钻孔灌浆工程

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1 钻孔灌浆工程

.1 工程概况

顺昌洋口水电站的挡水建筑物由左右岸重力坝及接头、河床式厂房、泄水闸坝及船闸上闸首组成。本工程的基础处理由砼工程的岩基处理及右岸坝肩接头的软基处理组成。

坝址地基性主要为前震旦系建瓯群麻源组深灰、灰黑色云母石英片岩。整个基础处理工程包括:固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆及钻排水孔。基础处理施工顺序以先固结灌浆、后帷幕灌浆、最后打排水孔依次进行。接触灌浆选在低温季节待接触面张开后再灌。基础灌浆和排水孔工程量见图表1。

图表1 基础灌浆和排水孔工程量表

名称

部位 固结灌浆(m) 帷幕灌浆(m) 接触灌浆

(m2) 排水孔

(m) 钻孔 灌浆 钻孔 灌浆

左右岸重力坝及接头工程 606 454 1344 1149 355

泄水闸工程 4073 2985 1272 954 1559

发电厂房工程 3573 2144 647 543 158 822

船闸上闸首工程 190 158 127 95 0 75

合 计 8442 5741 3390 2741 158 2811

坝址右岸坝肩接头地层土坝的基础为右岸二级阶地和低丘陵,覆盖层主要为第四系覆盖层,基础为砂质粘土层下卧砂卵石层岩性。整个基础处理工程为:D600@500单管高压水泥旋喷桩,桩长13m。基础处理工程量为:D500单管高压水泥旋喷桩819m。

.2 施工准备

.2.1 设备、材料选用

1、 设备:根据本工程固结灌浆和排水孔的施工特性,选择ROC712型液压钻

2 机和01-30型手风钻,手风钻机配17m3/min移动式空压机。帷幕灌浆钻孔采用SGZ-IB型地质钻机,采用金刚钻头钻进。灌浆机选用SGB6-10型灌浆机,配置JJS-2B型双层立式搅拌机。

2、 水泥:固结、帷幕灌浆采用的水泥标号不低于R32.5,坝体接缝灌浆水泥标号不低于R42.5。水泥必须符合规定的质量标准,需新鲜无结块,出厂期超过三个月的水泥不得使用。

3、 水:灌浆用水应符合JGJ63-89第3.0.4条的规定,制浆水的温度不得高于40℃。

4、 掺和料和外加剂:若因工程需要加入掺和料和外加剂需经监理人批准,其掺入量应通过试验确定,试验成果应报送监理人,各种掺和料和外加剂质量应符合SL62-97第2.1.6~7条规定。

.2.2 风、水、电布设

供风采用移动式空压机,可随工作面的移动而转移,钻孔和灌浆使用的水从生产水池中通过相应的管道引至工作面。所用电源应单独从变压器接出。

.2.3 施工前人员培训

开工前,做好技术交底及所有施工人员的上岗培训工作,经考试合格后的人员才允许上岗,加强全体职工的质量意识和安全意识教育,对施工过程进行全面质量、安全管理。

.2.4 灌浆试验

根据监理人的指示和《技术条款》之规定,选择与永久性主体工程基础岩石条件相似的地区进行灌浆试验。编写灌浆试验大纲报监理人批准。试验结束后,将试验结果报告监理人审批。

.2.5 施工申请

进行主体工程基础钻孔和灌浆施工前,按规定要求,向监理人提交包含施工措施计划等施工申请报告,送监理人审批。经审批后进行相应的钻孔和灌浆施工。

.3 施工方法及技术要求

.3.1 固结灌浆

3 固结灌浆以有盖重灌浆为主,利用砼跳块浇筑穿插进行,对于个别坝段固结灌浆与砼浇筑有冲突时或两岸边坡固灌,可采用预埋灌浆管法和无盖重灌浆法施工。施工中应加强观测,防止砼发生抬动,观测仪器采用千分表。

