三峡永久船闸地下输水隧洞水泥灌浆质量监控.docx
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三峡永久船闸地下输水隧洞水泥灌浆质量监控
三峡永久船闸地下输水隧洞水泥灌浆质量监控
简介：
三峡永久船闸输水隧洞分别布置在船闸左、右两侧（各一条）及中隔墩。
地下输水隧洞水泥回填、固结灌浆工程量大、工期紧、任务重，“千年大计，质量第一”质量控制特别重要，根据质量要求以及进度需要，我们监理以坚持质量第一的原则与务实的态度，通过内部监理组织的精心设置，督促施工单位质保体系的完善，以事先、事中控制为主，严格施工验收规程，和热情服务，以三峡建设者主人翁精神，想工程所想，急工程所急，努力探索新的和好的施工方案、质量控制手段。
关键字：
永久船闸 地下输水隧洞 回填固结灌浆 质量控制
1工程概况
三峡永久船闸位于左岸坛子岭以北约200m的山体中，为双线平行布置的五级连续船闸，总长6422m,总水头113m，设计单向通航能力5000万吨，是三峡工程主要的通航建筑物。
永久船闸输水隧洞分别布置在船闸左、右两侧（各一条）及中隔墩内（一条隧洞分开布置两条输水隧洞），每条输水隧洞平面长度约1727m。
南北坡分为斜井段、井间段、平洞段、T型管段。
隧洞主要结构为城门洞形（部份结构为方形），宽5m，高5.0m-7.0m，砼衬砌厚度为0.6m和1.0m。
船闸地下工程由于开挖滞后计划很长时间，相应的砼施工也严重滞后计划。
2000年地下工程的施工为三峡施工的重中之重，这一切都给灌浆工作带来了巨大的压力。
至2000年年底，整个灌浆工程量才完成固结6000m，从2001年初由于砼工作面陆续交面出来，灌浆工作慢慢步入正轨，业主、施工单位、监理一致确定2001年灌浆工作为地下工程的重点，必须把滞后的工期抢回来，决不能因为灌浆工作影响金结安装和通航发电。
预计总固结灌浆量约105000m，回填灌浆约63000㎡。
2000年6月8日开工，首先进入北一、南一、南六几个工作面，施工进度主要是南线至中隔墩，最后到北线进行。
分为两个标段，分别为TGP／CⅡ-3、TGP／CⅡ-4两个标。
结束工期定在2002年8月底。
2监理的组织机构
监理实行总监负责制，部长负责内部管理，分为三级管理，如下图所示：
监理内部人员要求素质高,一专多能,一人多用。
操作层人员根据现场情况变化和工作需要时间可以进行调换，不搞形式主义、办事效率高，不能拖拉。
灌浆组的作风是“高效、及时、务实”，监理人员必须具备热爱事业，吃苦耐劳，廉洁奉公，办事公正、热情服务的道德品质和具有丰富的专业知识和工作经验，熟悉业务组织协调能力强，办事效率高，反应快，能抓住主要矛盾，身体好，精力充沛。
前方监理采取白班、中班；如果需要即安排人上夜班。
3．水泥灌浆技术指标
3.1回填灌浆技术指标
回填灌浆采用纯压式从低到高的原则进行灌注。
每个单元在施工时必须待该单元砼强度达到70％设计强度后方允许施工。
每区段不宜大于50m，由于前期平洞砼施工时，未用砂浆进行堵头封堵，在水泥灌浆施工时，利用回填孔进行灌注水泥砂浆做堵头（所有Ｔ型管、井间段、十字管段均采用人工砂浆封堵进行回填分区），回填灌浆在Ⅰ序孔结束后，在进行回填Ⅱ序孔灌浆时，要将Ⅰ序孔顶孔扫开与Ⅱ序孔一起灌注。
回填灌浆孔必须打穿砼入基岩10㎝，灌浆压力Ⅰ序孔0.2～0.3Mpa,Ⅱ序孔0.3～0.5Mpa（均指孔口压力）。
Ⅰ序孔采用0.5:
1浆液开灌，Ⅱ序孔采用用1：
1浆液开灌，注入量较大时可改用0.5:
1:
1水泥砂浆。
灌浆结束标准为：
达到稳定的设计压力停止吸浆后延续灌注10min即可结束。
详细指标见下列表：
回 填 灌 浆 技 术 指 标
工序
项 目
技 术 指 标
钻 孔
开工条件
砼强度达到70％设计强度后，方可施工
孔位偏差
从预埋管或无预埋孔造孔，±10㎝
孔深
穿透砼后入基岩10㎝
灌 浆
浆材
525＃新鲜水泥出厂3个月内，无受潮无结块；灌浆用砂，质地坚硬、细度模数不大于2.0，粒径不大于2.5㎜,含泥量不大于3%.
