某地电站大坝基础固结灌浆施工组织设计.doc

某地电站大坝基础固结灌浆施工组织设计1. 概述1.1工程概况某国某地电站工程流域总面积822km2，河长77km，河流平均比降约2。坝址以上流域面积709km2，河长68.6km。该工程的主要任务是发电，水电站总装机容量为193.2MW，年平均发电量为4.98亿KWh。大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高112.0m，坝顶长度568.0m。为提高坝基岩体的物理力学性能，满足混凝土大坝基础承载能力的需要，设计对大坝坝基岩体全面进行固结灌浆处理。设计基岩固结灌浆钻灌总工程量为32000余米，同时，因处理深度将根据该部位的地质条件进一步确定（部分地段需加深），还将增加部分工程量，因此工程量较大。为寻求验证合适的固结灌浆工艺流程及施工参数，根据有关方面的安排，先后在5坝段大坝导流底孔占压区、6坝段进行了GIN灌浆法、常规固结灌浆法生产性试验。根据试验结果，经业主聘请国内有关专家最终确认，常规固结灌浆施工方法更适合于该区的地质条件，因此最终确定，某地电站大坝基础固结灌浆采用国内常用的固结灌浆方法施工。1.2地质概况工程区域内基岩为侏罗系中统（J2）白垩系下统（k1）地层，主要岩性为石英砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，以石英砂岩、细砂岩为主，约占70%80%，少量粉砂质泥岩、泥岩等，局部有薄层状石英砂岩与泥岩、泥岩与含砾细砂岩互层，岩层近于水平，总体走向NW290300，倾向NE，倾角39（平均5），倾向左岸略偏上游。岩体中主要发育层间缓倾角软弱层带，石英砂岩、细砂岩中发育陡倾角裂隙。粉砂质泥岩、泥质夹层厚度不均，一般厚度0.1m0.5m，最小为0.01m0.08m，最大可达12.7m，在坝址区钻孔揭示的泥岩夹层数有13层之多。左岸坝基EL125m以上为岩性较差的类岩体，声波纵波速一般为28003900m/s，平均值为3200m/s；左岸坝基EL125m以下、河床坝段及右岸坝段坝基岩体为类岩体。其中河床坝段岩体声波纵波速一般为27214598m/s，平均值为37153719m/s；左岸坝基EL41125m岩体声波纵波速一般为30004500m/s，平均值为3600m/s；右岸坝基岩体波纵波速一般为25004500m/s，平均值为4000m/s左右。1.3固结灌浆布置根据设计图纸及有关通知要求，坝基固结灌浆采用有混凝土盖重的方式进行，要求盖重混凝土最薄处的厚度不得小于3.0m，以控制灌浆产生的不利抬动。孔、排距为3.0m3.0m，固结灌浆孔均为垂直孔，处理深度需根据地质情况确定，坝基部分（46坝段）已确定为深入基岩15.0m，两岸岸坡段将根据地质情况的进一步揭示再具体确定。1.4编制依据 碾压混凝土重力坝基础固结灌浆及泥岩类夹（岩）层处理图部颁水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2001）某国某地电站工程施工组织设计业主、设计的相关通知以及有关专家的咨询意见等2. 施工准备及主要临建设施2.1施工供水、电、风坝基部分施工供水可采用潜水泵直接自某地河内抽取使用。施工现场配备2个5m3水桶储水，施工设备用水采用水管自储水桶内接取使用。两岸坝肩将采用系统水，自总布置的系统水管中接取使用。坝基部分采用一台柴油发电机VPV310（280kW 400V）柴油发电机组供给，坝肩部分采用系统布置的电源，采用350+125mm铜芯电缆自系统电源中接入工作面的配电箱内，各施工设备用电直接自配电箱内接取。施工用风：利用2台RHP750型移动式柴油空压机供风，具体根据工作面情况确定。2.2主要施工临建设施制浆站：采用40mm脚手架钢管搭建，搭建面积约需40m2左右。布置地点需根据具体情况进行选择，一般需选择在施工作业面以上处的适当位置。制浆站内设水泥堆放平台，平台亦采用脚手架钢管搭建，离地高度50cm左右，水泥堆放平台的水泥储量不小于30t。灌浆控制平台：采用脚手架刚管搭建，具体地点将根据现场实际情况布置，如工作面离制浆站较远，一般选择布置在工作面上；否则尽量布置在制浆站内，以便于灌浆操作及控制。排污设施：在每个工作面的上、下有均需设置一排污池，施工废水在排污池内沉淀后，将上部清水用排污泵抽入河内，下部废渣定期用人工清除，以避免污染环境。3. 主要施工工艺流程3.1施工顺序抬动观测孔（物探测试孔）钻孔抬动观测装置安装（灌浆前物探测试）设计图中先灌区的序孔第一段钻孔、灌浆先灌区的序孔第一段钻孔、灌浆其他各排单数排第I序第一段钻孔、灌浆其他各排单数排序第一段钻孔、灌浆其他各排双数排第I序第一段钻孔、灌浆其他各排双数排序第一段钻孔、灌浆重复的顺序自上而下分段进行第二段及以下各段钻灌质量检查孔钻孔(取芯)、压水、灌后物探测试（单孔）、封孔。