高压岔管及引水支管段灌浆施工技术措施

1、广东惠州抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程标引水岔管和支管段灌浆施工技术方案审查：王仕虎校核：陈炳兴 胡瑞荣编制：俎宏伟 赖开旺引水岔管和支管段灌浆施工技术措施中国水利水电第十四工程局惠蓄电站项目部二七年八月二日1 工程概述惠州抽水蓄能电站装机容量2400MW，分两厂布置，位于广东省惠州市博罗县城郊,距广州112km,距惠州市20km,距深圳77km。枢纽建筑物由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群及地面开关站等建筑物组成。A/B厂高压岔管长68.417m，均由三个卜形岔管、两个渐变段及圆形段组成，设计纵坡为0%，与下平洞连接的渐变段长9.0m，衬砌洞径由8.5m渐变为8.0m，与1/8引

2、水支管相交处为长4.8m的锥管段，27卜形岔管由主管渐变至相应的引水支管，长度均为12m，衬砌洞径均由8.0m渐变为3.5m，引水岔管段的灌浆主要有固结灌浆、帷幕灌浆及化学灌浆。引水支管段固结及帷幕灌浆范围为A1Y0+001.70+022.161、A2Y0+013.70+034.5、A3Y0+013.70+034.5、A4Y0+013.70+034.5、A5Y0+013.70+034.5、A6Y0+013.70+034.5、A7Y0+013.70+034.5、A8Y0+001.70+022.161，洞径为3.5m，其中靠近高压岔管段为两排帷幕灌浆，桩号为A1Y0+001.70+004.8、A2

3、Y0+013.70+016.5、A3Y0+013.70+016.5、A4Y0+013.70+016.5、A5Y0+013.70+016.5、A6Y0+013.70+016.5、A7Y0+013.70+016.5、A8Y0+001.70+004.8，后面为六排固结灌浆，A1Y0+007.30+022.161、A2Y0+19.50+034.5、A3Y0+19.50+034.5、A4Y0+19.50+034.5、A5Y0+19.50+034.5、A6Y0+19.50+034.5、A7Y0+19.50+034.5、A8Y0+007.30+022.161，灌浆孔位已在引支钢管上预留。其工程量见表1：各分

4、部工程主要工程量表 表1序号部 位工程项目帷幕灌浆（m）固结灌浆（m）化学灌浆（m）1A厂高压岔管6772101.613152B厂高压岔管597201218623A厂引水支管43264810804B厂引水支管43264810802 施工依据（1）广东惠州抽水蓄能电站工程水道及厂房土建工程施工招标、投标文件；（2）水利水电工程钻孔压水试验规程SL312003；（3）水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/T 51482001；（4）A厂输水系统灌浆布置图（1/33/3）图号：DZ15D2-1A-05、06、07；（5）B厂输水系统灌浆布置图（1/33/3）图号：DZ15D2-1B-05、06、07；

5、（6）A厂引水岔管结构体型及灌浆图图号：DZ15D2-1A-19a；（7）B厂引水岔管结构体型及灌浆图图号：DZ15D2-1B-19；（8）A厂引水支管衬砌图DZ15D2-1A-2426；（9）B厂引水支管衬砌图DZ15D2-1B-24；（10）惠州抽水蓄能电站工程输水系统灌浆施工技术要求3 灌浆施工布置3.1 施工用风本工程施工用风为钻孔用风，采用4m3或12m3移动压风机供风。3.2 施工用水利用下平洞或5施工支洞内的供水管，再接分支管至灌浆工作面。3.3 施工用电采用下平洞或5施工支洞内的供电系统，接线至灌浆工作面。3.4 施工照明及通讯工作面照明采用1kw的碘钨灯。洞内工作面之间使用对

6、讲机或移动电话进行联系。3.5 排污系统施工弃碴：钻孔岩芯和岩粉、制浆站的废料及生活垃圾，集中装袋堆放，每隔一天清理出洞外指定渣场，以保持工作面的整洁。弃浆及废水处理：钻孔、灌浆施工产生的废浆、废水排放，采用水泵抽至5#施工支洞的集水坑进行排放，在每条引支钢管灌浆范围的下游侧（0+040桩号左右），用砂袋设一拦渣坎，防止废水在各引支钢管内漫流。3.6 制浆系统和灌浆站的布置引水支管灌浆的制浆系统布置在引水岔管内；引水岔管灌浆的制浆系统布置于下平洞内，以方便高岔灌浆，又不影响下平洞的交通。采用脚手架平台上铺5cm厚的木板搭设一个简易存放水泥平台，用来存放灌浆用水泥。采用高速搅拌机进行制浆，制备浆

