帷幕灌浆施工技术方案.docx

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帷幕灌浆施工技术方案

红花尔基水利枢纽工程#2标大坝基础工程

（合同编号：

HSD2006－#02）

帷幕灌浆

施工技术方案

中国水电基础局有限公司

红花尔基项目经理部

二○○七年六月二十八日

一、编制依据

1、红花尔基水利枢纽工程#2标大坝基础工程设计图纸；

2、红花尔基水利枢纽工程#2标大坝基础工程（合同编号：

HSD2006—#02）施工组织设计；

3、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001；

4、本标段投标文件第三卷《技术文件》。

二、工程概况

红花尔基水利枢纽工程#2标大坝基础工程帷幕灌浆施工范围为桩号0-019.0～1+033.0范围的帷幕灌浆，其中在桩号为0+040.8～0+964.1的范围内为墙下帷幕灌浆，在其他桩号范围内为坝肩基础帷幕灌浆，本工程共有422个帷幕灌浆孔及43个检查孔，帷幕钻孔基础工程量6752m，帷幕灌浆工程量6752m；检查孔钻孔工程量为688m，检查孔压水试验工程量为172段，防渗帷幕沿防渗墙轴线方向单排布置，分三序施工，第Ⅰ序孔孔距为10m，最终孔距2.5m。

防渗墙下帷幕自墙下深入基岩16m。

本工程帷幕灌浆标准为：

帷幕透水率ω≤5Lu。

三、施工工艺与规划布置

1、帷幕灌浆施工工艺

帷幕灌浆工程施工程序，见图1。

图1帷幕灌浆工程施工程序图

（2）帷幕灌浆工程施工工艺流程，见图2。

（3）在接触段施工时，先进行压水并在灌浆结束待凝24小时后，再进行下一段的施工。

2、规划布置

（1）该工程灌浆分为第4、第5及第6分部共计3个分部工程，目前准备对已具备灌浆条件的第6分部工程进行灌浆，然后再依次对第4及第5分部工程进行灌浆施工。

（2）采用FEC—GJ3000型灌浆数据采集与处理系统对帷幕灌浆施工进行质量记录与集中控制，该系统共有8个通道可同时进行8个孔的帷幕灌浆施工，本工程投入岩芯钻机8台，分成4个灌浆机组，因此该工程仅采用系统中的4个通道

进行记录控制即可，机房设在防渗墙施工轴线中部的上游侧，在压水及灌浆时，机房与机组采用对讲机进行联系。

（3）采用集中制浆的方法对各灌浆机组进行浆液的控制与输送供浆，水泥制浆站设在防渗墙施工平台中部的下游侧，制浆站内安设的设备及临时设施为：

1座可以存放50t水泥的库房、2台ZJ-400型高速搅拌机制浆、2台BW200/40型输浆泵和1台1500L低速搅拌储浆桶。

输浆管路：

采用分段独立供浆法铺设。

φ50管路总长度约300m。

（4）电缆、水管：

沿防渗墙轴线，第6分部工程位置段内在防渗墙轴线上游侧距轴线约5～7m的位置，铺设电缆及水管。

五、帷幕灌浆生产试验

1、试验目的

（1）灌浆压力、分段及段长的确定；

（2）灌浆防渗标准及底线的论证；

（3）开灌比及浆液比级与变换方法与原则的确定；

（4）灌浆方法的论证；

2、试验内容

1、采用32.5级的普通硅酸盐水泥，按3:

1,2:

1,1:

1,0.8:

1,0.6:

1（重量比）共计5个水灰比级的纯水泥浆液进行灌浆。

2、试验区：

本工程划分为两个试验区，每个试验区长为10m；Ⅰ试验区包含的灌浆孔范围为：

I-6-4-6（I）～I-6-4-10（I），该试验区内包含1个先导孔和1个检查孔，该试验区采用自下而上灌浆法；Ⅱ试验区包含的灌浆孔范围为：

I-6-6-6（I）～I-6-6-10（I），该试验区采用自上而下灌浆法。

2、孔段的划分：

墙下本工程灌浆孔划分为3段，第一段段长为2m，第二段段长为6m，终孔段不超过7m可作为一段灌浆。

3、帷幕灌浆方法：

a、自下而上灌浆法：

即灌浆孔第一段钻孔、压水及灌浆结束后待凝24小时，自第二段施工开始采用钻孔直到设计孔深，然后进行全孔冲洗结束后，将栓塞卡到终孔段顶部，进行压水灌浆，结束后将塞卡到第二段顶部直接进行灌浆，灌浆结束后，进行孔内浆液置换后，最后进行全孔压力灌浆封孔；

b、自上而下灌浆法：

第一段同自下而上灌浆法，其下各段按钻孔、压水、灌浆顺序进行，最后封孔。

4、灌浆压力：

第一段压力拟采用0.5MPa，第二段灌浆压力拟采用1.2MPa，第三段灌浆压力拟采用1.5MPa。

六、帷幕钻孔与灌浆施工

1、钻灌设备配置

本工程项目的施工机具计划按“两机一泵”进行配置，即一个机组的施工设备由两台地质钻机（XY-Ⅲ型）、一台高压灌浆泵（3SNS型）和其它必要的设备（灌浆自动记录仪、浆液搅拌机等）组成，本工程共投入4个机组。

