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第十二章 基础处理灌浆工程

12.1 概述
基础灌浆工程施工范围包括：砼双曲拱坝、二道坝、导流洞等部位，工作内容包括：基岩固结灌浆，基岩帷幕灌浆，坝体接缝灌浆，，洞室回填灌浆、围岩固结灌浆，以及基础排水孔等项目。各工程项目工程量详见表12.1-1。
工程项目及工程量表 表12.1-1
项目名称
单位
数量
项目名称
单位
数量
一、砼双曲拱坝

1.2在岩石中钻孔灌浆
m
552
1 固结灌浆

2 横缝接缝灌浆
m2
255
1.1在砼中埋管留孔
m
2066
三、导流洞

1.2在砼中钻孔
m
886
1 固结灌浆
m
460
1.3在岩石中钻孔灌浆
m
9294
2 回填灌浆
m2
450
2帷幕灌浆

3 排水孔
m
690
2.1在砼中埋管留孔
m
566
四、坝体导流底孔

2.2在砼中钻孔
m
243
1 回填灌浆
m2
270
2.3在岩石中钻孔灌浆
m
10477
2 接缝灌浆
m2
1350
3坝体横缝接缝灌浆
m2
19380
五、永久排水

4老探洞回填灌浆
m2
512
1 坝基排水孔φ=9cm，L=20～35m
m
2772
5排水洞回填灌浆
m2
150
2 拱槽边坡排水孔φ=6cm，L=5m
m
1430
二、二道坝

3 岸坡浅排水孔φ=4.2cm，L=3m
m
600
1 固结灌浆

4 排水洞深排水孔φ=9cm，L=20m
m
1500
1.1在砼中钻孔
m
368
5水垫塘岸坡浅排水孔φ=4.2cm，L=3m
m
288
另：坝基接触灌浆800m2。

坝址区出露地层为侏罗系南园组（J3nb）晶屑凝灰熔岩、少量第四系冲洪积和残坡积物等。坝址节理较发育，但规模不大。
12.2 施工特性
12.2.1 牛头山水电站对外交通比较便利，大型设备、物资可通过公
路从福州或温州直接运至工地。
12.2.2 基础灌浆工程受汛期影响较大，河床段灌浆施工工期紧，施工强度大。
12.3 施工方法说明
12.3.1 固结灌浆施工方法说明
12.3.1.1 固结灌浆孔布置于整个坝基及二道坝基础范围内，灌浆孔呈梅花型布置，孔间排距3.0m×3.0m 。
12.3.1.2 施工顺序：固结灌浆在现场试验完成后进行，遵循先外围排后中间排，逐序加密的原则，固结灌浆孔一般分两序孔，先施工I序孔，后II序孔。
12.3.1.3 灌浆段施工工艺流程
钻孔→冲洗→压水→灌浆→终孔段灌毕后封孔。
12.3.1.4 施工方法
钻孔:采用GYQ-80型液压潜孔钻机造孔。
冲洗:根据现场灌浆试验及地质条件，确定采用风、水联合冲洗或用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗。冲洗水压采用80%灌浆压力，且最大值取1MPa，冲洗风压采用50%灌浆压力，且最大值取0.5MPa，
压水试验:采用简易压水，可结合裂隙冲洗进行。压力为80%灌浆压力，且最大值取1MPa。
灌浆:
⑴ 灌浆机具详见表12.3.1-1。
① 灌浆泵采用3SNS型三缸柱塞式高压灌浆泵，其排量和压力满足灌浆要求，可在最浓浆液下稳定工作，并可在大漏量孔段进行水泥砂浆灌注。
② 搅拌桶采用JJS-2B型双层桶。
⑵ 灌浆材料
