大坝左岸帷幕灌浆施工技术方案

1、大坝左岸帷幕灌浆施工技术方案一、工程概况1.1工程概述*水电站大坝为碾压混凝土拱坝、拱坝坝顶高程1076.80m，最大坝高106.8m，拱端最大厚度24.247m。坝顶轴线展开长度159.87m。坝址区出露地层以震旦系地层和第四松散堆积物为主。河道近岸或崖脚见有三处崩坡积(Q4col+d1)碎块石土，厚度约510m。坝基及坝肩均揭露有断层，断层带沿结构面有溶隙或溶孔发育，结构面在坝基处形成以水平方向为主的裂隙网络状渗漏的通道。断层内的泥质充填物在水库蓄水后，在水压力作用下细颗粒易被冲蚀产生渗透稳定问题，因此需要对坝基坝肩作加固防渗处理。 坝基坝肩防渗帷幕灌浆主要通过左、右岸979.0m高程灌浆

2、平洞、灌浆廊道、左、右岸1027.0m高程灌浆平洞、左、右岸1076.8m高程灌浆平洞进行，另在拱肩及引水洞设置连接帷幕。1.2主要工程项目及工程量主要工程项目及工程量见表1部位单元孔数孔深合计备注979平洞主帷幕2554.081352WD1-WD252856.081570.24W0-W271656.08897.28WD26-WD41副帷幕1656.55904.8WD-1-WD-12、WD-25-WD-281232.31387.72WD-13-WD-242732.31872.37W-1-W-27连接帷幕138121656排水孔702592.81PD1-PD28,PD-1-PD-24,P1-P1

3、81027平洞主帷幕4152.772163.57WE1-WE41副帷幕1653.22851.52WE-1-WE-16连接帷幕8012960排水孔341137PE1-PE8,PE-1-PE-261076平洞主帷幕4154.882250.08WF1-WF41合计17595.391.3主要控制工期工程控制性工期如下979灌浆平洞帷幕灌浆，2009年11月15日2010年4月15日1027灌浆平洞帷幕灌浆，2010年4月10日2010年6月20日1076灌浆平洞帷幕灌浆，2010年6月20日2010年8月10日1.4施工依据1)坝基、坝肩帷幕灌浆及排水孔布置图（BJ137S-H2-5-7-16）；2)

4、首部枢纽坝基帷幕灌浆及断层软弱带高压水泥固结灌浆施工技术要求；3）*水电站首部枢纽工程招投标文件；4)水利水电工程钻探规程（DL501392）；5)水利水电工程钻孔压水试验规程（SL312003）；6)水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T51482001）；7)水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准 第部分：土建工程DL/T5113.1-2005；8)水电水利工程施工安全防护设施技术规范DL5162-2002；二、施工布置本着易于控制施工质量、就近、方便、节省的原则，在确保施工需要和工程按期完成的前提下，充分利用现场已有条件合理有效的布置供水、供电、通讯及排污、制浆系统。2.1水电布

5、置供电布置 从附近的变压站引接三相电源至工作面，作为动力主电源。所有用电设备安装漏电保护器。用电线路、设施、设备使用应符合规范要求，线路搭设整齐，洞内照明应设置行灯变压器，并确保有足够照明。供水布置从大坝下游供水系统接2管至工作面作为供水主管，主管上焊接1支管供钻孔灌浆使用。排水、排污布置对于帷幕灌浆钻孔施工过程中产生的岩粉、岩芯、废渣等由施工机组收集在一起后，每班安排有专人进行清理，装袋后弃于指定地点。产生的废水、弃浆通排污泵抽排到洞外的沉浆池后，再又沉浆池抽排到项目部指定位置。2.2集中制浆站布置 帷幕灌浆所用水泥浆液，采用集中制浆，分散输浆的方式供给，集中制浆站布置在护坦下游左岸平台适当