灌浆方式
纯压力方法进行灌注,灌浆设备工作压力须大于灌浆压力1.5倍
灌浆压力
Ⅰ序0.2～0.3Mpa,Ⅱ序0.3～0.5Mpa（均指孔口压力）
灌区长度
每一灌区段长不宜大于50m，以结构缝为起止点。
浆液变换标准
Ⅰ序0.5:
1开灌，Ⅱ序1:
1开灌，灌浆过程中，注入量较大可改灌0.5:
1:
1水泥砂浆，砂掺时不应大于水泥重量的200％。
结束标准
达到稳定设计压力后，停止吸浆后延续灌注10min即可结束。
灌后检查标准
灌浆结束3～7天后，进行压浆检查，采用2：
1水泥浆液，压力0.5Mpa,在初始10min内注入量不超过10L即为合格。
1.2固结灌浆技术指标
固结灌浆采用纯压式按环部分序环内加密的原则进行灌注。
在回填灌浆结束3～7天且回填质量检查合格后开始施工。
灌浆段长根据设计要求一般3～6m控制,压力采用0.3～0.7Mpa，开灌浆液为3：
1水泥浆液，根据规范要求进行浆液变换。
采用0.5:
1水泥浆液，0.8Mpa压力进行封孔，对于底板孔封孔，采用机械压浆封孔法。
对于顶拱倒垂孔和边墙孔采用压力灌浆封孔法，封孔结束标准为：
不吸浆后延续灌注30min扎管待凝，闭浆12h后取塞。
固结灌浆结束标准：
单孔注入率小于0.4L/min，群孔注入率小于0.8/min后延续灌注30min即可结束。
固结灌浆合格标准为：
在0.3Mpa的压力下，进行单点法压水，透水率小于3Lu的孔段不小于80％，不合格孔段透水率值不超过4.5Lu，且不集中，可为合格，详细指标见表：
固结灌浆技术指标
工序
项 目
技 术 指 标
钻 孔
开工条件
回填灌浆施工结束3～7天且回填灌浆质量检查合格后开始施工。
孔位偏差
±10㎝
孔深偏差
不少于设计孔深
孔径
＞Φ38㎜
灌 浆
灌浆段长
按设计要求一般为3～6㎜/段
浆材
525＃新鲜水泥出厂3个月内，无受潮结块，由业主统一提供
冲洗及压水试验
冲洗回清水后延续10min，历时不低于30min；压力为灌浆压力的80％；简易压水20min，每5min测读依次读数，取最终值计算透水率值，压力0.3Mpa
灌浆方式
纯压式方法进行灌注，灌浆设备工作压力须大于灌浆压力1.5倍
灌浆压力
当注入率≥5L/min时，压力采用0.3Mpa；当注入率1～5L/min时，压力采用0.3～0.5Mpa；当注入率＜1L/min时，压力采用0.7Mpa（均指孔口压力）
水灰力
浆液采用3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1、0.5:
1六个比级，开灌比3：
1
浆液变换标准
注入量达到300L，灌浆达到1小时，压力和注入率均无改变时，可变浓一级，或达到30L/min可视具体情况越级变浓。
结束标准
在设计压力下，单孔注入率≤0.4L/min,群孔≤0.8L/min时，延续灌注30min即可结束
封孔
0.5:
1浓浆，压力0.8Mpa，达到设计压力不吸浆后延续30min扎管待凝，闭浆12小时。
灌后记录
人工、自动记录时间同时采用，要求真实、准确、整洁、齐全，对特殊情况的处理详细注明。
验收
灌后压水检查，合格标准
灌浆结束3～7天后，进行压水检查，采用单点法压水，压力0.3Mpa，合格标准Q≤3Lu孔段合格率不小于80％。
