钻孔、灌浆及基础处理工程施工方法说明.pdf
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1、钻孔、灌浆及基础处理工程施工方法说明及附图 19 钻孔、灌浆及基础处理工程 9。1 工程概况 本章施工内容为关州水电站发电引水洞、调压室、压力管道、电站厂房等工程的回填灌浆、接缝灌浆、固结灌浆及灌注桩施工。其内容包括:钻孔:包括勘探孔、灌浆孔、灌注桩钻孔,以及钻孔和灌浆所需进行的钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。灌浆:水泥灌浆水泥灌浆适用的范围为固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆。钻孔、灌浆的范围完全取决于实际遇到的地质条件。当遇到地质条件改变,按监理人定期发布的关于钻孔、压水试验、灌浆的通知执行。当遇不良坝基地质条件或砼建筑物出现缺陷需进行化学灌浆时,按监理人指示进行化灌。钻孔
2、灌浆及灌注桩总工程量见表 9。1-1 所示.表 9。11 钻孔灌浆及灌注桩工程量表 9.2 工程地质 9.2。1 引水隧洞工程地质条件 引水隧洞(引 17+000.00017+727)及调压室段山体较浑厚,地表高程 2200m2600m,隧洞顶板埋深 100m700m,侧向水平埋深除进口傍河段、个别傍山段为 80 m200m 外,其余段为 300m700m。引水线路沿线从上游至下游与小金河垂直的冲沟较发育,其中较大的冲沟有梅龙沟和鹅狼沟.沟内均常年有流水,沟底被冲洪积物覆盖,沟底高程分别为 2122m2194m 和 2022m2192m,跨沟段洞室垂直埋深约 52m110m。该段引水线路位于扎
3、科断裂中路背斜南西侧,下游距关州电站厂址约 730m。产状 N65?W/NE(S)60?80?,与洞轴线近于直交。北西斜交于水子断裂(F10),工区延伸长度大于 21KM.该断裂系由多条断层组成的宽约 120m150m 断裂带,两盘岩层均由志留系组成,上盘岩层直立、倒转,下盘次级褶皱发育,破碎带宽 30m100m,断距大于 500m,为压扭性断裂。9.2。2 调压井工程地质条件 调压井位于厂房后坡条形山脊垭口上游约 320m 外侧坡陡崖脚地形稍缓处,井中心对应地面高程 2280m,与厂房相对高差为 423m,地形坡度 50?65?.基岩为二云片岩夹薄层石英或条带,强风化带下限埋深 15m25m
4、,弱风化带下限埋深 20m30m,岩类别以1 类为主.9.2.3 压力钢管段工程地质条件 压力管道位于调压井以下阶梯状陡坡地段,地表大部分基岩裸露,上部为二云片岩夹薄层石英或条带,下部为石榴二云(英)片岩夹角闪片岩。其中洞内埋管段主要穿越二云片岩夹薄层石英或条带和石榴二云(英)片岩夹角闪片岩,洞室埋深 82m160m,围岩类别为类。洞顶岩石因各结构面的切割组合易形成不稳定楔形体,下平段后段(0+300。670+335.46)位于厂房场地下,埋深 8。5m12m,地表土层厚 5m19m,地下水位高于洞顶约 2.75m,洞室大部分位于松散堆积层中。9.2.4 发电厂房及防洪堤工程地质条件 厂区布置
5、于小金河右岸兴丹停车场上游侧 S303 公路边,厂房外侧紧靠主河道,小金河在此呈弧行拐弯,河床高程1848m1850m,枯水期水面宽 20m35m,水深约 1。5m2m。公路宽 7.5m,地面高程 1857m1858m,高出河水面 7m8m.场地公路内侧为崩坡积层,组成物质为孤块碎石夹沙壤土。公路及外侧为一新近人工堆积的孤块碎石土。防洪堤沿地面厂房外侧大致顺河布置,长约 330 m,堤顶高程 1856.75m,两端与岸坡相接.厂区地基向上游主要位于漂块,上部为卵石夹砂层中,向下游为强弱风化石榴二云(英)片夹角闪片岩.厂基附近漂块卵石夹砂层结构较密实,其承载力能满足要求,但该层透水性强,抗渗变形
6、及抗冲刷能力较差,强风化石榴二云(英)片夹角闪片岩风化呈褐黄色碎石土状,结构松散,承载力较低。防洪堤覆盖层厚 22m50m,从上至下依次为:漂块卵砾石夹层、孤块碎石夹沙壤土层,下伏基岩主要为二云片岩夹薄层石英脉或条带。9。3 灌浆工程特点、重点、难点及对策 9。3。1 主要工程特点 工程量大,施工点分散;压力钢管段灌浆升压及变形观测的控制要求较高;各灌浆工作面与其它施工相互干扰多,平行作业多.9。3。2 工程难点、重点及对策 钻孔灌浆工程量大,施工机械设备多,廊道施工通道少,采用集中制浆,设中转站输浆,循环供浆的方法进行浆液的输送。按施工工作面要求配备足够的施工人员及施工设备,并组织安排好施工
