水库帷幕灌浆试验工程

XX帷幕灌浆试验工程施工细则XX有限公司XX项目经理部XX年XX月版号：A受控状态：受控分发号：持有人：文件编号：KYS/DXG/GC-2010-04批准：审核：编写：目录TOC\o"1-2"\h\uHYPERLINK\l_Toc39891工程概况 1HYPERLINK\l_Toc247862编制依据 2HYPERLINK\l_Toc308683试验内容和工程量 2HYPERLINK\l_Toc36663.1试验内容 2HYPERLINK\l_Toc306503.2试验工程量 3HYPERLINK\l_Toc139634施工布置 3HYPERLINK\l_Toc225694.1试验区选择 3HYPERLINK\l_Toc111464.2施工道路 4HYPERLINK\l_Toc208424.3钻灌施工平台 4HYPERLINK\l_Toc260394.4供水系统 4HYPERLINK\l_Toc95264.5供电系统 4HYPERLINK\l_Toc17824.6制浆系统 4HYPERLINK\l_Toc1774.7废水及弃浆 4HYPERLINK\l_Toc305905试验质量要求 4HYPERLINK\l_Toc256796帷幕灌浆试验施工 5HYPERLINK\l_Toc293506.1钻孔布置 5HYPERLINK\l_Toc122756.2工艺流程 7HYPERLINK\l_Toc192056.3钻孔 7HYPERLINK\l_Toc74426.4钻孔冲洗与压水试验 8HYPERLINK\l_Toc103836.5灌浆 9HYPERLINK\l_Toc324776.6灌浆注意事项 11HYPERLINK\l_Toc226776.7试验效果检测 11HYPERLINK\l_Toc83787冬季施工措施 12HYPERLINK\l_Toc181318试验材料 12HYPERLINK\l_Toc75799设备配置 12HYPERLINK\l_Toc1228110人员配置 13HYPERLINK\l_Toc792111文明施工、安全生产及环保措施 13HYPERLINK\l_Toc2489911.1文明施工 13HYPERLINK\l_Toc1031511.2安全生产 14HYPERLINK\l_Toc1386311.3环保措施 14HYPERLINK\l_Toc3197412施工记录及要求 141工程概况XX水库是XX的XX水库，水库位于XX县，坝址处距XX市68km，距XX水库58km，是一项以防洪为主的水利枢纽工程，工程任务为防洪兼顾灌溉。大西沟水库的兴建，结合分洪工程和已建防洪工程，可以将XX市的防洪标准由目前不足30年一遇提高到200年一遇；同时可以将XX水库至XX水库之间、XX河下游XX和XX渠段的防洪标准也提高到200年一遇。水库枢纽由拦河粘土心墙坝、开敞式溢洪道、泄洪兼导流隧洞及放水灌溉洞组成。本工程的工程等别为Ⅰ等，工程规模是大（1）型，主要建筑物大坝、溢洪道、泄洪兼导流隧洞及放水灌溉洞为1级建筑物，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。施工总工期为41个月。工程总投资79499.33万元。XX年XX月XX日大西沟水库成功截流后，大坝心墙基础开始开挖。河床心墙基础上覆10～22m厚的砂卵砾石夹砂层已挖除(与前期勘察资料基本一致，仅河床中部0+150～0+190m段基岩面低于前期勘察成果)，基岩又下挖4～6m以上达到设计高程1899.2m。经地质编录，河床心墙基础基岩节理裂隙发育，无大的贯通性裂隙，X型剪节理较发育，并将基础岩体切割成10×20cm的菱形块体，基坑内还发育有小断层，但规模都不大。