不合格孔段Lu值不超过4.5Lu，且不集中
4水泥灌浆质量控制
4.1督促施工单位健全三检制
在工程质量监控中，我们监理首先督促施工单位建立健全质量保证体系，特别是技术员兼自检和质保部质检人员齐全和到位、监理根据施工进度、质量要求多次下联系单要求施工单位增加质保部质检人员，从2001年初的4名增加到14名。
施工部位每一台记录仪必须配一名技术员和记录员。
灌浆工作线长、点多，实践需要进行动态监理、监理人员绝对不能替代施工单位搞自检和施工，必须加强施工方自检人员责任心和权威性。
监理必须摆正自己的位置，坚持各工序在施工自检后才能进行检查签证，定期与质保部开质量例会，共同商量解决施工中遇到的一些问题。
支持督促施工单位自检人中按合同文件设计图纸及修改通知单、技术规范和质量标准进行质量检查实行奖罚措施且落实到个人，树立自检权威，必要时发监理联系单。
4.2监理质量控制流程
施工流程控制即是施工过程中的质量控制，从施工的准备工作、原材料现场试验和进场设备的检查验收，各工序的验收签证、关键工序的旁站监理到检查孔的检查孔的检查结果及质量缺陷的返工处理等进行全过程控制。
以事先、事中控制为主。
我们首先是建立灌浆质量控制程序，严格按程序规定操作；如图所示：
4.3监理提出合理化建议
地下输水隧洞自2001年开始，逐渐进入灌浆施工高峰期。
施工部位多，且不集中，三联主要由下辖的曲靖工程部、大理工程部承担施工，监理对每一个机组施工人员进行资质检查，持证上岗，对不合格人员当场发联系单不准上岗。
主要控制点是对每一人报上来的施工组织措施、报告，均先仔细熟悉。
并到现场对照仔细观察，重点审查有无妥善可靠的工程质量保证，安全施工手段，符合进度要求的资源投入，输水隧洞每一级都是相同的，不同部位都单独报送了施工组织措施报告，监理对一个报告的审批即是对多个部位的审批，其重要程度可想而知，特别是对施工单位前期投入和准备工作有着举足轻重的影响。
监理工程师们在参加总监主持的审定会后，对监理部下发的报告进行行审核确认，发现错误或有关建议，向总监决策反馈，多数建议被采纳并以书面形式批复给施工单位，如：
三联总公司通过三联技字（2001）第011号报送的关于输水系统斜井水泥灌浆工程施工组织的报告，监理针对其报告中不符合设计要求、不明确和根据现场情况提出监理的合理化建议，以中南三监（2001）TGP／CⅡ6－3、4第052号文批复形式，提出一些要求如下：
（1）、明确提出斜井灌浆工作分为渐变段和方段、斜井、上平洞3个灌区，按从低到高的原则，进行灌浆,从实际施工看，利于组织生产，质量得到保证；
（2）、斜井灌浆工作安全问题突出，钻孔和灌浆交叉作业，应在下弯段下游用竹跳板铺满扎牢，另上弯段上游底板作1.2m高竹跳板防护施工平台，用竹跳板铺满扎牢，以确保安全，三峡工程2001年为“双零”施工年，安全工作在斜井（高为5m～6.7m,宽为5m,倾角为54.5°～57.60°）施工过程中即困难又重要,监理针对施工单位报告中对安全施工重视力度不够所提的要求,在以后的实际施工中,发挥了重要的作用,即方便了生产、促进了进度、又保证了钻孔、灌浆的质量和保障了施工安全，得到了施工单位，业主及聘请的外方安全总监，和三建委的认可和表扬；
