云南某水电站尾水隧洞灌浆施工技术.doc

云南xx水电站xx尾水隧洞灌浆施工技术
一、概述
xx水电站位于xx下游xx与xx县交界处，是衔接xx电站的下游梯级电站，水库正常水位高程EL899m，库容8.9亿立方米，装机135MKW，尾水系统由两条长尾水隧洞构成，1#主洞长1143.85m，由于地质条件差，在出口均分为两条支管，Ⅰ#支管长193.01m，Ⅱ#支管长173.51m，主洞与支管采用“Y”型岔管连接，岔管长42.74 m。主洞开挖断面为圆型，直径16.3 m，衬砌后内径15 m，支管在闸门井上游为圆型断面，直径13.1 m，下游支管开挖断面城门洞型，断面尺寸10.4 m×13.3 m。
灌浆工程包括整条隧洞顶拱120°范围全线及支洞堵头回填灌浆，主洞那戈河底部承压含水层段及凝灰岩段，Ⅰ、Ⅱ支管段和岔管段全断面固结灌浆以及出口两个闸门井底坎的钢衬砌灌浆。
灌浆施工从1999年7月24日开始，与砼浇筑紧密衔接，在不同时段完成各个部位的灌浆工作，到xx年6月7日灌浆验收结束，历时23个月左右，共完成回填灌浆24800.7㎡，固结灌浆14545m，接触灌浆8.6㎡。以高效、优质配合了xx电站过水发电。
二、工程地质条件
工程区岩性主要为玄武岩，广泛夹薄层凝灰岩及玄武岩质火山角砾溶岩，尾水出口系Ⅳ、Ⅴ类强风化岩石，岩体结构松散，强度低，整体稳定性差，且卸荷裂隙发育，多充填次生黄泥，厚度0～20㎝，1#主洞灌浆段在那戈河底70m处穿过，有承压水分布，承压水揭漏最大涌水0.34L／s。
三、回填灌浆
3.1、回填灌浆制浆系统及布置

支管闸门井下游的回填灌浆，因闸门井身砼浇筑施工道路被占用，灌浆系统布置在闸门EL842.5平台2#、3#闸门井之间，用脚手架搭设储灰及搭料平台，用一台C232100／15砂浆泵直接通过闸门井身引管至支管孔口灌浆，制浆采用容积为0.25m3一台鼓型拌合机拌浆，砂子采用绗架式皮带机输入拌料斗。从施工质量来看，由于拌合机转速底，砂浆不均匀，管路长，砂浆离析堵管严重，为便于输送加大了水灰比，质量波动大。后期的支洞、岔管机主洞回填灌浆，采用在交通洞口设立制浆站，向6m3三菱搅拌车罐内加料加水，由搅拌车快速搅拌后直接运至洞内工作面现场下料，提高了效率，控制了质量。
3.2、回填灌浆布孔和造孔
根据砼衬砌特征和实际施工管路布置方便，支管30～40 m为一灌浆单元，主洞严格控制以45m为一单元。支管及岔管段因是木模浇筑，Ⅰ序孔在仓面超挖最大的位置预埋一组两根1.2″铁管凿穿木模引至仓外，一根为进浆管，一根为排气管，每一块砼（9～12m）预埋3～5组，间距具有一定随机性。Ⅱ序孔在钢筋绑扎完之后立模浇筑前预埋Φ80PVC管，间排距3m×3m，梅花型布置，在引出内模上钉铁钉，涂油漆标记，每一排4～5孔。闸门井下游出口段造孔采用人工搭设高架平台，7655或YT28手风钻造孔、扫孔，孔径Φ40，验收前测量每个孔的空腔和孔深。闸门井上游段Ⅱ序孔和主洞Ⅰ、Ⅱ序均采用353E凿岩台车造孔，深入基岩10～20㎝，尺寸3m×3m，孔数原设计每排6～7孔，后经施工、监理、设代共同商讨定为5～6孔／排，主洞由于采用钢模浇筑，在走模前，在双层钢筋内预埋Φ50PVC管，并做好标记。
3.3、浆液配比：实验室提供三个比级（W:C:S）0.9：1：1.5～2.0；0.8：1：1.5～2.0；0.7：1：1.5～2.0，但根据现场生产性实验送出0.7：1：1.5为最终配比，对于空腔尺寸小的部位，Ⅰ序采用纯水泥浆，水灰比为0.6：1，Ⅱ序为0.7：1。
3.4、回填灌浆施工：回填灌浆分两序施工，Ⅰ、Ⅱ序钻灌间隔时间不低于48h，由低往高灌注，在设计0.3Mpa压力作用下吸浆量为零，闭浆5min可结束。由于Ⅰ序孔会大面积串浆，故减少Ⅰ序孔数量，增加Ⅱ序孔数（灌浆总孔数不变），主洞Ⅰ序孔数占灌浆孔数38.5％，另外Ⅱ序孔正顶必须布置有孔。支洞灌浆采用平台车做灌浆平台，主洞采用EX750反铲装吊笼作为平台。C232100／15灌浆泵灌注。
3.5、回填灌浆检查验收：在灌浆结束7天后，由监理按灌浆孔数的5％指定检查孔孔位，用2：1水灰比浆液（P＝1.29），0.3Mpa压力作用下压浆10min，如果下浆小于10L合格。浆液密度采用称量式比重计测量。另外监理单位请昆明院采用地质雷达进行扫描检测，优良率100％。