需要说明一点的是，为尽量减少灌浆时的抬动及串、漏浆现象的发生，同时进行钻、灌的孔的孔距应尽量避免太近。为此，因工期原因同时在一个面上进行钻、灌的设备较多时，可以适当调整以上的施工顺序，如先灌区中因孔数较少，当各设备施工的距离太近时，可允许其它排单数排的孔同时进行施工。3.2 抬动观测施工 按照专家意见，抬动观测孔深入基岩深度需较周边灌浆孔深入基岩的深度深2.0m，以控制基岩的抬动，具体布置根据现场情况确定。同时，为有效的监测及控制混凝土的总体抬动情况，将在每个作业面设置12个测量控制点进行观测。在抬动观测孔周边10.0m范围内进行裂隙冲洗、压水试验及灌浆作业时，均需进行抬动观测。抬动变形允许值为200m，应派专人进行观测，灌浆需尽量在无抬动的情况下进行。当产生抬动时，应采取限流、降压、间歇灌浆等措施进行处理；如无效果，应停灌，报告质检人员和监理工程师，并按监理工程师的指示要求进行处理。抬动观测装置的安装方法详见图3-1。抬动观测装置安装结构示意图 图3-13.3物探测试施工物探测试将选择在检查孔中进行，原则上每个坝段选择56个检查孔进行灌浆后的物探测试检查，实际施工中现场和管理工程师根据灌浆过程资料以及检查孔压水结果协商确定具体孔号。物探测试采用单孔声波测试法进行，通过测量声波沿钻孔井壁岩石的滑行波的传播速度和振幅来了解地层岩性的变化及完整程度。灌后物探测试工作完毕后，按灌浆孔封孔要求进行封孔。3.4钻孔固结灌浆孔、抬动观测孔钻孔采用XY-2pc地质钻机配80mm冲击器钻孔，质量检查孔（物探测试孔）必须采用回转式地质钻机配金刚石取芯钻头钻孔，钻孔孔径不小于76mm。开孔前应用全站仪放出各控制点桩号，然后用钢尺测出各具体灌浆孔孔位，并作好标识，钻孔孔位偏差不得大于10cm。钻进过程中应保持钻机平稳，避免由于钻机剧烈晃动而造成钻孔偏斜。除特殊要求外，所有固结灌浆钻孔均为垂直孔，开钻前需采用地质罗盘校核钻孔角度。固结灌浆的孔深按设计图纸或通知要求确定，46坝段均为入岩15.0m。当终孔段遇性状较差、规模较大的断层或裂隙密集带等地质缺陷时，应加深钻孔，具体加深深度为穿过上述地质缺陷并伸入下部岩体内0.51.0m，由管理工程师根据现场实际情况确定。3.5钻孔冲洗及裂隙冲洗及压水试验所有固结灌浆孔在灌浆前均应进行钻孔冲洗，钻孔冲洗方法及结束标准为：每段钻孔结束后，应立即用大流量水流对钻孔内的残留岩粉等进行敞开冲洗，至回水澄清为止。钻孔冲洗后要求洗孔后孔底残留物厚度不大于20cm。除监理工程师现场根据具体情况要求不进行裂隙冲洗的外，其它所有固结灌浆孔在灌浆前均应进行裂隙冲洗，裂隙冲洗采用压力水进行冲洗，直至回水清净为止，冲洗压力为该孔段灌浆压力的80%并不大于1.0MPa。固结灌浆孔压水试验可结合裂隙冲洗进行，一般采用简易压水进行压水试验。压水压力为该孔段灌浆压力的80%并不大于1.0MPa，压水时间20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。采用“自上而下分段灌浆”的孔段，应在每段灌浆前分段进行裂隙冲洗和压水试验；采用“一次性成孔，自下而上分段灌浆”的孔段，在全孔钻孔结束后，采用全孔段一次性进行钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验的方法。检查孔按灌浆段长、自上而下分段进行单点法压水试验。压水压力采用对应孔段灌浆压力的80%并不大于1.0MPa。压水结束标准为：在稳定的压力下，每35min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，压水试验结束。3.6固结灌浆3.6.1灌浆材料：固结灌浆水泥采用某国贡布省生产的KTC水泥，经检测，其品质符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-1999)规范的有关要求，28天抗压强度大于42.5MPa，细度为通过80m的方孔筛余量不大于5%。灌浆水泥应保持新鲜，有受潮结块等不合质量要求的水泥不得用于灌浆；同一灌浆孔中不得使用不同品牌，不同厂家的水泥。3.6.2固结灌浆应在基础盖重混凝土达70%设计强度后才能进行，灌浆前必须进行钻孔工序的验收，且完成相应的物探孔灌前声波测试、抬动观测孔钻孔及观测仪器安装，监理工程师开具准灌证后方可实施。3.6.3采用“孔内阻塞、自上而下分段、循环式灌浆法”，第一段灌浆塞堵塞位置位于混凝土与基岩接触面处，第二段及第三段阻塞位置位于基岩面以下已灌段段底0.5m以上处。