6、位置。用50mm钢管搭设8m×12m水泥平台，用来存放灌浆用水泥，采用高速搅拌机制浆，搅拌时间不少于30s，制备浆液过筛后由灌浆泵通过40mm胶管送至施工现场。输浆泵布置在配料台附近，尽量降低堵管频率和浆液废弃量。工作面设置与灌浆泵配套的双层搅拌机，采用3SNS灌浆泵直接对灌浆孔施灌，灌浆管线上接三参数自动记录仪进行灌浆记录。制浆站统一配制0.6或0.5：1水泥浆液，输送到各机组后根据需要进行浆液浓度的调配使用，为保证计量准确，对袋装水泥可按袋计算，对于用量较小的水泥及外加剂现场进行称量使用，并保证称量误差不大于5%。2.3钻灌平台布置帷幕钻孔直接在平洞内砼底板上进行，钻机需要垫高时

7、利用枕木或木板，灌浆设备、机棚布置在支洞内合适位置以便与钻孔工作面错开，并不影响交通和施工。三、资源配置3.1设备选择施工强度分析，本工程工期紧，根据灌浆吸浆量的递减规律，钻孔机械的配置要能充分满足施工强度要求，所以施工时共配置9台XY-2PC型回转式钻机（其中2台备用）；6台3SNS型高压灌浆泵（其中1台备用）；3台灌浆自动记录仪。施工主要机械设备如表2： 主要施工机械设备表 表2序号名 称规 格 型 号单位数量功率（KW）备 注单机功率总功率3地质钻机XY-2PC台917.5157.5备用两台5高压灌浆泵3SNS台618.5111备用一台6高速搅拌机NJ-600台25.5117储浆搅拌机Y

8、J-800台15.55.58配浆搅拌机JW190台53159灌浆自动记录仪JT-套313污水泵台43.51414测斜仪KXP-1套23.2材料准备1、钻孔过程中应配备足够的钻头、钻杆、扩孔器、岩芯管等，保留岩芯时应用专用岩芯箱。2、压力表在压水、洗孔时使用小量程压力表，压力表标值在06.0Mpa，灌浆时使用大量程高压耐震压力表，压力表标值在010.0Mpa。3、进浆管路及高压阀门之前回浆管采用高压钢丝编织胶管。3.3施工人员配备根据工程量及工期，以及帷幕灌浆的重要性与技术要求的严格性，选择具有丰富施工经验的管理人员和施工人员，实行动态管理，优化配置，配备计划如表3所示： 施工人员配置表 表3职

9、 务人数职 责生产副经理1现场生产调度，安全管理总工程师1质量控制，技术指导现场管理员2工作协调，质量、安全、文明施工管理安 全 员1安全检查及文明施工监督记 录 员8以自动记录仪为主,人工记录为辅钻 工18钻孔灌浆工16灌浆检修人员1钻孔、灌浆设备修理及材料加工资 料 员2负责资料的统计和数据分析整理辅助用工12配浆、材料搬运，文明施工合 计62四、帷幕灌浆施工4.1施工方法帷幕灌浆先导孔、序孔、序孔均采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆法施工 ，钻杆伸入每段段底以上0.5m处。4.2施工顺序及分序分段原则帷幕灌浆施工顺序为：抬动观测孔钻孔抬动观测装置安装帷幕先导孔主帷幕灌浆孔副帷幕灌浆

10、孔连接帷幕（下连接排）灌浆孔连接帷幕（上连接排）灌浆孔质量检查孔（取芯），根据试验要求，质量检查及取芯可在主、副帷幕结束后在该部位进行。帷幕灌浆分序、分段原则：帷幕灌浆分两个次序施工。段长划分为：第1段：2.0m，第2段：3m，第3段及以下各段为7.0m，终孔段段长不得超过10.0m，遇有断层、地质不良地段，段长不宜超过5.0m。钻孔穿过软弱破碎岩体发现塌孔和集中漏水，不能继续下钻时，应作为一段。帷幕孔施工顺序为：先导孔序孔序孔。在同一区段内相邻的两个次序孔之间，钻孔灌浆的高差不得小于15m。帷幕灌浆各孔施工流程为：测量放孔钻机就位开孔钻进第一段钻孔冲洗及压水灌浆埋设孔口管第二段及其以下各段钻