① 水泥:采用不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥必须符合规定的质量标准，应保证新鲜、过期和受潮结块水泥拒绝进场使用。
② 膨润土:采用膨润土作为浆液稳定剂，提高浆液的稳定性、触
变性，降低析水性。
③ 砂:灌注大漏量孔段时，为避免浆液扩散、流失过大以及节约水泥用量，可在水泥浆液中掺入砂，砂为质地坚硬的机制砂，粒径不大于2mm，细度模数不大于2，SO3含量小于1%，含泥量不大于3%等。
④ 外加剂:根据现场灌浆需要，对于大漏量孔段掺入速凝剂-水玻璃或氯化钙，掺入量经试验确定，使用时以水溶液加入。
⑶ 灌浆方法及工艺
① 固结灌浆孔基岩段长度小于6m时，可全孔一次灌注，大于6m时，采用自上而下分段灌浆法。
② 灌浆压力及段长，灌浆压力按施工图纸或监理工程师指示确定，灌浆压力应尽快达到设计值。浅孔可全孔一次灌注，深孔采用分段灌浆，接触段长深入基岩以下2m，以下各段长5-6m。
③ 浆液配比及变浆原则，浆液水灰比按灌浆试验确定或监理工程师批准的水灰比施灌，浆液浓度由稀到浓。
变浆原则如下：
a. 灌浆压力不变，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。
b. 当某一浓度浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达1h，灌浆压力和注入率均无明显改变时，应改浓一级浆液灌注。
c. 当注入率大于30L/min时，应根据灌浆时的具体情况，按较浓浆液灌注。
d. 灌浆结束标准：在规定的压力下，当注入率不大于1.0L/min时，继续灌注30min，灌浆可以结束。
e. 封孔，全孔钻、灌终孔后，经监理工程师现场验收，孔深满足设计要求，全孔合格后，方能进行封孔，封孔采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。
⑷ 固结灌浆质量检查
检查孔以压水试验为主，试验采用单点法，并结合灌浆成果资料、岩芯采取情况和测试成果分析进行综合评定。检查孔数量不少于灌浆孔数的5%。检查孔压水在固结灌浆结束3-7d后进行，采用91mm金刚石钻头钻孔取芯，压水试验检查，孔段合格率在85%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不集中，灌浆质量可认为合格。
⑸ 施工布置及临建
① 风、水、电系统
风从集中供风站供给，铺设管道至施工作业面，水由右岸400m高程的蓄水池供给，电从配电室接入，架设线路至施工作业面。
② 制、供浆系统
由于固结灌浆范围广，不集中，且随大坝主体工程施工进行，制、供浆系统采用分段制浆，搭设简易制浆站，通过管道输送至作业面。
⑹ 施工进度计划
固结灌浆施工于2004年12月1日开始，2005年12月31日结束。灌浆施工随坝体混凝土上升同步进行。
⑺ 主要施工设备及劳动力组合
主要施工设备详见表12.3-1，劳动力组合见表12.3-2。
主要施工设备表 表12.3-1
设备名称
规格型号
数量
设备名称
规格型号
数量
潜孔钻机
GYQ-80
6
双层搅拌桶
JJS-2B
4
高压灌浆泵
3SNS
2
水泵
3B57
1
高压灌浆泵
SGB6-10
2
空压机
9m3
2
高速制浆机
ZJ-600
2