7、液过筛后由灌浆泵经1钢管或胶管送至灌浆站提供灌浆用浆液。3.7 钻孔及灌浆施工平台引水支管由于洞径小、灌浆排数少，可用脚手架管在钢管内搭设简易施工平台进行钻孔灌浆；引水岔管则采用自制的移动式平台进行钻孔及灌浆。4 灌浆材料、制浆4.1灌浆材料对钻孔和灌浆所需的全部材料，均要符合有关材料质量标准，并附有生产厂家的质量证明书。每批材料入库前均按规定进行抽检，并及时将检验成果报送监理工程师，检验合格的材料方可在工程中使用。4.1.1 灌浆水泥（1）灌浆水泥采用业主提供的广州金羊P.O42.5R普通硅酸盐水泥。（2）水泥细度要求通过80m方孔筛的筛余量不大于5%。 （3）灌浆用的水泥不得使用受潮结块的

8、水泥，水泥如果出厂超过三个月不得使用。4.1.2 灌浆用水符合拌制水工混凝土用水的要求。4.2 制浆（1）按照设计水灰比进行配料，搅拌均匀，高速搅拌机搅拌时间不少于30s。（2）浆液配制的控制：水泥按包数进行计量，水采用水泵通过数字控制器进行控制（2kw的水泵17s抽水50L）,或采用带有容量刻度的容器添加。（3）普通浆液开始制备至用完的时间应小于2小时。（4）浆液温度应保持在540。5 水泥灌浆方案5.1 灌浆参数5.1.1 引水支管固结灌浆每条引水支管钢衬段布置了6排固结灌浆孔，排距3m，每排9孔，孔深为入岩3m；先进行下游两排的灌注，其次进行上游两排的灌注，最后进行中间两排的灌注，环内不

9、分奇、偶孔，每环从底孔灌至顶孔逐排灌注。灌浆压力为3MPa,钻孔工程量777.6m，灌浆工程量648m。5.1.2 引水支管帷幕灌浆每条引水支管钢衬段布置了2排帷幕灌浆孔，排距2.8m，每排9孔，孔深为入岩6m；先进行下游排的灌注，再进行上游排的灌注。灌浆压力为3MPa，钻孔工程量475.2m，灌浆工程量432m。5.1.3 引水岔管帷幕灌浆2#、3#、4#岔管的支管渐变段末端布置2排帷幕灌浆孔，排距1.5m，每排10孔，孔深为入岩6m（3#孔入岩5m）；在1#引水支管钢衬起始段上游侧1.5m范围内布置2排帷幕灌浆孔，根据“引（洞）设A字第30号设计修改通知单”要求，孔深入岩10m；高压岔管与

10、下平洞连接处AY2+843.374下游2.0m范围布置2排帷幕灌浆孔；帷幕灌浆施工顺序按先进行紧邻结构缝第一排的灌注，再进行紧邻结构缝第二排的灌注。紧邻结构缝第一排的灌浆压力为3.0MPa，钻孔工程量370m，灌浆工程量340m；紧邻结构缝第二排的灌浆压力为4.5MPa：钻孔工程量370m，灌浆工程量336m。5.1.4 引水岔管固结灌浆在高压岔管段除帷幕灌浆孔外，在其它位置均布置固结灌浆孔，孔深为入岩5m，在1#引水支管钢衬段前布置2排深孔固结灌浆，根据“引（洞）设A字第30号设计修改通知单”要求，孔深入岩10m（其中和断面中8#、9#、10#孔孔深为入岩5m）；其他固结灌浆参数按照A厂引水