回填工程量相见下（表一）
部位
耗浆量
耗灰量
耗砂量
工程量
备注
m3
㎏
T
㎡
Ⅰ支管
闸门井下游
116.7
49154
68.9
602
含岩塞段
闸门井上游
268.3
163680
221
1833
至岔管
Ⅱ支管
闸门井下游
90.7
40886
47
510
含岩塞段
闸门井上游
309.8
182914
272.1
1668
至岔管
1＃岔管段
71.4
44144
61.3
615

1＃主洞段
357.5
303908
207.2
19572.7

总计
1231.6
795478
892
24800.7

四、固结灌浆
固结灌浆单元划分主要依据体型、断面变化特征及砼分块，以及月施工能力和阶段性资料整编，主洞按30m划分，支管30～50m划分单元。
4.1固结灌浆布孔和造孔
4.1.1固结灌浆孔在砼浇筑前进行预埋管，采用φ80PVC管，主洞预埋管在底拱和边顶拱钢筋绑扎后，底模和边顶拱钢模就位前，由工程技术人员，按照设计图纸要求放出灌浆孔位后，量测各孔到模板的实际长度，根据实际长度下料，对号入座，在钢模就位后，施工员钻入仓内，将预埋管抵紧模板，用12＃铁丝在双层钢筋扎紧，PVC管与模板间隙用水泥纸或海绵塞紧，涂上油漆。在浇完砼脱模后及时找出。支洞预埋管在钢筋扎完之后，立模校模完毕时预埋，方法与主洞相同。
4.1.2灌浆孔见排距3m×3m梅花型布置，闸门井下游每排14孔，分边顶、底布孔，支管段每环13孔，岔管每排14～25孔，主洞段每环17孔，顶270°范围采用353E台车造孔，孔径φ50，下部90°采用古河潜孔钻造孔，孔径φ
80，造孔深度伸入基岩6m，加上砼设计厚度0.5～1.0m。对于造孔中打坏的费孔，及时封堵，防止串浆影响灌浆质量。
4.2灌浆压力原设计0.4MPa，后因出口段山体水压力较高，故将支管及岔管改为0.6 Mpa，主洞保持0.4 Mpa不变。灌浆配比原（水灰比）3.7：1，2.3：1，1：1，0.7：1，0.5：1五级，经设计、监理、施工商讨定为2：1，1.5：1，1：1，0.7：1四级，其中通过施工发现2：1浆液对砼温度缝和冷缝灌入效果最好。
4.3 灌浆简易压水试验：为了更好了解灌区的岩石渗透情况，取得较为准确的吸水率，开罐前由监理随机选定灌浆孔总数的10％作为灌前压水试验，压水压力为该孔段灌浆压力的80％，在该压水压力条件下，每5min读一次数，连续四次读数中最大值减最小值之差小于1L/min为稳定标准，计算出吸水率采用吕容为单位。
4.4灌浆施工
4.4.1灌浆系统一般设在工作面附近，以减少管路的压力损耗和扔浆，搭设灰台，安装高速搅拌桶和SGB6-10型高压泵。灌浆施工平台，主洞采用原浇筑5m的边顶小钢模，支洞采用5×6m规格四轮自制架子小车，岔管段采用EX750反铲吊挂钢筋笼作平台。
4.4.2主洞及岔管灌浆施工由于通道原因，先施工顶拱300°以上部分，灌浆分两序，单号排为Ⅰ序，双号排为Ⅱ序，每排均跳孔灌注，逐孔加密。闸门井下游采用单机单孔灌注，其它部位因岩石吸浆量小采用单机双孔并联灌注，具体做法：由低往高对称跳动孔灌注。对串浆孔及时压水洗出，如灌浆效果达不到要求，则扫孔重灌。
4.5灌浆结束标准：闸门井下游采用人工量测记录，在规定压力条件下，单耗≤0.4L/min，持续30 min结束，渗水孔持续40min结束，闸门井上游及岔管和主洞采用J31C灌浆自动记录仪记录，其结束标准提高到0～0.3 L/min。
4.6灌浆孔封堵：在灌浆结束并通过监理验收后组织封堵，固结孔凡孔深大于砼衬砌厚度者全部采用机械封孔，水灰比采用0.5：1，孔口用0.5：1：2～3的预缩砂浆拌平，后期固结孔设计通知扫孔后留作排水孔。回填孔位于顶部，孔内沉积饱满，孔口抹平即可，检查孔较深采用机械封孔。凡孔口平整度达不到规范要求的用砂轮机磨平整，所有孔都进行封孔记录。
4.7 固结灌浆质量验收检查，在灌浆结束5天后，由监理按灌浆孔数5％指定检查孔数目进行压水试验，压水压力为灌浆压力的80％，即支管、岔管0.48Mpa，主洞0.32 Mpa，试验检查值小于3 Lu为合格标准，但实际施工验收均远远小于该值。
固结灌浆工程量表（表二）
部位
孔深
灌浆量
耗灰量
单耗
备注
m/孔数
L
㎏
㎏/m
Ⅰ支管
闸门井下游
1410/235
181230
73988
56.1
含岩塞段
闸门井上游
3744／624
77808.5
40858.7
11.4
至岔管
Ⅱ支管
闸门井下游
1224／204
110039
61976
56.4
含岩塞段
闸门井上游
3306／551
89746.7
49496.3
15.5
至岔管
1#岔管
1248／208
20930.9
10211.2
8.6