劳 动 力 组 合 表12.3-2
序号
工种
数量
序号
工种
数量
1
钻探工
18
4
修理工
2
2
灌浆工
18
5
电工
2
3
制浆工
6
6
管服人员
2

12.3.2 帷幕灌浆施工方法说明
12.3.2.1大坝帷幕灌浆约在284m 高程以下设主、副双排帷幕，梅花型布置，284m 高程以上设单排主帷幕，灌浆孔基本孔距2.5m .
12.3.2.2 施工顺序：同一部位的基岩灌浆按照先固结灌浆后帷幕灌
浆的次序进行，帷幕灌浆在现场试验结束后进行，遵循逐序加密的原则，先施工下游排后施工上游排。同排孔上灌浆孔分为I、II、III三个次序，逐序进行灌浆施工。I序孔优先施工先导孔。帷幕灌浆采用“孔口封闭孔内循环灌浆法”。
12.3.2.3 灌浆段施工工艺流程
钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→循环进行下一段钻灌→终孔段帷幕灌毕后采用“置换和压力灌浆法”封孔。
12.3.2.4 施工方法说明
⑴ 钻孔
① 灌浆孔布置为两排、一排，基本孔距2.5m ,但要进行现场灌浆生产性试验，以论证2.5 m孔距的合理性，以及合理确定灌浆材料，浆液配合比和灌浆压力，段长划分等。试验区选择在左岸或右岸240m高程灌浆廊道轴线上。
② 帷幕钻孔采用XY-2、XU300-2A、XY-2PC型岩芯钻机，开孔孔径110mm，埋设91mm无缝钢管作为灌浆孔口管，接触段以下采用60mm金刚石钻头钻进直至终孔。采用KXP-1型轻便测斜仪测量孔斜。
钻孔冲洗及压水试验见12.3.1中相关内容。
⑵ 灌浆
① 灌浆机具除12.3.1中所述设备外，还包括GJY-3型智能灌浆自动记录仪，是用于灌浆作业时记录灌浆压力，灌浆漏量，灌浆时间及浆液水灰比等参数的自动记录仪器。YS型液压灌浆塞，可用于灌浆和检查孔压水试验，最大承受压力大于5MPa .
② 灌浆材料
a. 水泥：采用不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥必须符合规定的质量标准，并保证新鲜，过期和受潮结块水泥拒绝进场使用。
b. 膨润土：采用膨润土作为浆液稳定剂，提高浆液的稳定性、触变性，降低析水性。
c. 砂：灌注大漏量孔段时，为避免浆液扩散、流失过大以及节约水泥用量，可在水泥浆液中掺入砂，砂为质地坚硬的机制砂，粒径不大于2mm，细度模数不大于2，SO3含量小于1%，含泥量不大于3%
等。
d. 外加剂：根据现场灌浆需要，对于大漏量孔段掺入速凝剂-水玻璃或氯化钙，掺入量经试验确定，使用时以水溶液加入。
⑶ 灌浆方法及工艺
① 采用小口径钻孔，孔口封闭自上而下分段灌浆法。
② 灌浆压力及段长，灌浆压力按施工图纸或监理工程师指示确定，灌浆段长根据地层情况选用，一般情况下，孔口管以下两段为2.0m，3.0m，再以下各段为5-6m，遇大漏量及塌孔等情况可适当缩减段长。
③ 浆液配比及变浆原则见表12.3.1中相关内容。
⑷ 帷幕灌浆工程质量检查
检查孔以压水试验为主，五点法，并结合灌浆成果资料、岩芯采取情况和测试成果分析进行综合评定。检查孔数量为灌浆孔数的10%。检查孔压水在帷幕灌浆结束14d后进行，采用110mm金刚石钻头钻孔取芯，自上而下分段卡塞进行压水试验。压水试验合格标准，坝体与基岩接触段及其下一段的合格率为100%，再以下各段合格率应在90%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不集中，灌浆质量可认为合格。
⑸ 施工布置及临建
① 风、水、电系统：风从集中供风站铺设管道供给。水由右岸400m高程蓄水池架设管线至施工作业面。电从配电室接入，沿廊道走向架线至各施工作业面。
② 排污：施工现场的污水废浆通过排污沟排到指定位置。
③ 照明：灌浆廊道内使用36V低压灯泡照明，每8m间距设一盏灯。
④ 通讯系统：集中制浆站与廊道内中转站采用4门程控交换机联系。
⑤ 本工程帷幕灌浆工程量较大，供浆强度较高，采用人工集中制、供浆形式。制浆站布置于基础廊道口附近的平台上，计划占地面积120m2，2台ZJ-600型高速制浆机制浆，1台1m3低速搅拌机储浆，2台BW-250型泥浆泵输浆。在灌浆廊道中间设一座浆液中转站，中转站设2台0.5m3的搅拌桶，2台泥浆泵BW250型输浆，中转站输浆管道为闭路式循环系统，管路直径为50mm。
⑹ 施工进度计划
帷幕灌浆施工计划于2004年3月1日开钻，2006年1月15日结束。
⑺ 主要施工设备及劳动力组合
主要施工设备见表12.3-1，劳动力组合见表12.3-2。
主要施工设备表 表12.3-1
设备名称
规格型号
数量
设备名称
规格型号
数量
岩芯钻机
XY-2
2
储浆桶
0.5m3
2
岩芯钻机
XU300-2A
2
双层搅拌桶
JJS-2B
4
岩芯钻机
XY-2PC
2
多级离心水泵
ISO-80-65
1
高压灌浆泵
3SNS
2
水泵
3B57
2
高压灌浆泵
SGB6-10
2
自动记录仪
GJY-3
4
泥浆泵
BW250
4
程控交换机