11、岔管结构体型及灌浆图执行，孔深为入岩5m。施工时先进行引水岔管断面的灌注，其次进行岔支管（先后的顺序）断面的灌注，最后进行引水岔管断面的灌注。断面灌浆压力为4.5MPa，钻孔工程量301m，灌浆工程量836.6m；断面和断面灌浆压力为7.5MPa，钻孔工程量1416.8m，灌浆工程量1265m。5.2 水泥灌浆工艺流程水泥灌浆施工工艺流程框图水泥水被 灌 孔灌 浆送 浆配制标准浆液过 滤 计量 计量孔位的放样钻 孔洗孔、压水试验控 制 阀 压力表、自动记录仪每分钟耗量设计标准达到设计压力 达到设计灌浆标准下一段循环钻灌此孔结束下一孔5.3 水泥灌浆方法采用孔口循环式进行灌注，具体灌浆施工示意图

12、如下：5.4 水泥灌浆顺序水泥灌浆顺序总体按先低压后高压进行灌注，水泥灌浆的总体顺序：引水支管水泥固结灌浆(3MPa)引水支管水泥帷幕灌浆(3MPa)引水岔管3MPa水泥帷幕灌浆引水岔管4.5MPa水泥帷幕灌浆引水岔管4.5MPa水泥固结灌浆引水岔管7.5MPa水泥固结灌浆。引水支管水泥固结灌浆：每条引水支管有六排固结灌浆孔，先进行下游两排的灌注，其次进行上游两排的灌注，最后进行中间两排的灌注。引水支管水泥帷幕灌浆：先施工下游排，再施工上游排，各孔自上而下分两段进行灌浆。引水岔管水泥帷幕灌浆：先施工紧邻结构缝的第一排(3MPa)，再施工紧邻结构缝的第二排(4.5MPa)。引水岔管水泥固结灌浆：

13、先施工断面固结灌浆(4.5MPa)，再施工断面和断面固结灌浆(7.5MPa)。5.5 水泥灌浆施工5.5.1引水支管水泥灌浆施工（1）钻孔固结灌浆孔钻孔：灌浆孔孔深3.6m（入岩3.0m），根据支管上预留的孔位（孔径为44mm）进行钻孔，采用YT28型手风钻和42mm的钻头一次性进行造孔灌浆，孔位偏差不大于20cm。帷幕灌浆孔钻孔：灌浆孔孔深为入岩6.0m，由于钢支管上预留孔径为44mm，地质钻机无法施工，因此采用YT28型手风钻和42mm的钻头钻孔，由上自下分两段（各3m）进行灌浆。（2）钻孔冲洗和裂隙冲洗灌浆孔钻孔结束后，采用大流量的清洁水进行钻孔进行冲洗，冲净孔内岩粉、泥渣，孔底残渣不超

14、过20cm。固结灌浆孔：采用1MPa的压力水进行裂隙冲洗，直至回水清洁为止。帷幕灌浆孔：由于帷幕灌浆孔灌前都必须进行压水试验，裂隙冲洗则结合压水试验一起进行。（3）压水试验固结灌浆孔：钻孔及裂隙冲洗结束后，应选择有代表性的钻孔作灌前压水试验，每排选1个作为灌前压水试验孔，压水试验压力为1MPa，压水试验采用单点法。帷幕灌浆孔：在钻孔冲洗后，各灌浆孔段都需进行简易压水试验，压水压力为1MPa。（4）灌浆方式采用孔口循环全孔一次性进行灌注法，按单孔灌注方式进行，灌注过程中若出现灌浆孔串浆的现象，在条件允许的情况下，可将被串孔与主灌孔并联灌浆，孔数不宜多于3个。（5）灌浆压力及其控制灌浆压力：按设计

15、图纸压力（DZ15D2-1A/1B-05、06、07）3MPa进行灌浆。开灌后孔内注入率不超过10L/min的孔采用一次升压法让灌浆压力尽快达到设计压力，注入率大于10L/min的孔采用分级升压法灌注，升压幅度根据实际注入率参照表2确定，每分钟升压0.10.5MPa左右，但必须保证注入率大于10L/min的情况下灌浆压力小于设计压力。灌浆压力与注入率的匹配关系 表2灌段注入率（L/min）30L/min3010L/min<10L/min备注灌浆压力（MPa）00.5MPa0.51.0MPa3.0MPa在灌浆过程中必须控制好流量与压力的关系，PV值（压力×流量）应小于40MPa&