（3）、斜井部位已预埋Φ50灌浆铁管必须找出预埋管口，不能随意开孔，严格按保证措施钻孔，防止废孔产生。
（4）、灌浆结束后，应及时按要求进行以减少孔壁渗水，此要求较好控制了施工单位对前面工作干得比较积极，不重视封孔工作，从实际施工结果看，经灌浆后孔壁渗水绝大部分无渗水现象。
通过以上一些事先、事中控制，较好的实现了主动控制，支持了质量、进度齐头并进。
4.4加强灌浆设备的检查控制
灌浆设备能否正常运转工作，是保证灌浆施工顺利实施的关键，进场的主要设备有：
单缸型CS100／15泥浆泵，三缸型SGB6－10砂浆泵（进场后经试验证明其工作压力均满足大于灌浆压力1.5倍的要求），压力表、流量计为上海仪表厂生产。
自动记录仪为长江科学院生产的GJY－III型和GJY－IV型。
在灌浆设备进入工作面前，监理督促施工单位对所投入的设备进行全面检查。
压力计、流量计、自动记录仪等要求送到有资质的部门进行鉴定，合格后方可投入生产使用。
由于施工单位投入的泥浆泵、砂浆泵等老化程度较高，工作压力不稳定，为了保证灌浆质量和灌浆工作的连续性，要求在施工前对其进行全面拆除，检修、重点检查活塞密实性，缸体球座的磨损程度，缸体畅通性能，检修后经过试验运行后（监理、质保旁站），能够保证压力稳定，排量达到原排量标准后，才可投入生产使用。
并要求在现场对易磨损、易消耗的零部配件要备量充分，以达到机器随时坏，随时修理，随时有零配件更换，不影响设备的正常运行。
4.5灌浆主要原材料质量控制
回填灌浆和固结灌浆水泥均采用525＃普通硅酸盐水泥，由业主统一供货，在水泥未运至现场时，要求施工单位搭设较高的堆料平台，底板距地面高度不小于1m，四周要搭设防护棚，防止水泥堆上去后受雨水后受潮结块。
监理在现场重点检查水泥新鲜程度，出厂日期，对距离出厂日期超过3个月后的水泥不准使用。
在灌浆施工过程中，监理曾发现有少量水泥受潮已结块，当场要施工单位将结块水泥运出工作面，禁止使用。
回填灌浆用砂为乐天溪码头砂场提供的天然砂。
在砂进入工作区后，监理立即督促施工单位取样送试验检测。
经检测合格后才可投入生于产使用。
合格标准为：
含泥量与有机物质含量均不大于3％，细度模数不大于2.0，粒径不大于2.5mm，SO3含量不大于1％。
否则，已进入到该工作面砂将全部作废，禁止使用，并限期将其运出工作面。
制浆用水，采用现场施工用水，满足灌浆要求。
通过监理在现场一系列的严格把关，保证了浆液原材料的质量。
4.6钻孔控制
4.6.1减少废孔的控制
地下输水隧洞结构砼钢筋分布较密，部分预埋的PVC管在砼浇筑过程中受力扭曲变形较大，出现了孔位偏高，弯折、甚至折断的现象：
预埋的铁管，有少量难以找到，给钻孔工作带来了极大不便和难度。
且容易打到钢筋和锚杆，打出了不少废孔，对结构砼也存在破坏，同时还影响了施工进度。
针对这种情况，为了保证施工的顺利进展，并减少对结构砼的破坏，监理特制定了减少废孔和保护结构砼措施。
即当钻进第一个孔遇到钢筋后，吹干孔内积水，由现场技术员根据孔内钢筋走向布第二个孔，并详细作好记录；第二个孔又遇到钢筋时，由质保人员根据具体情况布第三个孔，最终布孔由监理现场确定。
目的就是为了保证局部一个孔在施工中不超过3个废孔。