1＃主洞那戈河底部
3612／602
55880.9
27603.9
8.0
100m段
总计
14544／2424
535636
264134
19.1

从表上资料分析，闸门井下游出口段因接近地表，围岩裂隙节理发育、风化严重，所以单耗较大，其它部分都属正常范围。
五、闸门井底坎钢衬砌接触灌浆
在闸门井底坎衬砌部位，有施工会同监理及设计人员现场检查，用小锤敲打钢板，发现有空声做好标记。采用磁力式台钻在脱空部位造孔，孔径Φ20，同一脱空部位造两孔，一孔进浆，一孔排气，1#、2#闸门井共造11组22孔。灌浆时，用Φ40管将进排浆管引出，先用压力水冲洗孔内集渣，用纯水泥浆灌注，水灰比1：1，压力0.15～0.2Mpa，边灌边敲打周围，主要是便于排气和浆液串透。当排气管来浓浆后，关阀，保持压力，下浆量为零，持续5min结束。灌浆结束48小时后，用小锤敲击判断是否脱空，如果脱空进行二次衬灌，直至饱满。经监理验收后，灌浆孔上螺帽，补焊钻孔口，最后用砂轮磨平、刷漆。
闸门底坎钢衬砌接触灌浆工程量（表三）
部位
耗浆量
耗灰量
接触面积
备注
L
㎏
㎡
Ⅰ支闸门井底坎
35.5
26.8
4.3
10个孔
Ⅱ支闸门井底坎
43
34.5
4.3
20个孔
总计
78.5
61.3
8.6
共11组22孔
六、灌浆质量控制
1、采用ISO9002质量体系对灌浆过程进行系统管理和监控，增加隐蔽工程的透明度是灌浆质量保证基础。
2、开工前做好技术交底，对职工进行培训持证上岗，培训不合格者禁止上岗，并进行隐蔽性工程特殊性的职业道德教育。
3、文明施工也是影响灌浆原因之一，底板的污水、淤积物要清离工作面。有充足照明，鲜明的孔位、桩号标识。
4、现场实行挂牌作业，坚持三检制度，设立具备专业知识的质量监督人员，做到谁施工谁负责。
5、灌浆设备和器材的性能必须充分满足施工要求，并要求有足够的配用量。
6、采用灌浆自动记录仪，增加了灌浆的科技含量，对灌浆过程实时监控，及时反映灌浆成果，真实、准确、精度高，便于质量分析。
7、施工中若出现异常情况，立即采取积极措施，并报监理及时处理施工中新问题。
压水试验检查成果表（表四）
部位
孔数
压水压力
吸水率
备注
个
Mpa
Lu
Ⅰ支管
闸门井下游
11
0.5
0.24
加权平均
闸门井上游
32
0.48
0.08
加权平均
Ⅱ支管
闸门井下游
11
0.5
0.3
加权平均
闸门井上游
27
0.5
0.06
加权平均
1＃岔管
9
0.48
0.21
加权平均
1＃那戈河底部
32
0.32
0.07
加权平均
总计
122

平均吸水率为0.12Lu
从上表中可看出，各部位压水检查吸水率远远小于合格标准3Lu，达到了0.12 Lu平均值，并且从外表观察，灌区止水效果相当显著，灌浆质量达到设计要求，优良率100％。
七、结语
1、灌浆自动记录仪的使用对提高灌浆质量，资料的规范管理及节约材料有很好的作用。
2、由于灌浆隐蔽性及岩性不均特点，灵活运用规范，观察灌浆中出现的新情况，及时提出问题、总结、评价和修订参数是灌浆成功经验。
3、Ⅰ、Ⅱ支管出口低于澜沧江水位，加上雨季施工，地下涌水压力高达0.3～0.4Mpa，将灌浆压力由原设计0.4Mpa提高到0.6Mpa是可行的。在地下水压力高地区，增加10～15min的屏浆时间是可取的。
4、严格按灌浆分序，遵循围、挤、压的原则是保证灌浆质量的主要手段。
5、灌浆结束后，在渗水压力较大地区打排水孔，预埋排水管，有利于灌浆对砼缝充填效果。
6、回填灌浆在泵送允许条件下，尽可能采用接近配比下限浓浆灌注，Ⅱ序孔必须在正顶设灌浆孔。
7、采用PVC管作灌浆预埋管，变形大易折，不好固定效果不理想，边顶拱大部分孔位难于找到，重要部位使用钢管预埋为好。

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