资源描述
引大济湟调水总干渠引水隧洞工程进口管片衬砌段
豆砾石回填灌浆、固结灌浆
超前钻孔灌浆、排水孔(管)等
技术要求
中水北方勘测设计研究有限责任公司
二O一二年九月
批准: 杜雷功
审定: 章跃林 吴正桥
审查: 池建军
校核: 隋世军
编制: 辛凤茂 章跃林
目 录
1回填灌浆、固结灌浆、超前钻孔灌浆技术要求 1
1.1总则 1
1.2. 灌浆目的、孔位布置、钻孔顺序及原则 1
1.3. 豆砾石回填灌浆技术要求 2
1.4. 钻孔和固结灌浆技术要求 5
1.5. 超前钻孔预注浆技术要求 14
2豆砾石回填灌浆封闭环技术要求 23
2.1 设计原则和必要性 23
2.2 施工工艺 23
2.3 灌浆要求 23
2.4 质量检查 24
2.5完工验收 24
3排水管制作与安装 24
3.1说明 24
3.2材料的性能指标 25
3.3排水管的制作和安装 25
3.4质量检查 26
3.5完工验收 26
14
引大济湟调水总干渠引水隧洞工程进口段
管片衬砌段、豆砾石回填灌浆、固结灌浆
超前钻孔灌浆、排水孔(管)等技术要求
1回填灌浆、固结灌浆、超前钻孔灌浆技术要求
1.1总则
1.1.1 本节技术要求适用于引大济湟调水总干渠引水隧洞工程进口主洞段(桩号K3+038~K12+000)。
1.1.2 超前钻孔预注浆或钢花管或导管注浆超前加固等措施适用于进口段TBM施工中的IV、V类围岩、断层破碎带、高外水洞段等需要灌浆堵水和加固围岩的洞段(由施工单位提交施工预案,设计审查,监理和业主批准后实施)。
1.1.3 承包人在施工工地应进行现场单、双液注浆试验,并配有试验室。
1.1.4 凡本技术要求与合同文件、施工图纸等设计文件有矛盾之处,以本技术要求有关条款为准。
1.1.5 本技术要求在试行过程中如有错、漏、碰或不妥之处,由中水北方勘测设计研究有限责任公司水工处负责解释。
1.2. 灌浆目的、孔位布置、钻孔顺序及原则
1.2.1 TBM施工洞段豆砾石回填灌浆执行本技术要求第1.3条有关内容设计要求和验收标准。
1.2.2固结灌浆的目的是用浆液充填洞周以外一定围岩范围内的断层带、节理裂隙空隙、软弱破碎带、小塌空区等松散围岩。起到堵水和加固围岩目的,提高围岩抗力、使围岩本身自稳。在有地下水的洞段固结灌浆可以将外水阻断到帷幕圈以外,同样起到防渗作用。固结灌浆的孔位布置及钻孔顺序参照施工图830H-G-22有关规定执行。
1.2.3 超前钻孔预注浆目的、孔位布置及钻孔顺序
1.2.3.1 超前钻孔预注浆目的是用水泥单液浆或水泥水玻璃双液浆或其它化灌材料固结洞周以外一定范围内的渗水通道,形成防渗帷幕圈,同时可以加固洞周围岩,确保隧洞掌子面已通过洞段的洞内施工期有一个安全工作环境。另外也可确保隧洞运行期安全可靠。
1.2.3.2 TBM施工有外水和松散围岩洞段应钻灌长度、开挖长度、预留岩塞长度、孔位角度等应根据TBM设备预留孔和地质条件等由施工单位提交施工预案报设计审查,业主和监理单位批准后实施。不管是岩洞的断层或松散破碎岩层或有外水洞段,还是大涌水洞段,应采用钻一段灌一段的下行方式直到设计孔深,即孔口注浆孔内循环预注浆方式。
根据不良地质洞段和涌水情况,确定第一序孔的孔数额,第二序孔是对第一序孔的检查,即后序检查前序孔的布置原则。外围孔封闭后,如压浆试验不合格,应在周围打孔补强,直至压浆试验合格为止,最后注浆封孔;一般堵水掺水泥重量的5~10%的水玻璃进行单液浆灌注,需待凝3~7天开挖或现场试验确定待凝时间;双液浆根据现场试验资料待定开挖时间。
1.2.3.3 在两个钻孔同时进行钻孔灌浆作业的条件下,为防止串浆,一般两孔前后要错开2~10米即一个灌浆段,如遇较大的涌水通道,视具体地质情况确定。
1.3. 豆砾石回填灌浆技术要求
1.3.1 说明
衬砌混凝土管片外侧和岩石之间的环形空隙用豆砾石回填密实并进行水泥灌浆。承包人在TBM作业期间应均衡的进行填料和灌浆,灌浆应同掘进保持同步,同时必须达到满填满灌设计要求。
承包人应有防止豆砾石及浆液进入尾盾的措施和手段,以保证豆砾石及浆液能及时填充,确保满足施工强度。
1.3.2 豆砾石填料和灌浆材料
1.3.2.1豆砾石填料应是经过筛选、清洗干净和坚固的专用骨料(粒径5~10mm)。承包人应使其有适当的级配,并在灌注时保持湿润。
1.3.2.2水泥:应采用强度等级不低于42.5普通硅酸盐水泥。