若施工单位未按此措施钻孔施工，造成废孔偏多，则对其进行重罚。
另把废孔率引入到单元质量评定中，作为一项主要项目。
自该措施出台实施以来，不仅有效地控制了废孔数量，保护了结构砼，而且提高了钻孔质量和进度，缩短了整个部位的施工时间。
4.6.2钻孔孔深的控制
回填灌浆孔采用从预埋管中钻孔，无预埋管则在原设计孔位处造孔，钻孔深度必须打穿砼深入岩石10cm。
孔深控制主要采用铁丝钩深入孔内，因砼与基岩面之间多少存在空腔，铁丝钩在孔内转动时应可判定空腔的大概厚度。
再经过测量后就可得到准确砼厚，也就可得实际孔数。
或采用用手电筒照入孔内，也可清晰看到孔底，判断是否已钻进到基岩，经过测量也可得到准确孔深。
监理在现场就是通过此方法来控制钻孔深度是否满足设计要求。
固结灌浆孔顶拱的倒垂孔是利用回填灌浆孔，因回填灌浆孔的砼厚度和空腔尺寸已作了详细记录，所以倒垂孔的孔深和段长就能很好控制。
边墙孔和底板孔，也同样可采用钩检法进行检查，控制方法就是要求钻工在钻孔中要注意观察孔内返水情况，在钻进中一旦出现返水异常或返水中夹带有岩石颗粒就立即停钻。
经测量并详细记录，再参照设计砼厚度，就可得到实际砼深度这样实际孔深就根据设计段长加实际砼深度，进行控制。
监理在施工测量的基础上，再进行抽查。
一旦发现孔深不符，即全部进行重新测量，如段长不符合设计要求，即重新扫孔，直到满足设计要求为止。
4.7灌浆压力控制
在灌浆过程中，灌浆压力能否达到稳定的设计压力，是灌浆质量能否得到保证的关键。
现场回填灌浆和固结灌浆均采用纯压式进行灌注，这就要求各类仪器线路的安装必须准确，阀门开关与流量计的距离应大于30cm以上，以减少扰流体的影响，且流量计两电极的轴线必须处于水平位置，并应远离磁场，压力计应安装在孔口，并与厂家提供的油水隔离器配套使用，必须保证满油状态，并定时更换。
在灌浆时，监理在现场主要是通过观看压力表和灌浆自动记录仪的工作状况，并检查其线路安装是否准确。
在现场施工过程中，监理经常发现灌浆压力极不稳定，排量减少而造成压力上升的假像，出现这种情况，则当场要求当班班长迅速查明压力不稳的原因，在该孔灌浆结束后，立即停止灌浆，并对压力不稳的原因进行分析和处理，在处理后经试验能够满足要求时，对该孔进行扫孔复灌，以保证灌浆质量，在回填I序灌浆时，由于空腔较大，压力能以稳定时，要随时调整压力到0.3Mpa。
4.8灌浆浆液的检查
浆液配比比重表见下表。
在灌浆过程中，监理和质保人员随时抽查浆液比重（采用比重计）。
每班每工作面不少于4次，若发现实测比重与设计不一致时，要立即调整，以满足设计标准要求，从而保证灌浆质量。
浆液比重表
水灰比
3:
1
2:
1
1:
1
0.8:
1
0.6:
1
0.5:
1
水灰砂比
0.5:
1:
1
比重
1.2
1.286
1.5
1.588
1.714
1.8
1.925
4.9压力封孔
回填灌浆结束后，灌浆孔为固结灌浆孔则不进行封孔，待固结灌浆结束后再进行封孔。
固结灌浆结束2～3个班次后，应对已灌灌浆孔进行封孔。
现场封孔压力按0.8Mpa控制，采用0.5:
1水泥浆液。
顶拱倒垂孔采用压力灌浆封孔法，底板孔采用机械压浆封孔法，达到结束标准后扎管待凝，闭浆12小时再取塞。