3.6.4一般作单孔灌浆，射浆管底部距离孔底不大于0.5m。每孔分三段，自上而下划分段长为：第一段灌浆基岩段长为3.0m、第二、三段基岩段长均为6.0m。3.6.5各灌浆孔段的灌浆压力见表3-1。灌浆压力划分表 表3-1孔序第一段第二段第三段序孔（MPa）0.30.51.0序孔(MPa)0.50.81.23.6.6灌浆水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.6:1四级，开灌水灰比为2:1。当灌浆压力保持不变，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。当某一比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，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。3.6.7灌浆过程控制灌浆压力与注入率是灌浆过程中需要控制的主要指标参数，为控制混泥土的抬动，在操作时严格控制灌浆压力和注入率的关系。若注入率大于30L/min，以限流降压为主，尽量使注入率控制在30L/min以内。当注入率保持在1020 L/min时，未产生抬动时则保持压力稳定，并在注入率降低时再开始逐步升压。当注入率小于10L/min时，则应尽快将灌浆压力升到设计最大压力值。在每段灌浆前，将灌浆参数输入灌浆自动记录仪，包括段次、段长、孔深、灌浆压力等信息，灌浆结束后打印灌浆施工记录表及P-Q曲线。3.6.9灌浆结束标准在规定的压力下，当注入率不大于1.0Lmin时，继续灌注30min，灌浆可以结束。3.6.10封孔所有固结灌浆孔（包括质量检查孔、灌后物探测试孔）在灌浆结束后应进行灌浆封孔。灌浆封孔采用“导管注浆封孔法”，在全孔灌浆结束后，将注浆管下入孔底，往孔底注入水灰比为0.5:1的浓水泥浆，当孔口返浓浆时，慢速提出注浆管，在上提注浆管的过程中不断注入浓浆，直至孔口充满浓浆为止。浆液凝固后应及时清除孔口浮浆和污水，用M30砂浆回填密实并抹平。3.7特殊情况处理：灌浆时，回浆比重和浓度明显变稠时，应换用相同水灰比的新浆继续灌注，若效果不明显，继续灌注30min可结束灌浆。水泥浆液的温度应控制在40以下，超过该值时应废弃。灌浆过程中，当发生地表冒浆，压力突然升或降、吸浆量突然增加或减少等异常现象时，应立即查明原因，采取相应措施妥善处理，并作好详细记录。当出现冒浆、漏浆时，根据具体情况，可采取嵌缝、表面封堵、低压、限流、限量、间歇灌注等方法处理，尽量不采取待凝措施。对灌浆量特别大的孔段，应采用降压限流灌注。吸浆量仍较大，可采取加速凝剂、灌注水泥砂浆的方法处理。当灌入水泥量超过1t/m时，可采取停灌待凝等处理措施，8小时后扫孔复灌。灌浆过程中，因设备故障等导致的中断，应尽可能早地恢复灌浆。如中断时间超过30min，立即冲洗钻孔，如不能冲洗，应提出射浆管，待以后进行扫孔和复灌。灌浆孔段遇特殊情况，无论采取何种处理措施，其复灌前应进行扫孔，复灌后应达到规定的灌浆结束标准。当灌浆过程中发生串浆时，如被串孔不具备灌浆条件，用灌浆塞封闭被串孔继续灌浆，灌浆结束后对被串孔进行扫孔；如被串孔已具备灌浆条件，可采用一泵一孔的方法，对被串孔进行灌浆处理。当发现钻孔时有地下涌水时，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量。灌浆压力为设计压力加涌水压力，灌浆结束后，应闭浆12小时，然后再扫孔进行下一段钻灌。3.8质量检查固结灌浆质量检查以灌浆前、后物探测试为主，以钻孔压水检查为辅。灌后检查孔压水应在该区固结灌浆完成3天后进行，物探测试工作应在该区固结灌浆完成14d后分别进行。固结灌浆质量检查孔一般按总灌浆孔数的5%控制，具体孔位由监理工程师指定；检查结束后，按固结灌浆孔封孔标准进行封孔。固结灌浆质量检查合格标准：压水透水率小于3.0Lu，灌后物探测试单孔声波值的合格标准为：所有检测孔的波速最小值的平均值不应小于3200m/s，所有检测孔的波速平均值的均值不应小于3500m/s。固结灌浆质量检查孔采用xy-2pc钻机、金刚石钻头取芯钻进。所取岩芯应按顺序装箱、用红油漆编号、填写岩芯牌。岩芯采取率不得小于85%，否则应采取缩短回次进尺、减小钻进压力、采用双管钻具取芯等措施处理，直至达到上述标准为止。钻孔完成后应进行岩芯编录、照相，并绘制钻孔柱状图。3.9灌浆成果提交及工程验收钻孔、钻孔冲洗、裂隙冲洗、压水试验和简易压水、灌浆记录等；抬动或变形观测记录等；固结灌浆综合成果整理表灌浆试验孔位平面布置图各次序孔透水率频率曲线和频率累计曲线、各次序孔单位注灰量频率曲线和频率累计曲线图；