1.3.3 豆砾石回填(适用于II、III、IV、V类围岩)
1.3.3.1承包人应制定豆砾石回填方法,并报送监理人审批后执行。
1.3.3.2豆砾石回填在每环管片安装完成后立即进行,管片外侧和岩石之间的空隙应充填密实。
1.3.4 灌浆(适用于II、III、IV、V类围岩)
1.3.4.1灌浆实施应按监理人审批的设备和施工工艺采用环间分序的原则进行。其中宜每隔60环左右设封闭环,封闭环的回填灌浆浆液为化学浆液。
1.3.4.2回填灌浆的压力和浆液水灰比应按施工图纸的要求和监理人的指示确定。一般一序孔灌浆压力P=0.2~0.3MPa,二序孔P=0.3~0.5MPa;一序孔可灌注水灰比0.6:1(或0.5:1)的水泥浆,二序孔可灌注0.8:1(或0.6:1)的水泥浆。
1.3.4.3在规定的压力P=0.3MPa下,灌浆孔停止吸浆,并继续灌注10min即可结束,灌浆的记录应使用自动灌浆记录仪。
1.3.4.4遇有围岩塌陷、洞穴、涌水等情况时,应由承包人制定特殊灌浆措施,并报送监理人审批。
1.3.4.5底拱(底管片)安装后立即回填M15砂浆;水泥灌浆应在豆砾石回填后按先侧拱、后顶拱的顺序进行。所用设备型号、生产能力、材料和施工方法应提交监理人批准。
1.3.4.6回填灌浆因故中断时,承包人应及早恢复灌浆,中断时间大于30min,应设法清洗至原孔深后恢复灌浆,此时若灌浆孔仍不吸浆,则应重新就近钻孔进行灌浆。
1.3.4.7灌浆结束后,应排除钻孔内积水和污物,采用特制CK微膨胀砂浆将孔口深28cm封堵密实和抹平。
1.3.5 记录
承包人应保存钻孔、取芯、压水试验、灌浆的记录资料。包括:
1.3.5.1钻孔的编号、位置、方向、方位角、孔深;
1.3.5.2钻孔、灌浆、重钻、重灌的日期;
1.3.5.3压水试验结果及观测资料;
1.3.5.4地下水位;
1.3.5.5灌浆种类、水灰比、耗浆量、灌浆压力、灌浆次数和历时、灌浆孔的相互联系、表面渗漏、周围温度;
1.3.5.6每个作业班为测量、记录、质量控制所做工作的任何其它资料。
1.3.6 灌浆的质量检查
承包人应对豆砾石灌浆进行压水试验和钻孔取芯检查,以及无法回填豆砾石洞段进行压浆检查。
1.3.6.1压水试验每200m洞段进行4次,在灌浆实施7天后进行;取芯检查应在回填灌浆28天后进行,要求如下:
(1)钻孔芯样直径为50mm,钻孔底部至岩面的豆砾石灌浆层厚度不小于3cm。
(2)II、III类围岩以及IV类非膨胀岩等缩径洞段,采用压水检查,在规定压力P=0.3MPa下,初始10min内注入量不超过5L,即为合格;否则,应按监理人指示或批准的措施进行处理。灌浆28天后,每200m洞段应由监理人指定4个孔进行钻孔取豆砾石水泥灌浆结石芯样。其中3个芯样(芯样直径为50或75mm)制成长直比为1:1的试件,作抗压强度试验。若标准立方体试件抗压强度大于C15即为合格;另外1个芯样应取自底部管片,用于观察砂浆结石的表现质量。对于达不到强度要求,以及芯样疏松、破碎或取不出芯样的,即认为该段灌浆不合格,应按监理要求采取补灌浆措施处理。
(3)补灌应在钻孔取样部位进行。补灌28天后在补灌位置前后10m范围内的监理人指定位置并按本款(2)条的方法重新取一断面钻孔取样、试验。直至该段灌浆达到合格标准。
(4)承包人应按照监理人的指示保存好上述芯样,并提供标有芯样取样位置和编号的彩色照片。
(5)承包人经监理人批准,也可采用物探的方法检测豆砾石灌浆充填的密实程度,取少量试样进行室内试验。
1.3.6.2对于TBM开挖的Ⅳ类或Ⅴ类围岩的膨胀岩缩径、顶拱塌方或取芯夹坍塌体软弱岩块等不良地质洞段,局部或全部无法回填豆砾石的洞段应进行压浆试验检查。压浆试验在灌浆实施3天后进行,水泥浆液水灰比为2:1,顶拱塌方的和由于膨胀岩缩径无法进行豆砾石回填的灌浆孔应深入原状围岩20cm进行灌浆,检查孔孔深达到原状围岩,钻孔直径为48~75mm,灌浆孔卡塞和检查孔卡塞的位置在管片h/2厚度为宜。在规定P=0.3Mpa(孔口压力)的压力下,初始10min内注入量不超过5L为合格。
1.3.6.3在高外水涌水洞段、断层带、膨胀岩、不整合接触段、层间错动和顶拱塌方有可能影响洞室稳定的等不良地质洞段有关单位应填写起始桩号和环号,其中包括原始灌浆班报等基础资料,按程序提交现场设代,以便设计单位分析计算决定是否提出处理方案,处理方案另见设计通知。