11、孔、压水、灌浆直至终孔封孔迁移钻机。4.3施工要求4.3.1钻孔1、抬动观测孔钻孔1）在灌浆平洞内计划布置6组抬动观测孔，为了更好的进行抬动观测，观测孔应尽量布置在每个单元中间或砼分缝位置。2）抬动观测孔为垂直孔，浅层抬动装置固定端埋入第1段内50cm，深层抬动装置埋入最后段深度以下2m。3）抬动观测孔采用地质钻机钻孔，金刚石钻头开孔，孔径为75mm；钻孔结束后经验收孔深后及时按技术要求安装抬动观测装置，内管采用25mm钢管，外管采用50mm作为护管，所有钢管的连接全部采用丝扣连接，具体的抬动观测装置结构如下图所示。4）抬动观测装置在灌浆作业前完成了安装、调试工作。5）设有抬动观测装置的部位，

12、对其周边10.0m范围内的灌浆孔段在裂隙冲洗、压水试验及灌浆工程中均进行观测，并记录观测结果。抬动变形观测采用千分表进行观测，抬动变形观测允许值0.2mm，所用千分表须经计量部门鉴定合格，在使用过程中经常检查，确保了其灵敏性和准确性，在使用和存放期间，对千分表进行了有效的防护，避免出现碰撞、震动现象，影响测试精度。6）抬动变形观测由专人负责，每10min测记一次读数，变形值上升较快时加密测读次数，并通知压力控制人员注意控制灌浆压力，保障灌浆压力不再上升，当变形值接近允许值0.2mm时，采取降压措施，防止发生抬动变形破坏，对施工中发生抬动变形超出允许值的情况，采取立即停止施工的措施，并上报监理、

13、设计单位研究处理措施。2、先导孔钻孔1）先导孔布置在帷幕灌浆主帷幕中心线上，从序孔中选取，每单元1个，由监理等现场确定。2）先导孔孔深比相应位置主帷幕孔深10.0m，孔径为91mm。3、帷幕灌浆孔钻孔1）帷幕灌浆钻孔采用XY-2PC型号地质钻机造孔，金刚石钻头钻进，开孔孔径为91mm，终孔孔径不小于46mm。开孔前先用罗盘仪对钻机进行校正。2）第1段钻孔结束、压水试验、灌浆结束后需埋设孔口管，孔口管伸入岩层2m，并外露混凝土面10cm。孔口管必须镶铸牢实，确保外侧不冒水、冒浆。3）钻孔过程中除必须填写记录的内容之外，还将钻孔过程中孔内的各种情况（如砼厚度、回水颜色、塌孔、掉块、卡钻等及其相应孔

14、深位置等）均在钻孔记录表中做出详细记录。4）为确保钻孔孔向准确，在钻机就位时，用枕木或木板将钻机垫平，并用水平尺将钻机座找平，并确保稳固，使钻机立轴和孔口管的方向与设计孔向一致。5）帷幕灌浆孔孔距为2.0m，孔位必须通过测量放点，孔位偏差不得大于10cm。6）钻孔深度与设计孔深误差不大于20cm。 7）每个帷幕灌浆孔都应进行孔斜和方位角测量，尤其注意上部20m范围内的偏斜和方位角的控制。岩层条件好、下浆量小的孔全孔钻孔结束后自下而上测斜检查，每10m一个测点。如发现孔斜超过要求时应及时纠正，孔底允许偏差值如表4所示。 帷幕灌浆孔孔底允许偏差 表4 单位（m）孔 深2030405060允许偏差单

15、排孔0.250.450.701.001.30二或三排孔0.250.500.801.151.508）钻孔结束待灌或灌浆结束待钻孔，若在短时间之内不施工时，孔口应妥善保护，以防杂物掉入孔内。钻孔冲洗、裂隙冲洗1）每一段帷幕灌浆孔钻孔结束后需进行钻孔冲洗，采用导管通入大流量水流进行冲洗，从孔底向孔外冲洗至回清水为止。2）灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，若该值大于1.0Mpa时，采用1.0Mpa，裂隙冲洗结合简易压水一起进行。灌浆前压水试验帷幕灌浆孔灌浆前均需作简易压水试验，压水试验应结合裂隙冲洗进行，压水压力为灌浆压力的80%，若该值大于1Mpa时，则采用1Mpa，压水时间