7、人员及设备的调动,采用集中统一的管理方法.钢衬段灌浆的压力控制:采用电感千分表、千分表进行监测,安排责任人心的工作人员看守压力表.9。4 施工布置 9。4.1 制浆系统 根据现场地形条件和灌浆工程部位的分布,拟在现场布置 2 个集中制浆站。1集中制浆站布置在引水洞出口底板,主要负责引水隧洞灌浆及调压井;2集中制浆站布置在厂房右后侧,主要负责压力管道的灌浆。每个集中制浆站内设 ZJ-400 高速搅拌机 1 台,J900 储浆搅拌机 1 台,站内设临时性水泥仓库.制浆站用50mm架管搭设,上铺 5cm 厚的木板,四周围彩条布,顶部盖石棉瓦。钻孔灌浆施工通道采用各部位开挖、混凝土施工时的通道.制浆系
8、统的主要布置形式见图 9。41.9。4.2 作业平台 引水隧洞洞内成型断面均为圆型,考虑施工便利,钻孔与灌浆施工采用钢管架搭 设简易施工作业平台进行.9.4.3 风、水、电 风:使用开挖时的供风管道,用 DN50 管接入钻孔工作面。局部工程量少的地方采用移动式压风机进行供风.水:使用施工总布置中的供水系统,用 DN50 钢管接至各施工现场。电:采用开挖、砼浇筑所形成的系统.从各变压器的低压端接至工作面.洞内动力线与照明线分开。洞内风、水、电、排污管道都靠边布置。9.4。4 排水、排污 及时清理灌浆施工产生的废水、废浆液,保持工作面整洁。工作面设排污沟和集水坑(井),淤积物用人工装编织带搬出,弃
9、至监理人指定地点.在引水隧洞出口设置临时集水排污池,将工作面污水集中进行净化处理后排放.9.4.5 通讯 引水隧洞与支洞中钻孔与灌浆施工通讯采用对讲机或电话机。9.5 钻灌设备 9.5。1 钻孔设备 根据不同部位钻孔形式及其入岩深度、底板压重砼厚度、洞内衬砌厚度等参数,回填灌浆选用 YT28 气腿式凿岩机及阿特拉斯 D7 液压钻钻孔,固结灌浆选用 YG40 导轨式凿岩机钻孔,勘探孔及检查孔选用 XY-2PC 地质钻机钻孔,接缝灌浆采用磁座电钻钻孔。9.5.2 灌浆设备 固结及接触灌浆采用 ZJ400 高速搅拌机制浆,JJS-2 型低速搅拌机配浆,BW200 型灌浆泵输浆和灌注,灌浆自动记录仪实
10、时跟踪测记灌浆过程。9。6 灌浆材料 9.6.1 水泥 根据施工图纸或监理人指示,选用灌浆用的水泥品种.用于回填灌浆的水泥强度等级不低于 32.5 和固结灌浆的水泥强度等级不低于 42.5。施工过程中,监理人有权指示承包人采用细水泥或超细水泥等特种水泥,承包人不得拒绝,其引起的变更应按本招标文件合同条款的规定办理。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。水泥不存放过久,出厂期超过三个月的水泥不使用。9。6。2 灌浆用水 灌浆用水符合 JGJ6389 第 3。0.4 条的规定,制浆用水的温度不得高于40。9.6。3 掺合料 经监理人批准,可在水泥浆液中掺入砂、粘性土、粉煤灰和
11、水玻璃等掺合料。各种掺合料质量符合 DL/T51812001 的规定,其掺入量通过试验确定,并将试验成果报送监理人。9.6。4 外加剂 经监理人批准,可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或批准的其它外加剂.各种外加剂的质量符合 DL/T51812001 的规定,其最优掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定,并将试验成果报送监理人。所有能溶于水的外加剂均以水溶液状态加入。9.6.5 化灌材料 根据施工图纸或监理人指示选用合适的化学灌浆材料。9。7 浆液配给及输送 9.7。1 制浆 材料称量误差小于 5,水泥等固相材料采用重量称量法.纯水泥浆液搅拌时间:使用普通搅拌机时不得少于 3