1.3.6.4II、III类以及IV类非膨胀岩洞段,灌浆28天后,由现场监理工程师根据原始灌浆班报分析指定有代表性的位置进行取芯检查,芯样应满足制作抗压试件的要求,强度达到C15的抗压芯样试验数不得低于总试样数的80%为合格,试验强度达到C15的试验数不低于总试样数85%的检验标准为优良,同时按上述1.3.6.1(2)条对检查孔进行压水试验检查。按上述1.3.6.2等条进行回填豆砾石和灌浆后,对检查孔进行压浆试验检查(Ⅳ类膨胀岩、缩径、塌方等或Ⅴ类、塌方段等不良地质洞段的围岩),当合格检查孔数量达到试验总孔数85%为合格,合格检查孔数量达到试验总孔数90%的检验标准时为优良。
1.3.7未尽事宜仍按合同文件、施工图纸和现行规范、技术要求等有关条款执行。
1.4. 钻孔和固结灌浆技术要求
1.4.1说明
1.4.1.1适用范围
本章规定适用于引大济湟调水总干渠引水隧洞工程进口段规定桩号K3+038~K12+000所示隧洞的钻孔和固结灌浆,其范围:TBM开挖管片衬砌的V类围岩、IV类围岩外水高于一倍洞径(从底板算起)的洞段进行固结灌浆;对于IV类围岩无外水及外水低于洞顶的洞段应根据施工期现场监测资料分析判断围岩的稳定性后,确定是否进行固结灌浆。其它内容包括:
(1)钻孔:包括灌浆孔、检查孔、排水孔的钻孔,以及钻孔和灌浆所需进行的钻取岩芯和试验、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。
(2)灌浆:包括水泥灌浆。
水泥灌浆适用的范围为:引大济湟调水总干渠引水隧洞工程进口段围岩的回填、固结、超前钻孔预注灌浆的防渗和加固围岩灌浆。
1.4.1.2承包人的责任
(1)承包人应按本技术条款的规定以及施工图和监理人的指示,完成本工程的全部钻孔和灌浆作业,包括提供其所需的人工、材料、设备及其它辅助设施。
(2)承包人应根据施工图和本技术条款的规定,编制灌浆试验大纲,进行生产性灌浆试验,并及时提交试验成果,经设计择优选定灌浆施工参数。
(3)承包人应在施工前详细了解工程的地形地质和水文地质情况。在不良地质段进行钻孔和灌浆时,应采取有效的保护措施。承包人根据实际情况,需要修改钻孔布置、钻灌参数和钻灌程序时,应将修改的钻灌措施计划报送监理人审批。
1.4.1.3 主要提交件
(1) 施工措施计划
在灌浆作业开工前14天,承包人应根据灌浆试验成果以及本技术条款的规定或监理人的指示,提交一份钻孔和灌浆施工措施计划报送监理人审批,其内容包括:
①钻孔和灌浆工程的施工平面布置图;
②钻孔和灌浆的材料和设备;
③钻孔和灌浆的程序和工艺;
④钻孔和灌浆的质量保证措施;
⑤灌浆试验大纲;
⑥钻孔和灌浆的施工人员配备;
⑦施工进度计划等。
⑧施工安全措施等
(2) 施工记录和质量报表
承包人应在施工过程中,提交钻孔和灌浆工程的各项施工记录和质量报表,由现场监理工程师审签后提交业主,并作为计量与支付的基础依据。其内容应包括:
①钻孔和灌浆工程各项目完成工程量和累计工程量;
②灌浆工程原材料试验和质量检验成果;
③原始灌浆班报表;
④质量检查记录;
⑤质量事故处理记录;
⑥监理人要求提供的其他资料。
(3) 完工验收资料
承包人应为钻孔和灌浆工程的完工验收提交以下资料:
①灌浆工程的竣工图;
②钻孔和灌浆的各项试验成果;
③质量检查和质量事故处理报告;
④监理人要求提供的其它完工验收资料。
1.4.1.4 引用标准和规程规范(但不限于)
《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2012;
《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94;
《混凝土外加剂应用技术规程》GB50119-2003
《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL 31-2003;
《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999;
《混凝土拌和用水标准》JGJ63-2006。
1.4.2 材料
1.4.2.1 说明
承包人应负责储存、保管钻孔和灌浆所需的全部材料。每批到达现场的水泥、外加剂和掺和料等,均应符合有关的材料质量标准,并附有生产厂的质量证明书。每批材料入库前均应由承包人会同监理人进行验收,并将验收的清单提交监理人。