16、为20min，每5min测读一次压入流量，取最终值计算透水率。帷幕灌浆（1）灌浆方法:帷幕灌浆覆盖层段采用孔口封闭循环钻灌法；基岩段采用孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆法，射浆管距离孔底不得大于50cm。同一排上相邻的两个次序孔之间，在岩层中钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。灌浆主要施工工艺流程见图1-3、图1-4。钻孔混凝土垫层与基础连接段灌浆待凝钻进钻进灌浆岩石基础段灌浆下一灌浆段覆盖层：图1-3覆盖层施工工艺流程图基岩：钻孔冲洗（简易压水）灌浆封孔（下一灌浆段）压水 图1-4基岩灌浆施工工艺流程图1）段长划分及压力段长划分及压力控制，按照表5进行控制： 段长划分及压力控制表 表5部位名称

17、混凝土段长及压力1234567890.5 2.0 3.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 979平洞主帷幕0.8 2.8 5.8 12.8 19.8 26.8 33.8 40.8 47.8 52.07/56.08副帷幕0.8 2.8 5.8 12.8 19.8 26.8 32.31/33.840.8 47.852.07/56.55坝基主帷幕9.0 11.0 14.0 21.0 28.0 35.0 42.0 49.0 56.08 副帷幕9.0 11.0 14.0 21.0 28.0 32.31 1027平洞主帷幕0.7 2.7 5.7 12.7 19.7 26.7 33.740.

18、7 47.7 52.77 副帷幕0.7 2.7 5.7 12.7 19.726.7 33.7 40.747.71076平洞主帷幕0.5 2.5 5.5 12.5 19.526.5 33.540.547.5 连接帷幕灌浆段长及压力如下： 表6名称123备注段长（m）2512压力(Mp)0.51.02.0灌浆时应尽快达到设计压力，当注入率大时采取分级升压。严禁低压灌浆，高压结束。灌浆过程中应经常转动或上下活动灌浆管，以防灌浆管在孔内被水泥浆凝住。2）浆液浓度帷幕灌浆浆液水灰比纯水泥浆采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1六个比级，开灌比为5:1。3）浆液变换帷幕灌浆浆液浓度应由

19、稀变浓，逐级变换，浆液变换按以下原则执行：a、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；b、当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达30min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。c、当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。4）结束标准帷幕灌浆各灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，可结束灌浆。5）封孔帷幕灌浆封孔采用全孔灌浆封孔法：全孔灌完后，先用导管注浆法将孔内余浆置换成0.5:1的浓浆，而后将灌浆塞塞在孔口，进行纯压式灌浆封孔。封孔压力为最大灌浆压力，封孔灌浆时间为6

20、0min。 帷幕灌浆质量检查1）质量检查以压水试验为主，结合施工记录、成果资料、钻孔取芯等综合分析评定，检查时间在灌浆结束后14天进行。2）检查孔数量为灌浆孔总数的10%。一个单元至少布置一个检查孔，检查孔孔深比该部位灌浆孔深5m，检查孔应分段进行单点法压水试验，单段透水率合格标准为q3Lu。3）检查孔孔位布置由设计、监理及施工三方共同商定，应布置在帷幕中心线上，同时考虑在断层、裂隙发育等地质条件复杂，序孔注入量大的孔段附近或灌浆过程不正常经分析资料可能对质量有影响的部位。4）评定标准为：经检查孔压水检查，混凝土与基岩接触段及其下一段的透水率合格率为100%，以下各段的合格率应在90%以上，3

21、Lu5Lu在10%以下，不合格孔段的透水率不超过设计规定值的150%，且不得集中，灌浆质量可评为合格。5）检查孔钻孔采用地质钻机，孔径为76。6）检查孔进行取芯，孔数为总灌浆孔数的2%，岩芯采取率不小于95%，获得率RQD值不小于80%，混凝土与岩石结合面胶结良好。岩芯应进行拍照、编录、描述、绘制钻孔柱状图，并妥善保留。7）检查孔结束后，按技术要求进行灌浆和封孔，封孔方法同帷幕灌浆孔的封孔方法。 特殊情况处理1）灌浆过程中如发现串浆时，宜采用下述方法处理：a、如被串孔正在钻进，应立即停钻。b、串浆量不大于1L/min时，可在被串孔内通入水流。c、串浆量较大，尽可能与被串孔同时灌注。但应注意控制