1、 钻孔:钻孔按照设计图纸进行测量放样,造孔采用ROC712型液压钻和QY-26型手风钻进行。孔向一般为垂直孔,但在陡坡、断层等位置可视情况布成斜孔,钻孔直径为φ75~φ55mm。孔底偏差不大于1/40孔深。

2、 冲洗及压水试验

(1) 选用φ20mm管接高压水冲洗,将孔内残碴冲干净,并测定孔深。

(2) 冲洗结束后再用灌浆机进行压力洗孔,洗孔压力为该段灌浆压力的80%,采用脉动式轮换冲洗,见回清水10min即可结束。

(3) 选择具有代表性的5%孔进行单点法压水试验,其压力为灌浆压力80%,吸水量稳定标准为10%,稳定时间为30min。

3、 灌浆及封孔

(1) 全孔采用一次性灌注,灌浆分二序次进行,即先灌Ⅰ序孔,后灌Ⅱ序孔;如图表-2所示。

图表-2 灌浆分序示意图

● a ○ ● ○ ● ○——Ⅰ序孔

2b ● ○ ● ○ ●——Ⅱ序孔

● ○ ● ○ ● a——孔距

● ○ ● ○ 2b——排距

(2) 灌浆材料采用标号为R32.5以上普通硅酸盐水泥,水泥需新鲜无结块。

(3) 灌浆水灰比应遵循由稀到浓的原则,开灌水灰比为5:1,以后按规程规范以3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等7个比级逐渐变化,非特殊情况一般不采用0.6:1以下比级。

(4) 水灰比改变原则:当灌浆压力保持不变,注入量持续减少时,不得改变水

4 灰比,当某一级浆液的注入量已达300L以上,而注入率均无改变或变化不明显时,应改浓一级,当注入率大于30L/min时,可视具体情况越级变浓。

(5) 结束标准:在某一浓度和规定压力下,当注入率小于0.4L/min时持续30min即可结束。当注入率小于1L/min时,持续60min即可结束,孔口采用1:1水泥砂浆进行封孔。

.3.2 帷幕灌浆

根据设计图纸,本工程帷幕灌浆中心线在坝下0+2.0m,。根据施工总进度安排,闸坝帷幕灌浆在砼浇筑至EL104.0m后进行;厂房帷幕灌浆安排在砼浇筑至EL93.133m后进行;船闸上闸首帷幕灌浆安排在砼浇筑至EL102.00m后进行;左右岸挡水坝段帷幕灌浆安排在砼浇筑到一定高程后进行。

1、 钻孔

按照设计图纸,对孔位进行测量放样,并统一编号,采用逐渐加密法分两序施工,采用自上而下分段钻进,每段钻进结束进行洗孔、压水、灌浆,再加深一段„„直至终孔。接触段采用φ76金刚石钻进,段长为深入基岩1.5m。以下采用φ76金刚石钻头逐段加深。

为确保钻孔质量,开钻前应把钻机调平,使孔位、立轴、游车前缘在同一直线上,开钻时采用慢速低压钻进。钻孔过程中每段采用KXP-1测斜仪进行孔斜测量,发现偏斜及时纠正,把钻孔偏差严格控制在标书规定范围内;如图表3。

图表3 帷幕孔孔底偏差值

孔深m 20 30 40 50 60

最大允许偏差值m 0.25 0.5 0.5 1.15 1.5

2、 钻孔的冲洗及压水试验

每段钻进结束后,通过钻具用高压水将孔内沉砂冲洗干净,并测定实际孔深。再用灌浆机进行压力洗孔,其洗孔压力为灌浆压力80%,以高低压脉动式轮换冲洗,直至回水澄清,再延续20min结束。

选择第Ⅰ序孔的25%孔数作为先导孔逐段进行单点法压水试验,Ⅱ序孔选择10%孔数进行压水试验,压力为该段灌浆压力80%,大于1MPa采用1MPa,吸水量稳定标准10%,稳定时间一般灌浆段为30min,检查孔为60min。