1.4.2.2 水泥
(1)应根据施工图或监理人指示, 选用灌浆用的水泥品种。用于主洞灌浆及防渗灌浆均采用普通硅酸盐水泥,强度等级均不应低于42.5。
(2)灌浆用的水泥必须符合规定的质量标准,不得使用受潮结块的水泥。水泥不应存放过久,出厂期超过三个月的水泥不应使用。
1.4.2.3 水
灌浆用水水质应符合现行规范的有关的规定,水的温度不得高于40℃。
1.4.2.4 掺合料
经监理人批准,承包人可在水泥浆液中掺入砂、粉煤灰等掺合料。各种掺合料质量应符合规范规定,其掺入量应通过试验确定,试验成果应报送监理人。
1.4.2.5 外加剂
经业主、设计、监理单位批准,承包人可在灌浆的水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或设计同意的其它外加剂。各种外加剂的质量应符合规范规定,其最优掺加量应通过室内试验和现场灌浆试验确定,试验成果应报送监理人。
1.4.3 设备
1.4.3.1 钻孔设备
(1)承包人在地下洞室及其它封闭区域中使用气动钻孔设备时,应带有消音器和除尘装置,不得使用内燃机驱动的钻孔设备。
(2)钻机和钻头应根据工程的场地和地质条件选用。
(3)使用的钻孔冲洗和压水试验设备,水泵的工作压力应按施工文件的要求选定,并应保证在所有压力下都有足够的供水量,保证压力稳定、出水均匀、工作可靠。
(4)承包人应准备足够的流量计、压力表、压力软管、供水管及阀门等备品。并应满足长隧洞施工洞内及时抢修和更换,使设备完好率确保工期目标的实现。
1.4.3.2 灌浆设备
(1)承包人提供的灌浆泵性能应与灌浆液的类型和浓度相适应,其容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍,并应有足够的排浆量和稳定的工作性能;灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵。
(2)承包人应根据灌浆需要配置高速和低速浆液搅拌机,搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌的浆液类型及灌浆泵排浆量相适应,并应保证均匀、连续地拌制浆液。所有搅拌设备,在用于拌制浆液前应在现场进行试运行。
(3)灌浆应使用自动灌浆记录仪。在灌浆施工中应观测管片抬动情况,要求配备抬动变形监测仪。
(4)灌浆管路应保证浆液流动畅通,灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表,进浆管路亦应安装压力表。所选用的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。
(5)孔口封闭器应与采用的灌浆方法、灌浆压力及地质条件相适应,胶塞应具有良好的膨胀性和耐压性能,在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段,并易于安装和卸除。
(6)集中制浆站的制浆能力应满足灌浆进度高峰期所有机组用浆需要,制浆站应配备除尘设备,当浆液需掺加掺合料或外加剂时,应增设相应的设备。
(7)所有灌浆设备、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设备。以满足长隧洞施工洞内及时抢修和更换的要求,使设备完好确保工期目标的实现。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,方可使用。
1.4.4 钻孔
1.4.4.1 说明
(1)钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等应按本技术要求和监理人指示执行。
(2)在钻孔过程中,应进行孔斜测量,并采取措施控制孔斜,孔斜应符合本章第1.4.4.2条的规定。
(3)钻孔结束,承包人应会同监理人进行检查验收,检查合格,并经监理人签认后,方可进行下一步操作。
1.4.4.2灌浆孔的钻孔
(1)灌浆孔的开孔孔位应符合施工文件要求,开孔孔位与设计位置的偏差不得大于1cm。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,钻孔方向应按施工文件要求确定,钻孔时必须保证孔向准确。