22、灌浆压力，防止抬动或砼衬砌变形。当无条件同时灌注时，应封堵被串孔，对灌浆孔继续灌注，直至灌浆结束。然后扫开被串孔洗净再行灌注。2）灌浆过程中，若因故中断，应尽早恢复灌浆，中断超过30min时，应进行钻孔冲洗，若冲洗无效，应扫孔复灌，复灌时浆液浓度从起灌水灰比开始灌浆。3）若灌浆时边墙周围出现漏浆情况，采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。4）当耗浆量较大无法正常结束时，应采取低压、浓浆或待凝等处理方式，并及时向监理工程师反映。当灌浆段正常结束后,可不待凝,直接钻灌下一段。5）涌水处理 当灌浆孔段涌水压力超过0.2Mpa时一般采用下列措施：a、灌前测定涌水压力和涌

23、水量。b、尽量缩短灌浆段长，加大灌浆压力。c、灌浆结束后闭浆时间不小于2h。d、待凝时间不得小于24h。e、必要时可在浆液中掺加速凝剂。6）灌浆过程中如遇到溶洞，应先查明溶洞的充填类型和规模，而后采取相应的措施处理：a、溶洞内无充填物时，根据溶洞大小，采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆等措施，待凝后，扫孔，再灌注水泥浆。b、溶洞内有充填物时，根据充填物类型、性能以及充填程度，采用高压灌浆进行灌注，如下浆量较大，仍采用低压、浓浆、限流、间歇灌浆或浆液中掺加速凝剂、砂子等进行灌注。五、成果资料 1、完工后应提交的成果资料有：施工记录、灌浆成果、检验测试记录等。2、施工记录包括如下内容：

24、1) 钻孔记录、钻孔测斜记录； 2）抬动变形观测记录； 3) 钻孔冲洗及裂隙冲洗记录； 4) 简易压水记录； 5) 灌浆记录、自动记录仪打印记录；3、灌浆成果资料包括如下内容： 1) 灌浆孔成果一览表； 2) 灌浆分序统计表；3) 灌浆综合统计表； 4) 灌浆工程完成情况表； 5) 灌浆孔平面布置图和综合剖面图； 6) 各次序孔透水率频率曲线和频率累积曲线图； 7) 各次序孔单位耗灰量频率曲线和频率累积曲线图；4、检查测试资料包括如下内容：1) 帷幕灌浆检查孔压水试验成果表；2) 岩芯实物、照片；3) 检查孔钻孔柱状图；3) 施工前后或施工过程中其它检验、试验和测试资料；六、排水孔施工排水孔主

25、要为浅孔排水孔和深孔排水孔两种。钻孔直径为110，排水孔采用XY-2PC地质钻机造孔。为确保钻孔精度达到设计要求，采用地锚方式固定钻机，即在钻机摆放位置的周围，用手持式风钻在排水洞的底板上钻设四个地锚孔，孔径为40mm，孔深入混凝土30cm，在地锚孔内埋入带弯勾的20mm钢筋，用水泥砂浆回填地锚孔，钻机的机座置于10×10cm的方木上，将地锚钢筋、方木和钻机机座连为一体。钻机就位后，采用地质罗盘调整钻机动力臂的方位角，采用测角仪调整钻机动力臂的角度。调整完毕后，固定钻机的动力臂，然后开始钻孔。开孔时，为避免钻头在开孔时左右摆动，采用架管搭设“十”字形井架用以夹持钻头。在开孔钻进时采用