（1）地质钻机：

采用回转式钻机；

（2）高压灌浆泵：

选用3SNS型灌浆泵，三缸往复式泵，运行状态好，压力平稳。

额定压力10.0MPa，最大排量207L/min。

（3）高速搅拌机：

选用ZJ-400型高速搅拌机，搅拌轴转速1200r/min以上。

最大制浆能力10～15m3/h，水能与超细水泥拌合均匀，适用于拌制改性水泥（如稳定性浆液和超细水泥浆液）、普通水泥浆。

（4）立式双层桶普通搅拌机，单桶储浆量200L。

搅拌轴转速50r/min。

2、钻孔

（1）钻孔方法：

帷幕灌浆钻孔采用清水冲洗、地质钻机回转钻进的方法施工。

根据地层情况，选用金刚石钻头钻孔。

在较完整的岩石中，拟用技术参数见表1。

表1钻进技术参数选用值

钻进方法

钻压

转速（r/min）

泵量（L/min）

金刚石钻进

8～15kN

300～800

50～80

硬质合金钻进

每粒合金1.2～2.0kN

128

80～120

在断层、破碎带中的钻进技术参数将根据具体情况进行调整。

（2）取芯方法：

先导孔、质量检查孔均要求采取岩芯。

在岩石中采用常规的投卡料方法卡取岩芯。

（3）钻孔直径和深度：

帷幕灌浆孔的开孔直径及终孔孔径不小于Φ56mm。

所用孔径的大小，除能满足设计要求，还为处理钻孔事故保留一级孔径。

钻孔终孔深度以达到施工详图中要求的深度为准。

（4）孔斜测量：

本工程为垂直帷幕灌浆孔，其孔底偏差值不得大于25cm，钻机就位后由水平尺进行钻孔垂直度检测，在钻孔终孔后要对钻孔孔孔斜进行检测。

3、钻孔冲洗和压水试验

（1）为了提高灌浆效果，在各孔段钻孔结束后采用大泵量水冲孔的方法冲洗孔内岩粉及孔壁，直至回水澄清为止。

孔内残存的沉积物厚度不超过20cm。

（2）当邻近的孔段正在灌浆或临近灌浆孔结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。

（3）帷幕灌浆中，先导孔自上而下分段卡塞进行单点法压水试验，其它灌浆孔灌前采用简易压水试验；检查孔的压水试验逐段做“单点法”压水试验，试验区内各孔段压水试验压力采用该孔段的最大灌浆压力的80%；具体压力值

通过灌浆试验论证后由设计、监理确定。

（5）简易压水试验压力为该段灌浆压力的80%，最大不超过1.0MPa，压水时间为20min，每5min测读一个压入流量，取最后的流量值作为计算流量，其透水率以q表示。

（6）“单点法”压水试验结束标准为：

在稳定的压力下每3min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验既可结束，取最终值作为计算值。

（7）水泥浆液制备

a.浆液和水泥材料：

根据招标文件要求，帷幕灌浆使用水泥为32.5级水泥，细度满足通过80μm方孔筛，筛余量小于5％。

b.浆液制输：

采用集中制浆站制浆。

选用ZL-400型高速搅拌机。

制浆站制备纯水泥浆，铺设Φ50mm钢管输送至灌浆工作面，供各机组使用。

c.浆液质量控制：

由试验员对浆液密度、时间等进行检测和记录，据此控制浆液质量。

4、灌浆

（1）灌浆机具配置：

采用灌浆自动多录仪和灌浆塞。

①灌浆自动多记录仪

采用GJ-3000型灌浆自动多记录仪。

利用该系统，可以对灌浆压力、流量、灌浆量等参数进行自动记录和集中控制。

②灌浆塞

采用YS型系列液（气）压灌浆塞及活塞式机械膨胀塞，适用于深孔纯压式灌浆；可用在先导孔灌浆、压水及检查孔压水，本工程中先导孔采用Φ56mm～Φ76mm钻具施工，检查孔采用Φ76mm钻具施工，主要技术指标见表2。