5 3、 灌浆施工

(1) 灌浆方法:采用自上而下、孔内循环法逐段灌浆,灌浆管下至距孔底0.5m,当吸浆量较小时,一般不待凝连续分段循环灌浆。当吸浆量较大时,需待凝24h以上再继续往下加深,有地下水孔段需采用闭浆处理。

(2) 灌浆段长:接触段为钻进基岩1~2m,以下孔段长度一般控制在5~6m,当地质条件较差时应尽量缩短灌浆段长。

(3) 灌浆压力:按设计图纸或监理人指示执行。

(4) 浆液浓度选用:帷幕灌浆的浆液浓度应遵循由稀变浓逐级变换的原则。开灌水灰比5:1,以后按操作规程要求以3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1逐级变浓。

(5) 水灰比改变原则:当某一比级浆液的注入量已达300L以上,而灌浆压力和注入量均无改变或改变不明显时,应改浓一级。当注入率大于30L/min时,可根据具体情况越级变浓。

(6) 灌浆结束标准:在规定压力下,当注入量≤0.4L/min时延续60min,当注入量≤1L/min时延续90min即可结束。

(7) 封孔:在全孔灌浆结束后,应及时做好封填工作,封孔采用机械灌浆法,灌浆水灰比为1:1、0.8:1。达到结束标准后延续1h,待凝2天后把孔口积水排干,然后通过人工用1:1水泥砂浆填满密实。

.3.3 接触灌浆

1、 采用钻孔预埋管路方式进行。根据设计图纸分区进行,各种管路根据现场情况引至无后续施工影响的部位,并做好编号和记录。

2、 接触灌浆施工

(1) 灌前应先查清各灌区的密封情况,检查管路是否畅通,尔后用压力水进行脉动式冲洗,直至各管口回清水后15min结束。

(2) 灌浆采用R42.5普通硅酸盐水泥,注浆方式采用循环式灌浆。

(3) 灌浆水灰比采用3:1、1:1、0.6:1或1:1、0.8:1、0.5:1三个比级。

(4) 灌浆压力一般在0.1~0.2MPa之间。

(5) 结束标准,在规定压力下,灌浆管停止吸浆或吸浆量≤0.4L/min即可结

6 束。

.3.4 排水孔

排水孔施工应在周围20m范围内基础灌浆全部结束,且对其质量进行检查,并确认质量合格后方可进行。钻孔采用液压钻或手风钻进行,成孔后根据设计要求做好孔口装置。

.3.5 单管高压水泥旋喷桩

1、 施工原理

根据设计要求,单管高压水泥旋喷桩采用单排孔高压旋喷施工,采用双喷嘴单墙连接,夹角60°分二序喷灌。

高压旋喷原理,就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后,以高压设施使浆液成为20MPa左右的高压流从喷嘴射出来,冲击破坏土体。当能量大、速度快和脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体剥落下来。

高压旋喷时,只做水平固定向喷射,并逐渐向上提升,在土中冲成一条沟,并把浆液灌进槽中。从土体上剥落下来的土粒,一部分随水流带出地面,其余的颗粒与浆液搅拌混合,经过一段时间凝结,最后形成一个板状固结体。各相邻板块连成一体形成一闭合帷幕,可阻止地下水流通过,提高基础抗渗能力。

2、 浆液配合比

注浆材料选择与配方:坝肩基础开挖到砂砾土,采用水泥浆与砂砾土混合可以得到较高的强度,因此拟采用R42.5普通硅酸盐水泥浆,水灰比为1:1~1:1.5,固体28天抗压强度可达到1.0~20MPa。由于旋喷桩施工受地下水流影响,浆液易被冲蚀而不固结,为此拟在浆液中加入早强剂,早强剂选用氯化钙,掺量为水泥用量的2~4%。

3、 施工工艺

(1) 钻机就位:将钻机安装在设计孔位上,使钻头对准孔位中心。同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度,钻机就位后,必须作水平较正,使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。

(2) 钻孔:钻孔的目的是要将旋喷注浆插入预定地层中,选用75型旋转震动