2
高速制浆机
ZJ-600
2

高速制浆机
ZJ-400
2

储浆桶
1m3
1

劳 动 力 组 合 表12.3-2
序号
工种
数量
序号
工种
数量
1
钻探工
18
4
修理工
2
2
灌浆工
18
5
电工
2
3
制浆工
6
6
管服人员
4
12.3.3 接缝灌浆施工方法说明
接缝灌浆部位包括拱坝横接缝、二道坝横接缝、导流底孔接缝等。
12.3.3.1 坝体接缝灌浆是针对坝体浇筑时形成的18条横缝进行灌浆，溢洪道坝段的8#和13#坝段自下而上分为11个灌区，9#、10#、11#、12#坝段自下而上分为10个灌区，两岸非溢流坝段的灌区逐渐减少。
12.3.3.2 施工顺序
接缝灌浆按高程自下而上分层进行，本工程的坝体横缝灌浆按从
大坝中部向两岸推进的顺序进行。同一高程的灌区，待一个灌区灌浆结束间歇3天后，其相邻的灌区方可进行。若相邻灌区具备灌浆条件，可采用同时灌浆方式。同一条横缝，下一层灌区灌浆结束间歇10天后，上一层灌区才可开始灌浆，若上下层灌区均已具备条件，可采用连续灌浆方式。
12.3.3.3 接缝灌浆工艺流程
灌浆系统加工、安装与埋设→灌浆系统的检查与维护→灌浆前的准备工作→灌浆施工
⑴ 灌浆系统的加工、安装与埋设
按设计图纸及技术要求，对止水、止浆片、接缝灌浆管路系统、冷却水管、大坝原型观测仪器设备等埋件进行认真仔细的埋设。采用塑料拔管法灌浆系统，即在先浇块接缝面预留30mm的半圆槽（可用木印模形成），按1.5m 间距，后浇块浇筑前在槽内安放充气塑料拔管。待混凝土浇筑后拔出塑料软管，形成骑缝孔。灌区顶部排气槽（管）用两条水平向骑缝拔管造孔，进、回浆管路采取在后浇块预埋塑料硬管，组成循环灌浆系统。
⑵ 灌浆系统的检查与维护
整个灌区形成后，应对灌浆系统通水检查，确保灌浆系统畅通，不合格者，需及时采取补救措施。
⑶ 灌浆前的准备工作
① 测记灌区两侧坝块和压重块混凝土强度，测记缝面张开度；
② 对灌区的灌浆系统进行全面检查，包括管路畅通情况，应至少有一套灌浆管路畅通，通水流量应大于30L/min，查明灌区密封情况，缝面漏水量应小于15L/min，发现外漏及时处理；
③ 接缝通水检查包括全面通水检查，缝面充水浸泡冲洗，不少于24h ,灌浆预习性压水检查，采用灌浆压力压水，选定与缝面排水管较通畅的进、回浆循环灌浆线路，核实接缝容积、各管口单开出水量及压力、漏水量等数值，用以估计水泥用量。
⑷ 灌浆施工
① 灌浆材料采用42.5MPa普通硅酸盐水泥，对水泥的细度要求
通过80μm方孔筛的筛余量不宜大于5%。
② 灌浆方法：根据实际情况可选用单灌区灌浆，相邻两个灌区同时灌浆，上、下层灌区同时灌浆，多灌区同时灌浆，逐区连续灌浆和逐区间隙灌浆等方法。在灌浆过程中，需观测同一高程未灌浆的相邻横缝灌区变形，如需通水平压，应按监理人指示执行。
③ 灌浆压力：灌浆过程中，必须严格按要求、图纸控制灌浆压力和缝面张开度，灌区层顶一般采用0.15-0.2MPa。
④ 浆液配比：一般分为3:1、1:1、0.6:1（0.5:1）三个比级，开灌3:1，排气管出浆后变为1:1，待出浆浓度接近进浆浓度或灌入一定浆量后，改用最浓一级浆液灌注，直至结束。
⑤ 结束标准，浆液注入率不大于0.4L/min时，持续20min结束。若因排气管出浆不畅或被堵塞时，在顺灌结束后，应立即从两个排气管倒流，倒灌采用最浓级浆液，在规定的压力下，缝面停止吸浆，持续10min结束。
⑸ 灌浆质量检查：以分析灌浆记录为主，结合钻孔取芯、压水检查。合格标准为，接缝灌区的合格率应达到80%以上，不合格灌区不得集中，每一条横缝内灌浆灌区的合格率不应低于75%，即可认为接缝灌浆质量合格。
⑹ 施工布置及临建
风、水、电系统及制、供浆系统同12.3.2中相关内容。
⑺ 施工进度计划及施工强度
横缝接缝灌浆计划于2004年11月开始，2006年3月结束。其中，在2005年4月底前完成290m高程以下的灌浆，并在水库蓄水前完成蓄水水位以下的接缝灌浆。月均施工强度1400m2/月，高峰期施工强度1700m2/月。