16、#183;L/min；在灌注过程中若出现单孔吸浆量累计超过1000L还未结束的孔，应立即报告监理工程师，并待凝4-8h后，扫孔再进行复灌。（6）开灌水灰比及浆液变换的控制开灌水灰比根据灌前压水或裂隙冲洗情况确定。当灌前压水试验透水率q30Lu时，采用水灰比3：1的浆液开灌；当灌前压水试验透水率30Lq50Lu时，采用水灰比1：1的浆液开灌；当灌前压水试验透水率q50Lu时，采用水灰比0.6：1的浆液开灌。浆液变换要求：在灌浆过程中当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变，压力持续升高时，不得改变水灰比。在灌浆过程中，当某一级水灰比浆液的灌入量已达到300L以上，或灌注时间已达1h，而

17、灌浆压力和注入率均无显著改变时，改浓一级水灰比灌注。在灌浆过程中，当注入率大于30L/min时，可根据具体情况适当越级变浓。固结灌浆时，当改变浆液后，如灌浆压力突增或吸浆量突减，立即查明原因，进行处理。（7）灌浆结束标准参照惠州抽水蓄能电站工程输水系统灌浆施工技术要求执行：在该灌浆段最大设计压力下，注入率小于1L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆。5.5.2 引水岔管水泥灌浆施工（1）钻孔帷幕灌浆孔钻孔：由于灌浆压力及孔深相对较小，孔深入岩5m的采用手风钻钻孔，孔位偏差20cm，孔深6m与10m的采用阿特拉斯钻机钻孔，自上而下分两段采用循环式灌注，下段开钻在上段灌浆12h进行。具体分段

18、方式见表3。帷幕灌浆分段方式 表3孔位第一段第二段备注帷幕灌浆5m0.62.6m2.65.6m2、3、4#引水岔支管帷幕灌浆6m孔0.63.6m3.66.6m2、3、4#引水岔支管岔管起始段2.0m范围帷幕灌浆10m孔0.64.6m4.610.6m1#引水支管前渐变段固结灌浆孔钻孔：灌浆孔采用浇筑砼时预埋的孔口管（2寸或3寸管），灌浆孔为入岩5.0m，孔位偏差20cm。I序固结灌浆孔，由于灌浆压力相对较低(为4.5MPa)，采用YT28型手风钻钻孔，孔深10m的采用阿特拉斯钻机钻孔，均分两段灌注；序固结灌浆孔，灌浆压力为7.5MPa，采取分段方式进行钻灌，下段开钻在上段灌浆结束12h后进行，分

19、段方式参照高压固结灌浆试验的分段方式，见表4。高压固结灌浆分段方式 表4段位第一段第二段备注I序固结灌浆孔入岩5.0m（4.5MPa）0.63.1m3.15.6mI序固结灌浆孔入岩10.0m（4.5MPa）0.64.6m4.610.6m1引支管前渐变段序固结灌浆孔入岩5.0m（7.5MPa）0.63.1m3.15.6m序固结灌浆孔入岩10.0m（7.5MPa）0.66.6m6.610.6m1引支管前渐变段（2）灌浆顺序固结灌浆采用孔间及环内分序，孔内按表4分段灌浆，先施灌断面（4.5MPa）,再施工断面和断面（7.5MPa）。帷幕灌浆采用采取环间分序，先灌序孔（1a），再灌序孔（1b），环内从

20、底孔到顶孔灌注。（3）钻孔冲洗、裂隙冲洗、压水试验和开灌水灰比参照5.5.1中的钻孔冲洗、裂隙冲洗、压水试验和开灌水灰比的技术要求。（4）灌浆方式采用孔口循环单孔灌注方式进行，灌注过程中若出现灌浆孔串浆的现象，在条件允许的情况下，可将被串孔与主灌孔并联灌浆(但并灌孔不宜超过3个)。（5）灌浆压力及其控制根据A厂引水岔管结构体型及灌浆图要求，灌浆压力如下：帷幕灌浆：I序孔（1a）灌浆压力为3MPa，序孔（1b）灌浆压力为4.5MPa。固结灌浆：断面灌浆压力为4.5MPa，断面和断面灌浆压力为7.5MPa。灌浆压力见表5。灌浆压力 表5灌浆类型帷幕灌浆固结灌浆I序孔序孔I序孔序孔灌浆压力3MPa4