12、min,使用高速搅拌机时不小于 30S。浆液在使用前用筛过滤.从开始制备至用完的时间小于 4h。所有拌和后 2h 内没有灌浆的浆液作废浆处理。拌制超细水泥浆液和稳定浆液,加入减水剂并采用高速搅拌机,高速搅拌机搅拌转速大于 1200r/min(r 为转动一周),搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液的搅拌,从制备至用完的时间小于 2h。集中制浆系统制备的水泥浆为 0.5:1(水灰比)的纯水泥浆,输送浆液流速为 1.42。0m/s,各灌浆点按来浆密度,根据各灌浆点的不同需要进行调制使用.浆 液温度保持在 540,低于或超过此标准作为废浆处理。9.7.2 输浆 各集中制浆站制的浓浆,分别采用 BW-200
13、 灌浆泵配 2管输送至不同工作面,输送浆液流速按 1.42.0m/s 控制。9.8 回填灌浆 9。8。1 回填灌浆工艺流程 回填灌浆工艺流程见图 9.8-1。图 9。81 回填灌浆工艺流程图 9。8。2 回填灌浆施工 9。8.2.1 钻孔 回填灌浆钻孔在衬砌砼达到 70的设计强度后进行。隧洞回填灌浆采用 YT28 手风钻钻孔。所钻孔深入岩石 10cm,并测记混凝土厚度和空腔尺寸。遇有围岩塌陷、超挖较大等情况时采用预埋灌浆管。9。8。2。2 灌浆 回填灌浆按划分的灌浆区段分序加密进行,每一区段的端部封堵严密.自较低的一端开始向较高的一端推进.同一区段内的同次序孔全部钻出后进行灌浆。回填灌浆分两序
14、施工,先施工序孔,再施工序孔。序孔与序孔分类编号,交替布置,序孔包括顶孔。各次序间隔不得小于 48h。灌浆前对衬砌砼的施工缝和砼缺陷等进行全面的检查,对可能漏浆的部位进行处理。采用纯压式灌浆法,灌浆压力为 0.30.5Mpa,浆液水灰比为:一序孔可灌注水灰比 0。6(或 0。5):1 的水泥浆,二序孔可灌注 1:1 和 0。6(或 0.5):1 两个比级的水泥浆。空隙大的部位灌注水泥砂浆,掺砂量不大于水泥重量的 200,或按监理人指示进行.9。8。2.3 结束标准与封孔 在规定的压力下,采用灌浆孔注入率不大于 1L/min 后,继续灌注 90min 即可结束。灌浆结束后,先关闭孔口闸阀,再停泵
15、,待孔内浆液初凝后才拆除孔口闸阀.所有的灌浆孔和检查孔在灌浆作业结束后,首先割除露出衬砌混凝土表面的埋管,清除孔内集水和污物,采用灌浆法(水:灰:砂=0。5:1:1 的砂浆)将钻孔封堵密实,孔口用干硬性砂浆抹平。9.8。2.4 质量检查 回填灌浆质量检查在该部位灌浆结束 7 天后进行。灌浆结束后,应将灌浆记录有关资料提交监理人,以便确定检查孔孔位。检查孔应布置在脱空较大、串浆孔集中及灌浆情况异常的部位。检查孔的数量为灌浆孔总数的 5%.采用钻孔注浆法进行回填灌浆质量检查,向孔内注入水灰比 2:1 的浆液,在规定压力下,初始 10min 内注入量不超过 10L,即为合格。检查孔钻孔注浆结束后,采
16、用水泥砂浆将钻孔封堵密实,并将孔口压抹平整。9.8。3 特殊情况处理 空腔较大位置或塌方段预埋灌浆管,每个区埋设 24 根灌浆管。以利于排气排水。灌浆过程中如发现漏浆,根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、加浓浆液、降低压力、间歇灌浆等方法处理。但处理方法报监理人审批或遵照监理人的指令进行。灌浆过程中发生与其它孔串浆,等被串孔排出浓浆时将其堵塞,一序孔串浆可不必重灌,二序孔串浆扫孔重灌。回填灌浆因故中断时,及早恢复灌浆,中断时间大于 30min,则清洗至原孔深后恢复灌浆,此时若灌浆孔仍不吸浆,则重新就近钻孔进行灌浆。9。9 固结灌浆 9.9.1 施工原则 固结灌浆在回填灌浆结束 7d 天后进行。按环
17、间分序、环内加密的原则进行。固结灌浆施工工艺见图9.91。9。9。2 灌浆孔位测量放线 严格按照孔位布置图进行测量放线,在所测放孔位处设置明显标记并注明孔号和孔序。9。9.3 灌浆孔钻孔 采用 YG40 手风钻钻孔.施工方法同回填灌浆.固结灌浆孔钻孔按灌浆程序,分序分段进行钻孔。灌浆孔的开孔孔位符合施工图要求,因故变更孔位须经监理人批准,并记录实际孔位。9。9.4 钻孔冲洗 采用风水联合冲洗或用导管通入大量流水,从孔底向孔外冲洗;裂隙冲洗应根据不同的地质条件,通过现场灌浆实验确定。冲洗水压力为灌浆压力的 80%,若大于 1Mpa 时,采用 1Mpa;冲洗风压采用 50灌浆压力,压力超过 0.5