(3)灌浆孔的施钻应按灌浆程序,分序进行。
(4)灌浆孔孔底偏差值不得大于1/40孔深。
1.4.4.3检查孔和排水孔的钻孔
(1)灌浆检查孔的孔位应按监理人的指示确定,开孔孔位与设计位置的偏差不得大于1cm。
(2)灌浆检查孔的孔底偏差要求与灌浆孔相同。
(3)在排水孔周边30m范围内(或监理人指示的范围内)的灌浆孔尚未灌浆之前不得钻进排水孔。
1.4.5钻孔冲洗和压水试验
1.4.5.1 说明
承包人在固结灌浆孔钻孔结束后,应进行钻孔冲洗,冲净孔内岩粉、杂质。承包人应在灌浆前,对部分灌浆孔(段)进行压水试验。
1.4.5.2 压水试验
(1)承包人可根据监理人指示,采用“简易压水”或“单点法”进行压水试验,试验孔的数量应不少于灌浆总孔数的5%。
(2)简易压水试验压力为灌浆压力的80%,压水20min,每5min测读一次压水流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果以透水率表示。单点法压水试验按规范执行。
(3)固结灌浆的检查孔应按规范的规定进行压水试验,检查孔的数量应为灌浆总孔数的3%。
1.4.6 灌浆试验
1.4.6.1 说明
(1)灌浆作业开工前14天,承包人应编制详细的试验大纲,报送监理人审批。
(2)灌浆试验结束后,承包人应对试验成果进行分析,并将试验的详细记录和试验分析成果报送监理人。
1.4.6.2 浆液试验
(1)承包人应按监理人指示对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验:
①浆液配制程序及拌制时间;
②浆液密度或比重测定;
③浆液流动性或流变参数;
④浆液的沉淀稳定性;
⑤浆液的凝结时间,包括初凝或终凝时间;
⑥监理人指示的其它试验内容。
(2)用于现场灌浆试验的浆液水灰比以及掺合料、外加剂等的品种及其掺量应通过浆液试验选择,并将试验成果报送监理人。
1.4.6.3 现场生产性灌浆试验
(1)承包人应根据监理人的指示,选择灌浆区做灌浆试验。
(2)根据灌浆工程施工图的要求或按监理人指示选定试验孔布置方式、孔深、水灰比、灌浆压力等试验参数。
(3)在每一灌浆试验区内,按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验检查灌浆的效果,承包人应整理分析各序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量等的试验资料,并将灌浆试验成果报送监理人。
1.4.7 制浆
1.4.7.1 制浆材料称量
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。
1.4.7.2 浆液搅拌
(1)各类浆液必须搅拌均匀,测定浆液密度和黏滞度等参数,并作好记录。
(2)纯水泥浆液的搅拌时间:使用普通搅拌机时,应不少于3min;使用高速搅拌机时,应不少于30s。浆液在使用前应过筛,从开始制备至用完的时间宜小于4h。
(3)拌制细水泥浆液和稳定浆液,应加入减水剂和采用高速搅拌机,高速搅拌机搅拌转速应大于1200r/min,搅拌时间应通过试验确定。
1.4.7.3 集中制浆
(1)集中制浆站宜制备水灰比为0.5:1的纯水泥浆液,输送浆液流速应为1.4~2.0m/s,各灌浆地点应测定来浆密度,并根据各灌浆点的不同需要调制使用。
(2)当日平均温度低于5℃或日最低温度低于-3℃时,应做好制浆站和注浆管路的防寒保温工作。要求浆液温度应保持在5~40℃,低于或超过此标准的应视为废浆。
1.4.8 隧洞灌浆
1.4.8.1一般要求
(1)本节规定适用于围岩的防渗和加固灌浆。
(2)施工顺序:应首先进行先回填、固结灌浆,然后进行排水孔施工。
(3)承包人要重视固结灌浆质量检查工作。
(4)对于线流和涌水洞段,需灌浆孔周围影响范围内的安装孔封闭,应在静水环境下灌浆。
(5)灌浆洞段的灌浆分两序施工,按照自下而上、左右对称两孔同时灌浆的顺序逐步灌浆。
(6)灌浆结束后,应对往外流浆或往上返浆的灌浆孔进行闭浆待凝,待凝时间不少于24h或按监理人指示的时间控制。
(7)灌浆时应密切监视衬砌管片的变形,监理人认为有必要时,应安设变形监测装置,定时进行监测并作好记录,径向变形量应小于2mm。
(8)灌浆压力应视外水压情况和管片变形监测情况进行调整,以确保灌浆质量。
1.4.8.2 固结灌浆