21、.5MPa4.5MPa第一段:4.5MPa第二段:7.5MPa开灌后孔内注入率不超过10L/min的孔采用一次升压法让灌浆压力尽快达到设计压力，注入率大于10L/min的孔采用按照压力与注入率的匹配关系分级升压法灌注，每分钟升压0.10.5MPa左右，并必须保证注入率大于10L/min的情况下灌浆压力小于目标压力，灌浆压力与注入率的匹配关系见表6。灌浆压力与注入率的匹配关系 表6灌段注入率（L/min）20L/min2010L/min510L/min5L/min灌浆压力（MPa）01MPa12MPa34.5MPa7.5MPa（6）灌浆结束标准根据惠州抽水蓄能电站工程输水系统灌浆施工技术要求灌浆

22、结束标准如下：灌浆压力4.5MPa时结束条件为：在该灌浆段达到最大设计压力下，注入率小于1L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆。灌浆压力4.5MPa时结束条件为：在该灌浆段达到最大设计压力下，注入率小于2.5L/min后，继续灌注20min，若不出现异常情况，即可结束灌浆，为防止降压后浆流返流出孔外，灌浆结束后要求保持压力闭浆，当闸阀打开没浆液返出即可。5.6 变形观测灌浆过程中应严密监视高压岔管段砼衬砌的变形，并对高压岔管段砼中裂缝的发展方向、裂缝宽度等进行详细记录，在具体的灌浆过程中应积极与南瑞公司进行密切配合，加强对高压岔管衬砌砼、邻近钢衬支管、下平洞和岔支管相交处的监测，如发现

23、异常现象，应立即降压并报告有关人员，并做好详细记录。5.7 特殊情况的处理及封孔（1）有地下水的固结灌浆孔，测定地下水位线或流量、地下水水压力等，灌浆时可适当增加灌浆压力，所增加压力须报请监理工程师批准后方可使用。（2）钻孔过程中注意回水颜色及地层的变化，遇有断层、破碎带、地下涌水及其它异常现象，及时向监理人员汇报。（3）灌浆中每个灌浆孔的灌浆工作必须连续进行，若因故中断，必须尽早恢复灌浆，中断超过30min时，进行冲洗，如冲洗无效时，扫孔复灌，复灌时从开始灌浆时的水灰比开始。（4）灌浆过程中，如冒浆、串浆、浆液变浓等情况，处理方法按水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2001）

24、的有关规定执行。（5）有地下水涌出的灌浆孔，灌浆工作结束后，做闭浆措施，闭浆时间不少于4h，以打开阀门无浆液返出时为止。（6）串浆孔数的控制：当发现串浆孔数超过3个以上时，采用低压慢灌直达到灌浆结束标准，其他被串孔应立即进行冲洗或扫孔再进行复灌。（7）当耗浆特别大，浆液变浓后仍无明显变化，又无串浆现象，在灌浆施工时，注意灌浆压力和流量的控制，防止围岩产生劈裂或导致衬砌砼开裂冒浆，遵循16字方针：低压慢灌、逐步升压、控制灰量、浓浆待凝；单孔灌注量累计超过1000L浆液后还未结束的孔，应立即报告监理工程师，采取待凝措施，待凝4-8h后，再进行扫孔复灌。5.8 封孔1、引水支管固结及帷幕灌浆孔和引水

25、岔管帷幕灌浆孔和序固结灌浆孔，按设计图纸还需要进行化学灌浆，所以不需要再进行单独封孔，待化学灌浆结束后再封孔；2、引水岔管I序固结灌浆孔：按高压灌浆试验段的封孔方式进行，下俯孔采用导管注浆封孔法，全孔灌浆结束后，将导管（胶管或铁管）下入到钻孔底部，用灌浆泵向导管内注入掺有膨胀剂的浓浆(不小于0.6:1)。水泥浆自孔底逐渐上升，将孔内余浆或积水顶出孔外。在泵入浆液过程中，随着水泥浆在孔内上升，将导管徐徐上提，导管口应始终保持在浆面以下。上仰孔在目标压力下采用0.6：1的浓浆灌注（10min）进行压力灌浆封孔，以孔口空余段为0.5m为宜，最后将此空余段采用干硬性的微膨胀水泥砂浆进行人工封孔，确保孔

