采用孔底注浆全孔灌注法。孔底注浆全孔灌注是提高灌浆质量和保证坝体安全的重要技术措施。灌浆机以一定的压力收浆液压入注注浆管，浆液从管底流出，顺注浆管壁外侧向上流动。
灌浆开始时，先用稀浆（1.3g/cm3）灌3～5min，然后加大泥浆稠度至设计要求。若孔口出现压力下降或注浆管出现负压时，应再加大浆液的稠度，当压力表读数大于设计的最大压力时，应立即调节出浆量或停灌，保持稳定1-2h后,即可换孔灌浆,在换孔前现用稀浆注3～5min,以便下一次灌注易于清孔和浆液流通。
三、灌浆次数和复灌时间
灌浆次数：5次以上，每次灌浆的间隔时间3-5天，在雨天为7天。
四、灌浆材料：
主要为粘土，水泥掺量15%。
五、灌浆工艺：
⑴下袖阀管至离孔底1.0米孔，减少孔口冒浆。
⑵压力控制：灌浆压力0.05～0.2mpa，设立专人观测记录孔口压力，如果灌浆压力超过了设计压力，则应及时采用控制措施，如打开灌浆泵上或孔口设置的回浆阀门，减少输浆量，以维持设计压力。
⑶灌浆量控制：在施工中控制每次的灌浆量，而且采用少灌多复的原则；单孔的灌入量控制在0.3～0.5m3/m左右.Ⅰ序孔的灌入量应占总灌入量的60%以上。对于灌入量突然加大这些孔，应找出原因，采取措施。
⑷复灌间隔时间控制：
复灌间隔时间控制在5天左右
⑸位移量控制：为了保证坝体的安全，增加坝体的回弹比，提高澡浆效果，应经过控制单孔的每次灌浆量，增加复灌次数，控制坝体位移量。在灌浆时，重点对右岸坝肩及主坝的位移。因此，在灌浆期间应时时加强观测。
⑹终灌标准和封孔。
终孔标准：当开启灌浆泵后几分钟时间，坝顶表面裂缝即冒浆，这时在无压情况下重复轻灌，坝顶连续三次冒浆，缝内浆面基本不下降，即可终灌。
封孔：当每次灌完后，待孔周围泥浆不再流动时，收孔内浆液取出，扫孔到底，然后向孔内灌注密度1.6g/cm3的稠浆。
⑺灌浆期间出现问题的处理。
纵向裂缝：灌浆期间，为了避免裂缝过早地延伸到坝面，可采用如上所述钻孔内下护壁套管，宽缝采用自重灌浆处理。
横向裂缝：灌浆期间，在岸坝及坝基突起处，常出现横向联合向裂缝，采用间歇灌浆，对宽缝位置增加阻浆盖。
冒浆：灌浆期间出现冒浆，在不同的部位采用不同的方法。
a.坝坡冒浆：轻微的冒浆部位开挖回填固实，采用灌一停一灌的间歇性灌注方法。
坝坡底部严重冒浆，说明坝体内有与灌浆孔相连的大通道，处理方法：一是封堵冒浆通道；二是控制灌浆量或灌入稠浆来防止冒浆；或采用灌一停一灌的方法，间隔时间适当延长。
b.上游或下游水位以下冒浆。若因灌浆压力大导致水下冒浆，应立即降低灌浆压力；若孔口并无压力而冒浆，说明原有裂缝、洞穴与灌浆孔相通，应采取浓浆间歇灌注，等灌入的泥浆初凝后再继续灌注，或在泥浆中掺加适量水泥，以加建浆液初凝，达到封堵冒浆通道的目的。
c.坝顶和孔口冒浆。在灌浆初期，经过孔口下护壁套管或设阻浆塞，能够阻止坝顶和孔口冒浆。灌浆后期冒浆，表明坝体内已灌满，不必采取封堵措施。
串浆：两孔串联灌浆或串浆孔堵住。
塌坑：在塌坑内回填粘性土料，分层夯实；或往塌坑口灌住泥浆，初凝后用于土封口夯点。
隆起：查出原因，采取相应的措施。
单孔吃浆量过大，采用少灌多复的办法，直至灌饱为止。
施工期每月进行一次坝面的沉降观测。
六、工期、人员、设备
1、工期;试验段、施工段各40天。 10月2日至 12月30日（中间视帷幕灌浆进度进行调整）。
2、人员;5人。
3、设备：钻机、灌浆泵、搅浆机各一台。