根据建基面情况，大部分基础位于强风化基岩下限，弱风化基岩上部，清除表面碎渣和排干表面积水后基础可满足要求。XX年XX月，在已完成开挖的右坝肩0+130m～0+381m段进行了坝基灌浆试验。XX年XX月，河床段坝基开挖完成，揭示地质条件与右坝肩有差异，监理部提出了在河床段进行灌浆试验的要求，但因工期紧迫，河床段坝基灌浆施工随即铺开进行。XX年XX月底，河床段坝基固结灌浆已全部完成，帷幕灌浆完成了下游排的施工。固结灌浆和帷幕灌浆质量检查结果大都不合格，灌浆总水泥耗量已超过2千吨。XX年XX月，由第三方对坝基地质情况及已完成的固结灌浆和帷幕灌浆质量进行了检查，布置了6个地质勘探孔、17个固结灌浆检查孔、2个帷幕灌浆检查孔。检查孔取芯基本没有发现水泥结石，散状岩芯有少量未凝结的水泥浆液，压水试验透水率较大，存在灌后透水率大于灌前的现象。XX年XX月～XX月，进行了河床段坝基灌浆室内浆材试验和现场固结灌浆试验，硫铝酸盐水泥浆液性能较好，但现场固结灌浆试验结果不理想。在这种情况下，邀请了国内知名专家对该问题进行咨询，专家对采用防渗墙方案，还是灌浆方案，意见分歧很大。最后根据专家建议，分两个试区分别进行防渗墙和帷幕灌浆试验，根据试验结果进行技术和经济比较，最终确定合理的坝基处理方案。经研究确定试验区在大坝设计帷幕线上适当地点进行现场帷幕灌浆试验。2编制依据帷幕灌浆试验施工细则编制依据有：⑴《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)；⑵《XX水库坝基帷幕灌浆试验研究大纲》；⑶《XX水库大坝基础帷幕灌浆试验施工组织设计》；⑷《XX有限公司企业技术标准》；⑸XX地区相关技术标准和规范。3试验内容和工程量3.1试验内容室内试验研究前期试验过程中，已经对普通水泥浆液、高抗硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等材料的浆液性能和结石物理力学性能进行了比较多的试验研究，但是鉴于大西沟坝基工程的特殊性，本次灌浆试验在总结前期试验经验的基础上，通过正交试验，对如下几方面进行深入研究：⑴低温对凝结时间和强度的影响；⑵硫化氢气体对浆液凝结过程和强度影响；⑶膨润土掺量为水泥重量的5%、30%时浆液的性能及结石性能，⑷研究硫化氢气体在含量40mg/L时，对浆液的侵蚀性。⑸针对以上各种因素，合理确定因素范围，合理设计正交试验，通过结果分析得出各种因素的影响规律，并提出用于本次灌浆试验的推荐配比。现场灌浆试验根据试区的地质特点，选用自上而下、孔口封闭、孔内循环灌浆方式。灌浆材料采用以膨润土和硫铝酸盐水泥混合浆材为主，以硅溶胶溶液为辅进行现场灌浆试验。3.2试验工程量本次帷幕灌浆试验工程量见表3-1。表3-1帷幕灌浆试验工程量项目钻孔类型孔数深度(m)钻孔(m)灌浆(m)压水试验(段)抬动观测孔12222——高抗硫灌浆孔132026015652硅溶胶灌浆孔22040248检查孔21938—8合计18—36018068注：表中工程量按理论计算，以实际完成数量为准4施工布置4.1试验区选择根据前期勘察和开挖后的补勘资料，对大坝基础地质资料已经十分清楚，鉴于前期已在帷幕线进行了灌浆试验，本次试验确定在河床段防渗轴线上桩号0+181.2～0+185.7m位置进行现场灌浆试验。灌浆试验场地坝基地质条件属中等偏差的水平，具有较好的代表性。4.2施工道路 利用原进入基坑的进场道路作为施工主要通道。局部坡陡、低洼处整平处理，保证车辆进出场安全。4.3钻灌施工平台原浇筑的混凝土底板厚度0.5m，可以起到灌浆压重盖板的作用。将试验区的混凝土底板清理后作为灌浆试验施工平台。