12.3.4 洞室回填灌浆
洞室回填灌浆部位包括拱坝老探洞、排水洞、导流底孔，以及导流隧洞等。
12.3.4.1洞室回填灌浆应在混凝土及衬砌混凝土达到70%设计强度后进行，灌浆过程中应监视衬砌混凝土的变形，必要时安装变形监测
仪器。
12.3.4.2工艺流程：钻孔（预埋管）→灌浆→封孔
⑴ 钻孔：采用气腿钻造孔，孔径42mm，孔深深入基岩10cm，并记录混凝土厚度。
⑵ 灌浆：灌浆材料选用不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥；灌浆机具选用双缸柱塞式低压泵，灌浆方式为纯压式，灌浆压力按设计图纸要求确定；浆液配比：I序孔可灌注0.6:1（或0.5:1）水泥浆，II序孔灌注1:1、0.6:1（0.5:1）两个比级水泥浆，空隙大的部位灌注水泥砂浆，掺砂量不大于水泥重量的200%。
⑶ 结束标准：在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，延灌10min结束。灌浆结束后，对往外流浆或向上返浆的灌浆孔采取闭浆措施，待凝时间不少于24h。
⑷ 封孔：采用0.5:1的浓浆全孔灌注，封堵密实，并将孔口抹平。
12.3.4.3质量检查：该部位灌浆结束7天后进行，采用钻孔注浆法，即向孔内注入2：1浆液，在规定压力下，初始10min内注浆量不超过10L，即认为合格。检查孔数为灌浆孔总数的5%。
12.3.4.4施工进度计划及施工强度：洞室回填灌浆计划于2003年8月15日开始，2004年4月10日结束。最大月施工强度约500m2/月。拟配置4台气腿钻，2台低压泵。施工人数22人。
12.3.5 洞室固结灌浆
12.3.5.1 导流洞围岩固结灌浆在该部位回填灌浆7天后进行，灌浆施工按照环间分序，环内加密的原则施工。
12.3.5.2 工艺流程：钻孔→压水试验→灌浆→封孔。
⑴ 钻孔：采用气腿钻造孔，孔径42mm，孔深大于6m时，可分段阻塞灌浆，小于6m，可全孔一次灌注。
⑵ 压水试验：简易压水，在规定压力下，压水20min，每5min测读一次压入流量，取最大值作为计算值，压水压力采用80%灌浆压力，最大值取1MPa。
⑶ 灌浆：采用三缸柱塞式高压泵，灌浆材料选用不低于32.5MPa
的普通硅酸盐水泥，灌注方法为孔内循环式。固结灌浆可单孔灌注，在注入量较小地段，同一环上灌浆孔可并联灌浆。
⑷ 浆液配比：分为2:1，1:1，0.8:1，0.6:1四个比级。
⑸ 结束标准：在规定的压力下，孔段注入率小于0.4L/min，延灌30min结束。
⑹ 封孔：采用0.5:1浓浆压力灌浆封孔。
12.3.5.3 质量检查：采用钻孔压水试验检查，单点法，也可进行岩体波速测试。
12.3.5.4 施工进度计划及施工强度，围岩固结灌浆计划于2003年9月1日开始，2003年9月30日结束。 月施工强度460m/月。拟配置4台手气腿钻造孔，2台灌浆泵注浆，施工人数22人。
12.3.6 排水孔施工方法说明
排水孔部位包括拱坝坝基、拱槽边坡、岸坡、排水洞，以及导流隧洞等。
12.3.6.1 在排水孔周边30m范围内的灌浆孔灌浆结束后，方可进行排水孔施工。
12.3.6.2 工艺流程：钻孔→下入排水孔孔内保护装置→安装孔口保护装置。
12.3.6.3 施工方法
⑴ 钻孔：采用TYP-28气腿钻、XY-2、XY-2PC钻机造孔，孔底偏斜不大于孔深的1/40，孔径42mm、60mm、91mm，金刚石钻头钻进。
⑵ 造孔至设计深度后，应通入大流量水流将钻孔冲洗干净。而后按照图纸或要求下入孔内保护装置，埋设完毕后，按照要求安装孔口保护装置。
12.3.6.4 施工进度计划及强度：排水孔施工于2003年9月中旬开始，计划于2005年10月底完成，其中基础灌浆廊道排水孔于2004年10月完成。最大月施工强度约700m/月。