第三部分 充填灌浆
一、 施工工艺
充填灌浆施工工艺流程如下：
钻孔→下袖阀管→简易压水试验→q大于15Lu则灌浆→封孔→质量检查。
（1）钻孔
采用XY－1地质钻机自土层中预埋管内钻孔，钻孔孔径56～75mm，钻孔方向900角度按施工图要求，钻孔深入基岩20m，并记录各岩土层厚度及溶洞尺寸。钻孔完毕冲干净。
（2）下袖阀管（带花管）：钻孔终孔后，随即下管后进行压水试验。
（3）灌浆
1）不分段、全孔一次性灌浆。
2）充填灌浆按划分的灌浆区段分序加密进行。分序序数和分序方法应根据地质情况和工程要求确定，区段长度划分按施工图要求执行，区段端部封堵严密。
3）充填灌浆采用纯压式灌浆方法，按两个次序进行加密的原则进行。后序孔包括顶孔，Ⅰ序孔施工完毕后方可进行Ⅱ序孔的施工。
4）灌浆自区段较高一端向较低一端推移，即从高处孔灌浆，低处孔作排水孔排水排气，当低处孔也浓浆后，将此孔堵住，进浆孔继续灌浆至结束。依此类推，同一区段内的同一次序孔可全部或部分钻出后再进行灌浆。
5）灌浆水灰比和灌浆压力：灌浆压力按设计要求，灌注水灰比5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6(或0.5):1的水泥浆，主要灌注1：1及0.8：1(或0.6)两个比级的水泥浆，空隙较大的部位，报监理工程师批准同意后灌注水泥砂浆，其掺砂量不超过水泥重量的20%。
6）结束标准：在设计规定的灌浆压力下，当灌浆孔停止吸浆时，继续灌注30min后结束灌浆。
7）特殊情况处理
遇围岩坍塌、溶洞较大等特殊情况时，在该部位预埋灌浆管，其位置与数量视现场实际情况并按监理工程师指示而定，而且不少于2个；灌注1：1水泥砂浆.
灌浆过程中如发现漏浆，应根据具体情况采取嵌缝、表面封堵、加浓浆液、降低压力、间歇灌浆等方法处理，或遵照监理工程师有关指令进行。
充填灌浆因故中断时，及早恢复灌浆，中断时间大于30min，设法清洗至原孔深后恢复灌浆，此时若灌浆孔仍不吸浆，则重新就近钻孔进行灌浆。
8）封孔：灌浆结束后,排除钻孔内积水和污物,采用干硬性水泥砂浆将全孔封堵密实并抺平,割除表面的埋管。
二、 质量检查
(1)充填质量检查在该部位灌浆结束7天后进行。灌浆结束后，及时将灌浆记录和有关资料提交监理人，由监理人确定检查孔位。检查孔一般布置在脱空较大、串浆孔集中及灌浆情况异常的部位。检查孔的数量一般不少于灌浆孔总数的5%。
(2)充填灌浆质量检查采用钻孔注浆法，应向孔内注入水灰比2：1的浆液，在规定压力下，初始10min内注入量不超过10L即为合格。否则按监理人指示或批准的措施进行处理。或者采用压水试验，透水率q小于5Lu.
(3)检查孔钻孔灌注浆结束后，采用水泥砂浆将钻孔封填密实并将孔口压抺平整。
三、工期、人员、设备
帷幕灌浆结束后，进行充填灌浆，人员设备与帷幕灌浆相同。工期35天。

曹田坑水库灌浆工期进度计划表

项目名称
开工日期
完工日期
需要工期天数
日完成量
备注
劈裂灌浆试验
.10.02
.11.18
46

劈裂灌浆
.12.20
.2．28
45

春节后
下游帷幕灌浆
.10.10
.11.20
40
2－3孔

上游帷幕灌浆
.11.20
.12.30
40
2－3孔

充填灌浆
.12.25
.1.20
35
3－4孔

说明：劈裂灌浆主要受灌浆次数和时间间隔影响。帷幕灌浆、充填灌浆受溶洞影响相当大，存在较大的不确定因素。