18、Mpa,则采用 0.5Mpa.当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足 24h 时,不得进行裂隙冲洗。灌浆孔(段)裂隙冲洗后,该孔(段)应立即连续进行灌浆作业,因故中断时间间隔超过 24h 者,应在灌浆前重新进行裂隙冲洗.9。9.5 灌浆前压水试验 为便于分析判断灌浆效果,在固结灌浆孔岩石裂隙冲洗结束后,进行压水试 验,并按监理人指示采用“简易压水”、“单点法”及“五点法”进行压水试验。简易压水试验在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的 80,该值若大于 1Mpa 时,采用 1Mpa;压水 20min,每 5min 测一次压水流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果用透水率 q 表示
19、。五点法和单点法压水试验按 DL/T5148-2001 附录 A 执行。灌前压水试验,在一序孔中选择总孔数的 5%,用为灌前压水试验孔.固结灌浆检查孔按 DL/T5148-2001 附录 A 的规定进行压水试验,压水检查孔的数量不少于总孔数的 5%。图 9.9-1 固结灌浆施工工艺流程 9.9。6 灌浆 固结灌浆孔采用在预埋管中钻孔的方法,采用风钻或其它型式钻机钻孔,孔深和孔向均满足施工图纸要求.固结灌浆孔在灌浆前用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清洁时止.冲洗压力可为灌浆压力的 80。地质条件复杂或有特殊要求时,是否需要冲洗以及如何冲洗,宜通过现场试验确定。固结灌浆孔在灌浆前进行压水试验。地下洞
20、室的固结灌浆按施工图纸要求或监理人指示,按环间分序、环内加密的原则进行.环间宜分为两个次序,地质条件不良地段,可增为三序,但需经监理人批推。固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法,但在注入量较小地段,同一环上的灌浆孔可并联灌浆,孔数宜为 2 个,孔位宜保持对称.固结灌浆孔基岩段长小于 6m 时,可全孔一次灌浆.当地质条件不良或有特殊要求时,可分段灌浆。固结灌浆浆液的浓度由稀到浓,逐级变换.灌浆浆液水灰比可采用 5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0。6:1、0。5:1 等七个比级。开灌水灰比可采用 5:1。可根据工程具体情况确定,注入量大的孔段应灌注水泥沙浆。固结灌浆浆液变换:当灌浆压力保持不变
21、,注入率持续减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比.当某一级浆液的注入量已达 300L 以上或灌注时间已达 1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时,改浓一级。当注入率大于 30L/min 时,可根据具体情况越级变浓.固结灌浆在规定的压力下,灌浆孔段注入率不大于 0.4 L/min 时,延续 30min,即可结束。9。9。7 结束标准 固结灌浆在规定压力下,当注入率不大于 1L/min 继续灌注 60min,灌浆即可结束。长期达不到结束标准时,报请监理人共同研究处理措施。9。9.8 封孔 采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。9.9.9 特殊情况处理 在灌浆过程中出
22、现冒浆、漏浆、串浆灌浆中断、孔口涌水、回浆变浓、吸浆量大等特殊情况时,按下列措施进行处理,同时将处理措施报送监理工程师审批.灌浆过程中如发现冒浆、漏浆时,根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理.当灌浆过程中发生串浆时,采取下列措施进行处理:如被串孔正在钻进,立即停钻;如串浆量不大,灌浆的同时,在被串孔内通入水流,使水泥不致充填钻孔;当串浆量大时,如条件许可,可与被串孔同时施灌,否则用灌浆塞塞于被串部位上方 12m 处,继续进行灌浆。结束后立即将被串孔内的灌浆塞取出,并扫孔洗净。如串浆沿裂缝串得比较远,采用浓浆施灌。灌浆工作连续进行,若因故中断,按下述原则
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