(1)固结灌浆孔应在管片原有的安装孔上直接钻孔,孔径Φ38~75 mm,孔深和孔向均应满足施工图(830H-G-22)要求。
(2)固结灌浆应按施工图要求或监理人指示,按分序加密的原则划分灌浆单元,遇有不良地质条件地段,如缩径塌孔,采用Φ32中空锚杆注浆,其尾端留出31cm长不做钢花管(其余中空锚杆底2~3m采用直径8mm,纵向间距为20cm,排距2.5cm梅花形布置的花管);灌浆结束后,端部采用边长5cm,厚2cm钢板外加螺母拧紧或点焊牢,保护层厚3~4cm采用CKC45砂浆与管片内侧平顺光滑连接;其它要求同固结灌浆;
(3)灌注纯水泥浆液时,岩洞段其水灰比一般为1∶1、0.8∶1、0.6(或0.5)∶1等3个比级或水灰比通过现场配比试验调整比级。如遇断层和塌方段,则应采用浓一级的水灰比起灌,并掺入减水剂。
(4)灌浆采用循环式或纯压式。
(5)一般情况下,每一个灌浆孔采用全孔一次灌浆即止浆塞可卡在管片厚度1/2处;若钻孔遇突然涌水时应停止钻进,作为一个分段长度进行灌浆。
(6)开灌时的浆液浓度,需经监理人检查并批准。
(7)灌浆时,当灌浆压力保持不变,注入率均匀减少;或者注入率不变,压力均匀升高时,灌浆工作将持续下去,不得改变水灰比。
(8)当某一比级浆液的灌入量已达300L以上,此时灌浆压力及注入率均无改变或改变不明显,可改浓一级灌注。
(9)当注入量大于30L/min时,可视具体情况越级变浓,但需经监理人检查并批准。
(10)灌浆过程中,由于改变浆液水灰比而使灌浆压力突增或注入率突减,应立即查明原因,随时调整。如因加入掺和料而使注入率突减,则应停止使用掺合料。
(11)灌浆过程中,应当每隔一定时间测定浆液比重,灌浆结束时亦应测定浆液比重,并作出记录。
(12)当采用最大浓度浆液施灌,注入率很大而不见减少时,经监理人同意可采用“定量供浆、间歇灌浆”的方式处理。水泥浆在灌入5t水泥干料量时应暂停灌浆,间歇时间不宜少于12h,间歇后仍应扫孔,重新按照灌浆要求进行灌浆,但必须达到设计闭浆压力下的满填满灌要求方可结束灌浆。
(13)灌浆过程中如发现冒浆、漏浆时,应视具体情况采用嵌缝、表面封堵、加浓浆液、限量、降低压力和间歇灌浆等方法处理。
(14)灌浆工作必须连续进行,若因故中断,应按下述原则进行处理:
①尽可能及时复灌;
②中断超过30min,应立即设法冲洗,如冲洗无效,则应在重新灌浆前进行扫孔;
③复灌时应采用开灌比级的浆液灌注,如吸浆量同中断前相近,即可用中断前之水灰比;如吸浆量减少不多,则浆液应逐渐加浓;如吸浆量减少很多,且在极短时间内停止吸浆,则认为该段不合格。
(15)在预设计压力下或现场试验确定灌浆压力,一序孔灌浆压力为0.5~1.0Mpa,二序孔灌浆压力为1.0~2.0Mpa,当注入率不大于0.4L/min,继续灌注30min;可结束灌浆工作。如灌浆接近结束而发生回浆变浓,不能达到闭浆标准时,应通知监理人、设计单位,共同研究修改闭浆标准。
1.4.8.3灌浆质量检查
承包人应会同监理人进行灌浆质量的检查,其检查内容和方法如下:
(1)膨胀岩洞段固结灌浆质量应进行压浆试验检查,浆液的水灰比2:1;其它洞段采用压水试验检查;试验采用单点法。
(2)固结灌浆压浆和压水试验检查应在该部位灌浆结束五天后进行,合格标准为透水率≤1Lu。灌浆结束后,承包人应将灌浆记录和有关资料提交给监理人,以便拟定检查孔的孔位。检查孔的数量为灌浆孔总数的3%,孔段合格率应在85%以上,不合格孔段重灌或应按监理人批准的措施进行处理。检查孔不合格的孔段应继续灌浆,达到合格标准。
(3)采用机械压浆法封孔,利用原灌浆管灌入水灰比为0.5∶1的浓浆,采用2.0Mpa的灌浆压力,有外水压洞段,量测水压,灌浆压力应大于1.5倍的外水头,当注入率不大于1.0L/min,延续30min停止,以上参数需根据现场生产性试验进行调整。孔口空余部分长度,如大于28cm采用压浆法继续封孔,如小于28cm用CK C40砂浆人工捣实封填密实并光滑平顺连接;有外水洞段孔口有渗水为不合格,应扫孔冲洗后继续灌浆。
1.4.9 灌浆工程验收
1.4.9.1 灌浆工程施灌过程的验收
灌浆工程的验收应在钻孔和灌浆作业过程中,按照本节规定的各项施灌工艺标准和各类灌浆工程的质量检查项目和内容进行逐项验收,并将质量检查和验收记录报送监理人。
1.4.9.2 灌浆工程的完工验收
