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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m5521 固结灌浆2 横缝接缝灌浆m22551.1在砼中埋管留孔m2066三、导流洞1.2在砼中钻孔m8861 固结灌浆m4601.3在岩石中钻孔灌浆m92942 回填灌浆m24502帷幕灌浆3 排水孔m6902.1在砼中埋管留孔m566四、坝体导流底孔2.2在砼中钻孔m2431 回填灌浆m22702.3在岩石中钻孔灌浆m104772 接缝灌浆m213503坝体横缝接缝灌浆m219380五、永久排水4老探洞回填灌浆m25121 坝基排水孔=9cm，L=2035mm27725排水洞回填灌浆m21502 拱槽边坡排水孔=6cm，L=5mm1430二、二道坝3 岸坡浅排水孔=4.2cm，L=3mm6001 固结灌浆4 排水洞深排水孔=9cm，L=20mm15001.1在砼中钻孔m3685水垫塘岸坡浅排水孔=4.2cm，L=3mm288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3.0m3.0m 。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: 灌浆机具详见表12.3.1-1。 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。 搅拌桶采用JJS-2B型双层桶。 灌浆材料 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。 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。 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。 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。 灌浆方法及工艺 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。 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。 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”。 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。 施工布置及临建 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。 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。 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。 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-806双层搅拌桶JJS-2B4高压灌浆泵3SNS2水泵3B571高压灌浆泵SGB6-102空压机9m32高速制浆机ZJ-6002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184修理工22灌浆工185电工23制浆工66管服人员212.3.2 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 钻孔 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。 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。 灌浆 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 . 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。 灌浆方法及工艺 采用小口径钻孔，孔口封闭自上而下分段灌浆法。 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。 浆液配比及变浆原则见表12.3.1中相关内容。 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。 施工布置及临建 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。 排污：施工现场的污水废浆通过排污沟排到指定位置。 照明：灌浆廊道内使用36V低压灯泡照明，每8m间距设一盏灯。 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。 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。 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。 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-22储浆桶0.5m32岩芯钻机XU300-2A2双层搅拌桶JJS-2B4岩芯钻机XY-2PC2多级离心水泵ISO-80-651高压灌浆泵3SNS2水泵3B572高压灌浆泵SGB6-102自动记录仪GJY-34泥浆泵BW2504程控交换机2高速制浆机ZJ-6002高速制浆机ZJ-4002储浆桶1m31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184修理工22灌浆工185电工23制浆工66管服人员412.3.3 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 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。 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。 灌浆前的准备工作 测记灌区两侧坝块和压重块混凝土强度，测记缝面张开度； 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； 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。 灌浆施工 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80m方孔筛的筛余量不宜大于5%。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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 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。 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%。 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。 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。 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。 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。 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。 浆液配比：分为2:1，1:1，0.8:1，0.6:1四个比级。 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。 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 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。 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。