26、内密实饱满，并使孔口与衬砌砼表面平齐。5.9 水泥灌浆质量检查（1）固结灌浆质量检查：采用单点法压水试验方式进行。检查的时间应在该部位固结灌浆结束7d后进行，检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5%。压水压力采用灌浆设计压力的80%。固结灌浆检查合格标准：85%以上孔段的透水率小于2Lu，其余孔段的透水率小于3Lu，且分布不集中。（2）帷幕灌浆质量检查：采用压水试验方法进行，试验为三级压力五个阶段的五点法，检查时间应在该部位帷幕灌浆结束14d后进行，检查孔的数量不少于灌浆孔总数的10%。压水压力采用灌浆设计压力的80%。帷幕灌浆检查合格标准：90%以上孔段的透水率小于1Lu，其余孔段的透水率小于1.

27、5Lu，且分布不集中。3、检查孔灌浆封孔，在压水结束后，对检查孔进行灌浆，并按灌浆孔的要求进行封孔。6 化学灌浆施工组织措施根据化学灌浆生产性试验后再申报。7 施工进度、施工人员及主要施工机械设备配置7.1 施工进度及工期安排（1）A厂引水支管固结灌浆：2007年07月25日2007年08月16日；（2）A厂引水支管帷幕灌浆：2007年08月17日2007年08月31日；（3）A厂引水岔管帷幕灌浆：2007年09月01日2007年09月24日；（4）A厂引水岔管固结灌浆：2007年09月20日2008年01月09日。7.2 施工人员配置施工人员配置和劳动力组合见表7。作业面每班劳动力组合表 表

28、7质检员队长技术员班长记录员灌浆工电工杂工合计2121141618备注：分两班作业，每班按12小时制。7.3 主要施工机械设备配置主要施工设备见表8。主要施工机械设备表 表8序号名 称型 号单 位数 量备 注1手风钻YT28把42空气压缩机2V-4/5D台23阿特拉斯钻台24志高压风机12m3台15灌浆泵SGB9-12台26双层搅拌缸JJS-2B台27灌浆自动记录仪LJ-台2备用一台8高速搅拌机自制台19汽车辆310灌浆平台车自制台18 质量控制措施（1）灌浆工程部根据惠蓄电站质量管理办法对灌浆施工质量进行全过程控制，质量管理部根据相应的质量管理办法对灌浆施工质量进行控制管理。（2）试验室对进

29、场原材料（水泥）进行抽样检测，杜绝不合格材料用于工程。（3）灌浆施工人员要求具有一定灌浆施工经验，经过专门技术培训并考试合格的方可上岗。（4）钻孔机械应方便定位，保证孔位和孔向，并满足其相应的灌浆施工技术要求，气动钻机具备消音、除尘装置。制浆设备采用高速制浆机，配置相应的过滤装置。（5）所有检测、记录设备必须采用合格产品，压力表、比重计、自动记录仪、测斜仪、天平等检测记录设备在使用前均校验或率定，经校验或率定合格后方可用于施工。（6）灌浆孔段的冲洗方法、冲洗压力、阻塞位置、分段长度、射浆管距孔底距离、灌浆分序、灌浆方式、灌浆压力、变浆标准、结束标准、封孔方式及封孔质量均应满足有关技术要求。灌浆监测和灌浆记录满足自动化控制标准。（7）钻孔开孔位置与设计图纸一致，开孔孔位与设计位置的偏差不大于10cm，施工期间应做好孔口保护工作，防止异物掉入孔，灌浆压力、注入率、水灰比等施工参数使用自动记录仪。（8）施工过程中必须严格控制灌浆PV值及Q值，当单孔灌浆PV值较大时应采取限流等措施进行处理，当单孔累计Q值达到1000L，应采取措施进行待凝。（9）屏浆时采取0.6:1浓浆屏浆，屏