各类灌浆工程完工后,承包人应按本合同有关的规定申请完工验收,并按本节的规定提交完工验收资料。
1.5. 超前钻孔预注浆技术要求
1.5.1目的和范围
超前钻孔预注浆目的:超前堵水和加固围岩;
适用范围:承担施工地质的单位应结合前期地勘资料和已开挖的洞段地质编录资料,进行超前地质预报工作,不良地质洞段应在开挖前堵水和加固。如出现TBM开挖后每延米洞长或掌子面涌水量严重影响施工的洞段或单条断层、裂隙密集带等集中涌水超过50m3/h已严重影响洞室稳定或加固松散破碎岩层,灌堵大涌水时宜采用水泥水玻璃双液注浆或采用其它化灌材料注浆。加固无外水不良地质洞段宜采用纯水泥单液浆或外加速凝剂进行单液水泥浆灌注。
1.5.2 钻孔机械
注浆钻孔一般要求钻机效率高,钻孔成型好、孔壁光滑、孔眼直、偏差小。目前,用于岩洞工作面预注浆的国产钻孔机械主要有TXU-25型、XJ100-1型、KD-100型等地质钻机,如采用浅孔灌浆,也可采用YT28气腿式风钻,Ф50钻头,或采用浅孔钻机具施工。如需进行超前地质预报也可用地质钻机。
1.5.3 钻孔
1.5.3.1 岩洞钻孔
(1)钻孔的开口误差不得大于1~1.5cm,孔深(沿洞轴线的投影长度)为5~35m,最大孔深误差不大于±5cm,如在设计孔底处遇有断层应继续钻进并穿过断层影响带1m后停钻。
(2)钻孔应采用硬质合金或金刚石钻头钻进,以保证孔壁光滑,孔径均匀,便于牢固卡塞的方式,防止返浆返水造成施工困难。或采用孔内循环孔口注浆的方式。
(3)为保证幕厚要求,钻进中每隔2~5m左右应测量一次孔斜,记录偏斜情况,分析原因及时加以纠正。本隧洞钻孔最大偏斜率规定如下:
钻孔深度(m)
5
10
20
30
35
允许最大偏差(m)
0.05
0.10
0.25
0.50
0.60
如果偏斜超过上述规定将影响灌注后防水帷幕的连续性和密实性,起不到应有的作用,应采取补救措施。
(4)灌堵大涌水洞段,岩洞应钻到2m深时安装Ф108×4m或Ф73×3m的孔口管,以后用Ф73或Ф56mm钻头钻进;如加固不良地质洞段,孔径等参数或加固方案,由承包人提交施工预案,报设计单位审查,监理和业主批准后实施。
(5)为准确掌握前方的地质情况和检查灌浆效果,或作为超前钻探孔(非超前勘探孔不取岩芯),钻孔应尽量提高岩芯采取率,每次提钻取得的岩芯按深度顺序摆放在专门的岩芯箱内,并用岩芯牌记录每钻岩芯的起止深度绘制成柱状图加以描述,对取出的岩芯长度及岩芯采取率加以描述,软弱岩层要详细记录钻孔回水情况,钻进感觉并收集岩芯的沉淀物交地质人员鉴定,绘制柱状图后岩芯方可丢弃。
(6)灌浆段在灌浆前应放下灌浆塞,用压力水冲洗孔中残留岩粉,冲洗压力为该段灌浆压力的80%,直到返清水为止。
流量稳定标准是将压力调到规定数值,并保持稳定后每5分钟测读一次压入流量,当连续4次其最大值与最小值之差小于最小值的10%,即测定流量稳定的关系式为:
符合此标准即可结束,以最终流量读数作为计算流量。
单位吸水量(ω)的计算公式如下:
ω=Q/S•L
式中:ω—单位吸水量(升/分•米•米)
S—表压力—静水压力,换算成水柱高(m)
Q—压入流量(L/min)
L—灌浆段长度(m)
1.5.3.2超前地质预报钻孔过程中应注意事项
(1)要注意观察孔口返水颜色和返水量的变化,钻进速度,有无洞穴,断层破碎带和卡钻等现象,应有详细记录其情况和发生的起止深度。
(2)要注意观察岩芯裂隙中充填物的性质。
(3)每钻完一段提钻取出岩芯时,都要做一次钻孔涌水量测,并作记录,不可遗漏并做到准确无误,涌水量可用涌堰或在孔口管处接流量计测得。
(4)每次钻进的长度一般不大于3m,遇岩石软弱或破碎带地段,还要减少一次钻进的长度。
(5)为防止钻孔偏斜,在钻进中施加压力要均匀一致,不可忽大忽小或使用大压力。
1.5.4 灌浆
1.5.4.1 灌浆材料
(1)采用42.5号普通硅酸盐水泥,要求是出厂不久的新鲜水泥。水泥浆的水灰比分别为2:1、1:1、0.8:1、0.6:1或0.5:1四级,水玻璃采用模数(m)为2.4~2.8,浓度为30~40波美度(Be′)。水泥浆与水玻璃溶液的体积比即
c:s采用1:0.3~1:0.5三级,见附表。单浆液均掺水泥重量5~10%的35波美度的水玻璃灌注,也可起到堵水作用,并按设计要求掺粉煤灰。
(2)水泥颗粒极易沉淀,为减少浆液在管路输送过程中的沉积,掺加水泥重5%的膨润土作为悬浮剂(现场试验确定)。