表2YS系列灌浆塞技术指标

项目

初始胀塞压力（MPa）

胀塞密封压力（MPa）

灌浆、压水压力（MPa）

适用孔径

（mm）

适用孔深

（m）

指标

0.7～1.0

0.5～1.0

6.0

Φ56、Φ66、

Φ76、Φ91

50～150

（2）浆液浓度：

灌浆的开灌浆液水灰比根据灌浆试验确定，灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变。

（3）浆液变换

①浆液水灰比采用3:

1、2:

1、1:

1、0.8:

1、0.6:

1（重量比）等五个比级，开灌比3:

1。

②变浆标准：

灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变，施工时将按以下要求控制：

a、灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少，或者吸浆量变化不大而灌浆压力均匀升高时，不得改变水灰比；

b、当某一比级浆液注入量己达300L以上，或灌注时间己达1h，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；

c、当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓；

d、当采用最浓级浆液灌浆，而吸浆量仍很大、不见减小时，可采用限流、低压、限量、间歇、待凝等方法处理；

e、改变浆液水灰比后，如灌浆压力突增或吸浆量突减，应立时回稀到原水灰比进行灌注；

f、如发生回浆变浓现象，换用相同水灰比的新鲜浆液进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注；

g、灌浆过程中，每隔30～60min测量一次浆液密度，另外定时测记浆液温度。

（4）灌浆结束标准

①帷幕灌浆采用自下而上分段灌浆法，在规定的压力下，当注入率不大于1L/min，继续灌注30min灌浆可以结束；采用自上而下分段灌浆法时，在规定的压力下，当注入率不大于1L/min，继续灌注60min灌浆可以结束。

②灌浆过程中如果发现回浆失水变浓，应改稀一级新浆灌注，当效果不明显则继续灌注30min，灌浆可以结束。

③当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。

（5）封孔：

全孔灌浆结束后，采用置换和全孔压力灌浆法封孔。

既将管路和孔内的稀浆全部置换，直至孔口返出浓浆（0.6:

1或0.5:

1）为止，而后提升射浆管，在提升过程中不断向孔内注入浓浆，最后在孔口卡塞后灌入0.6:

1或0.5:

1的浓浆，压力采用1MPa，持续时间1h结束。

七、特殊情况处理措施

（1）灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用镶缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

（2）帷幕灌浆过程中如发生串浆时，采用以下方法处理：

①如被串孔正在钻进，要立即停钻。

②串浆量不大于1L/min时，可在被串孔内通入水流。

③串浆量较大，在串浆孔具备灌浆条件时，尽可能与被串孔同时进行灌浆。

否则应将串浆孔塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆。

（3）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：

①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。

②若中断时间超过30min，则要冲洗钻孔，如无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。

③恢复灌浆时，使用开灌比级的水泥浆进行灌注。

如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的浆液继续灌注；如注入率较中断前的增加较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。

④恢复灌浆后，如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。

（4）孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前先测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可选用下列措施综合处理：

①缩短段长；②提高灌浆压力；③进行纯压式灌浆；④灌注浓浆；

⑤灌注速凝浆液；⑥屏浆，闭浆；⑦待凝；

（5）灌浆段注入量大而难以结束时，可选用下列措施处理：

①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；

②灌注速凝浆液。

（6）无论何种特殊情况经处理后，灌浆段待凝后仍应扫孔，重新按技术要求进行升压灌浆，直至达到结束条件。

八、灌浆质量及效果检查

（1）灌浆工程是隐蔽工程，施工过程质量检查，应当以施工过程质量保证灌浆效果。

（2）帷幕灌浆质量检查

①常规压水试验检查：

为检查灌浆试验结果，灌浆完工3d后，根据灌浆成果分析，布置检查孔进行常规压水试验，检查合格标准为5Lu，压水采用单点法，分段与灌浆孔分段相同，全压力采用0.6MPa,压力表实际压力考虑地下水位后确定。

通过灌前和灌后的压水试验（检查）成果对比，评价灌浆效果。

②钻孔取芯检查。

对所采取的岩芯要进行编录。

九、资料及验收

（1）灌浆工程的单元工程施工及检查完成后，及时进行单元工程质量评定和验收。

单元工程的质量评定标准按照

《水利水电工程施工质量评定表填表说明与示例（试行）》执行。

（2）灌浆工程的施工记录、成果资料和检验测试资料整理及验收。

（3）灌浆工程完工后，及时整编竣工资料和提交竣工报告，申请验收。

灌浆工程验收要提供的文件有：

①工程设计文件：

工程地质资料、设计图纸、施工技术要求、设计修改通知等；

②施工资料：

有关的施工记录、成果资料、检验测试资料、施工报告或施工技术总结等；

③质量检查报告：

单元工程质量评定表及有关说明等。

（注：

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）