在封孔结束几个班次后。
由监理对已封灌浆孔进行检查，检查仍有渗水的孔要扫开再封，进到无渗水现场为止。
孔口阻塞段采用预缩砂浆封堵，孔口2.5cm范围内要求凿槽，形状为规则的矩形或圆形，边缘要垂直，采用丙乳砂浆封堵，要求密实、平整、光滑，以满足过流面平整度的要求。
4.10灌浆异常情况处理
地下输水系统水泥灌浆异常情况为，回填灌浆施工时出现大面积串浆，灌浆管无法找出，围岩顶拱塌落形成倒三角行回填无法灌满等情况，固结灌浆施工时出现串、冒、漏浆、钻孔涌水、钻孔时断钻、卡钻、水泥浆液比重不符合要求、封孔后出现渗水等异常情况，如：
在各级平洞回填灌浆时都出现大面积串浆，在适当位置增加并灌孔，其余孔孔口出浓浆时封堵，I序顶拱孔和II序串浆孔一律扫开重灌；在T型管、十字管、中三十字管、中四十字管以及中五十字管回填难以饱满时，砼施工时采取预埋随机定位管，同一部位一根进浆一根排气，以保证回填充填饱满；固结封孔渗水时，采取扫孔重新封孔，阻塞段先进行预缩砂浆封深孔，表面2～3cm采用丙乳砂浆封孔。
5单元质量评定结果
地下输水系统灌浆工程、回填固结灌浆的钻孔、冲洗、压水、灌浆、封孔、灌后压浆、压水检查、无损检测和取芯检查，各道工序都经过监理工程师严格把关按照设计要求进行的，均符合要求。
单元质量评定见下表：
地下输水系统单元质量评定情况汇总表
标段工程
序号
部 位
回填灌浆单元质量评定
固结灌浆单元质量评定
总段数
（个）
合格段数
（个）
优良段数
（个）
优良率
（％）
总段数
（个）
合格段数
（个）
优良段数
（个）
优良率
（％）
TCP/CII-6-3
1
南一平洞
8
8
8
100
25
25
25
100
2
南二平洞
7
7
6
85.7
31
31
31
100
3
南三平洞
9
9
9
100
31
31
30
96.8
4
中一平洞
8
8
7
87.5
23
23
19
82.6
5
中二平洞
8
8
8
100
25
25
25
100
6
中三平洞
9
9
9
100
25
25
25
100
7
北一平洞
13
13
12
92.3
39
39
14
35.9
8
北二平洞
8
8
8
100
31
31
30
96.8
9
北三平洞
9
9
9
100
31
31
30
96.8
TGP/CII-6-4
10
南四平洞
8
8
8
100
31
31
28
90.3
11
南五平洞
13
13
13
100
45
45
43
95.6
12
中四平洞
7
7
6
85.7
25
25
24
96
13
中五平洞
14
14
11
78.6
38
38
37
97.4
14
北四平洞
8
8
7
87.5
33
33
33
100
15
北五平洞
16
16
16
100
47
47
45
95.7
6结论
永久船闸地下输水系统灌浆工程，经现场监理工程师的抽查、巡视、旁站，灌浆设备的工作性能和灌浆材料的质量均符合要求。
灌浆施工严格按照设计要求和相关措施进行施工，经灌后压浆、压水、无损检测、钻孔取芯质量检查，该部位灌浆满足设计要求，基岩灌浆效果明显，达到了工程预期目的。
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