(3)当股状或柱状以上涌水时宜采用双液浆灌注,并在浆液中准备掺加水泥重量的15~20%的粉煤灰代替水泥用量。
(4)为调节适宜的C—S双液浆的凝胶时间掺入水泥重量的1~3%的磷酸氢二钠不同配比缓凝剂的加入量(现场试验确定)。
(5) 为检查浆液扩散情况,不同注浆孔浆液中要加入不用颜色的染色剂。
1.5.4.2 浆液配制
(1)水泥浆配制
根据灌浆工艺布置,如离洞口和竖井较近,可先在洞口和竖井口配制水灰比为0.5:1的灰浆,用输浆管送到注浆工作面,在注浆工作面处再加水稀释到灌浆所要求的水灰比,并搅拌均匀,不同浓度浆液的加水量可事先计算好并绘制出浆液配制表,便于施用。
(2)水玻璃稀释
水玻璃出厂浓度为50~56 Be′,用水稀释到所需要的度数,需水量可按公式计算出,式中的d为水玻璃溶液的比重,实际工作中,先往水玻璃桶内倒入一定量原浓度的水玻璃,再加所需的水量,然后用人工或机械混合均匀;也可在不断搅拌的情况下逐渐加水稀释,边加水边用波美计测定,至调准为止。
(3)缓凝剂一般配制成10%浓度的溶液(即100L溶液中含有缓凝剂10kg),实际操作时,先加入一半体积热水(50°C~60°C)于桶内,再加入所需固体磷酸氢二钠,充分搅拌,溶解后再加入水到预定体积,10%浓度的磷酸氢二钠溶液在温度低于15°C时,会有部分结晶析出,所以使用时一定要搅拌均匀,防止沉淀。配浆加料顺序是先加入扣除磷酸氢二钠溶液后规定的水量,在不断搅拌条件下,加入缓凝剂溶液最后加入水泥,再搅拌5分钟。
1.5.4.3 灌浆方式
采用双液灌浆系统,每种浆液各由一台注浆泵压送,两种浆液的体积比由泵身回浆加以调整,两种浆液在孔口混合器中混合后灌入岩层裂隙,如能购置到双液注浆泵灌浆方式可简化。
止浆塞的卡塞位置:第一段灌浆时止浆塞可卡在孔口管内下端,由第二灌浆段开始,灌浆时采用小型双管止浆塞卡在灌浆段的上部。如采用孔内循环孔口注浆,方式可简化。
钻孔过程中可能遇到泥沙、角砾、小碎石等涌入孔内,还会不断涌出孔外,采用措施如下:
(1)提取钻具,关闭孔口管阀门。
(2)会同地质人员搞清涌出物来源的地质情况。
(3)收集涌出物样品进行物理性能测定。
(4)用′和1′铁管作为灌浆管,一端封死并焊以锥形帽,从管端8cm起相距8cm钻4排孔,每排对角钻4个孔,孔径10mm,外套橡皮管,将此管插入孔内岩层涌出物出口处。
(5)用化学浆液(待定)单液高压灌注,浆液凝胶时间不少于30min。
(6)出现涌泥涌砂洞段宜采用高压化学浆液灌注,以便限制扩散半径,封堵泥砂孔之后,根据含有泥砂通道的延展情况还要增加钻孔进行灌浆,使泥砂或其它软弱岩层充填的通道能得到可靠的加固,保证在外水压力作用下的渗透稳定性。
1.5.4.4 灌浆压力
(1)灌浆压力与裂隙发育程度、涌水压力、浆液稠度及凝胶时间长短等因素有关,主洞部分一般取1.5~2.0倍外水头作为最终灌浆压力。无外水松散破碎围岩洞段等部分灌浆压力随着灌浆段深度增加而加大。可按下式计算出不同深处孔段的灌浆压力。
P=P0+mD
式中 P—灌浆压力(kg/cm2)
P0—地表段允许压力,采用1kg/cm2
m—灌浆段顶板在岩石中每加深1m所允许增加的压力值,一般可取0.05~0.4 kg/cm2,一般浅埋洞段岩层不产生抬动情况下,尽量采用较大值;深埋洞段建议采用小值或中值。
D—灌浆段顶板以上岩石厚度(m)
(2)当遇到岩石透水严重,吸浆量大的情况,则可按最大泵量进行控制,逐步提高浆液浓度,使压力上升至设计灌浆压力。
(3)灌浆过程中要在浅埋洞线附近的地面埋设一定的标点,观察地面有无抬动现象。
1.5.4.5 灌浆配比的选择和调整
一般灌浆段浆液的起始浓度一律从凝胶时间长的稀浆(水灰比大的)开始,逐级变到胶凝时间短的浓浆结束,在灌注过程中要随时观测吸浆量及压力变化情况并详细记录,对浆液浓度可按以下原则进行调整。
(1)在设计灌浆压力下灌浆开始时的吸浆量大于该孔段涌水量的80%左右时,则认为浆液起始浓度适宜。
(2)当起始压力小于设计灌浆压力,吸浆量不变而压力均匀逐渐升高,升高的速率为设计灌浆压力的1/10~1/20时,表明浆液浓度合理,不需要交换浓度。
(3)在设计灌浆压力下吸浆量逐渐减少的速率应为起始吸浆量的1/20~1/10的范围内表明灌注状况正常,浆液浓度合适。
(4)当某一浓度的浆液在设计压力下灌注时间大于20分钟或灌注浆量已大于20倍该孔段涌水量
展开阅读全文