26、低压、慢回转的技术参数。孔位符合设计要求，孔位偏差不大于10cm，孔深不低于设计规定深度。因故变更孔位征得监理工程师同意，并记录实际孔位。孔底偏差不大于1/40孔深或符合施工图纸要求。除监理人批准外，在排水孔周边30m范围内或监理人指示范围内的灌浆孔尚未灌浆之前不进行钻进排水孔施工。排水孔钻进过程中，如遇有断层破碎带或软弱岩体等特殊情况。及时通知监理人，并按监理人的指示进行处理。若钻进中排水孔遭堵塞，则按监理人指示重钻。排水孔钻孔施工中采用KXP测斜仪侧斜，每钻进510m进行测斜一次，以确保排水孔偏斜不超过规定。排水孔成孔后将孔内残碴岩粉用风水冲洗干净，并在孔口安装保护装置防止排水孔被水泥浆、

27、杂物等堵住。六、高压灌浆专项安全措施由于帷幕灌浆采用高压灌浆，因此对施工设备、机具的强度和施工人员的操作能力都有着较高的要求，为此，特制定以下措施，以进一步确保施工的正常开展。1）选择合适的灌浆设备：选用高压灌浆泵，其额定工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，压力波动范围宜小于灌浆压力的20，灌浆前在其压力极限范围内对耐压性和排浆量进行鉴定，确保灌浆泵要有稳定的工作性能。2）改善灌浆系统：灌浆管采用钢丝编制胶管，应保证浆液流动畅通，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。采用大量程压力表和耐蚀高压阀，灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表，进浆管路亦应安装压力表，以便相互对照，有效的控制压力，防止暴管。所选

28、用的压力表在使用前应进行率定，使用过程中应经常检查校对，不合格和损坏的压力表严禁使用。压力表和管路之间应设有隔浆装置。3）采取有效的防护措施：在灌浆机出口设置减振器，通过缓冲减小浆液对输浆管和灌浆塞的冲击力，减振器要确保焊接牢靠；安装孔口封闭器时必须加固稳定，避免压力过高造成脱落。4）高压帷幕灌浆开始前，对现场施工人员作详细技术交底和相关操作培训，每个灌浆班组均配置操作熟练的灌浆工实际操作，灌浆时安排专人现场值班，加强现场安全监测巡视工作，灌浆期间随时观察砼及岩体变形情况，闲杂人员禁止在送浆、灌浆范围内逗留，发现孔口封闭器有滑落迹象、漏浆、暴管、砼变形严重等异常现象，及时通报监理工程师和质检人

29、员。5）钻孔灌浆设备、管子（接头）等，应灌前安排专人检查并应定期进行校验或检定，保持量值准确；灌浆时派专人随时检查。七、质量管理措施1、施工前制定详细的质量管理办法，并对施工机组进行交底，在施工过程中应严格执行要求。2、压力表、千分表、流量计等计量器具在使用前必须经过率定且满足施工精度要求。3、灌浆过程中，施工人员应严格控制灌段长、灌浆压力及浆液水灰比，灌浆压力和灌浆水灰比要及时进行记录。4、灌浆要连续进行，一般不允许中断，一旦发生中断，要尽快恢复灌浆。5、施工机组在钻孔、灌浆过程中，应及时并详细作好各种记录，尤其要详细记录好钻孔失水、塌孔、掉块、掉钻等特殊现象及具体位置。按技术要求控制好灌浆

30、压力及浆液浓度并如实作好记录。任何报表都有必须及时上交，任何人不得追记、补记、超前记录报表。6、严格执行“三检制”，各道工序首先经班组、技术人员自检、质检人员复检、最后由监理工程师进行终检，二检人员应对重点部位或关键工序进行重点检查和控制，并作好值班记录及各种检查验收记录，在现场及时发现和解决各种问题，消除质量隐患。7、灌浆过程中每30min测记一次浆液比重，要求开灌和更换浆液比级时必须测定浆液比重，浆液温度应控制在540，搅拌时间不超过4小时，超过者作为废浆处理。八、 施工进度保证措施1、根据本工程的特点和以往施工经验,按照“先紧后松”的原则安排，能提前安排的项目尽可能早安排，给后续施工留有足够的余地，以确保目标工期的实现。2、 配备高素质的管理人员和技术人员，成立强有力的