由于试验期间正值冬季，室外温度过低，因此需在试区位置建造施工暖棚，暖棚高6m，面积8m×15m，以脚手架搭设骨架，外搭篷布盖严，棚内生火炉。4.4供水系统 帷幕灌浆试验施工用水从基坑内抽取，采用潜水泵和钢管输送至作业面。为防止管内水冻冰，钢管外包裹棉絮等保温材料。4.5供电系统 防渗墙和帷幕灌浆试验设备总用电容量约400kVA。施工用电取自业主安装在大坝右坝肩处630kVA变压器，经185mm2线输送至总开关柜，在通过电缆及配电柜输送至各用电设备。4.6制浆系统灌浆平台内建造一个灌浆房、一个水泥库、一个值班房和一个泥浆池。灌浆房面积为10m2，水泥库及制浆站面积为30m2。由于防渗墙试验区和帷幕灌浆试验区相距较近，可考虑共用泥浆池。泥浆池采用钢板焊接。泥浆池容积20m3，分两个池，分别为储浆池和膨化池。4.7废水及弃浆 在试区内设排浆沟，造孔废水及废弃的水泥灌浆浆液经排浆沟自流至底板下游侧集浆坑内，沉淀形成的水泥沉渣捞出并集中堆放到弃料场。5试验质量要求按照试验大纲及《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)要求，帷幕灌浆试验工程质量要求包括钻孔及灌浆效果指标。⑴钻孔质量标准：孔位偏差：不大于10cm；孔深：不小于设计深度；孔斜率：抬动观测孔不大于2%，其余钻孔不大于1%；钻孔冲洗沉积厚度：不大于20cm。⑵灌浆效果：帷幕灌浆试验后，试区检查孔压水试验透水率q≦5Lu。6帷幕灌浆试验施工6.1钻孔布置布孔形式帷幕灌浆孔布置遵循分排分序逐渐加密的原则，采用梅花型布置。试区孔位布置如图6-1所示。图6-1帷幕灌浆试验孔位布置示意图G6说明抬动观测孔图6-1帷幕灌浆试验孔位布置示意图G6说明抬动观测孔Ⅱ序灌浆孔图例Ⅰ序灌浆孔1.单位为cm。2.灌前和灌后检查孔进行压水试验G4G2G10G8G1G11G13G12J11.0m1.0m1.0m1.0mG3G5G7T1G9J2G14G151.0m1.0m检查孔3.其中G6与G7孔灌注硅溶胶水流方向钻孔编号以大写英文字母加阿拉伯数字表示，英文字母表示钻孔类别，阿拉伯数字表示序号，其中G表示灌浆孔，J表示检查孔，T表示抬动观测孔。孔距与排距试验区灌浆孔Ⅰ序孔孔距2.00m、Ⅱ序孔孔距2.00m。钻孔方向试区内各种钻孔孔向均布置为铅垂向。抬动孔试验区布置1个抬动观测孔，深度为22m。抬动孔结构形式如图6-2所示。图6-2抬动观测孔位结构示意图图6-2抬动观测孔位结构示意图灌浆孔试验区布置15个灌浆孔，孔深20m；灌浆孔G1兼做灌前检查孔，孔深20m；为了验证硅溶胶浆液的灌浆效果，在G6、G7灌浆孔采用硅溶胶浆液灌浆。检查孔试验区布置1个灌前检查孔（以G1孔代替）、2个灌后检查孔。灌前检查孔孔深20m，灌后检查孔孔深19.0m，即检查至灌浆帷幕底线以上1m处；如果需要可在抬动孔附近增加一个水泥灌浆检查孔。6.2工艺流程灌浆试验工艺流程如图6-3所示。图6-2抬动观测孔位结构示意图6.3钻孔图6-2抬动观测孔位结构示意图钻进工艺不同类型钻孔的钻进方法优先采用金刚石清水钻进，如出现塌孔情况，可改用潜孔钻钻孔方式。钻孔深度、终孔孔径及取芯要求见表6-1。如果钻孔出现偏斜超标，一般情况下很难纠偏，因此，开孔前将钻机基座调平固定，以保证钻孔的孔位与孔向。钻孔至设计深度后整孔检测孔斜率。表6-1钻孔技术要求钻孔类型钻进方法钻孔深度(m)开孔孔径（mm）终孔孔径（mm）钻孔取芯钻孔偏斜率抬动观测孔金刚石清水回转钻钻进22.0022.009176不取芯≤2%灌前检查孔金刚石清水回转钻钻进20.0020.009176取芯≤1%灌浆孔金刚石清水回转钻钻进20.0020.009176--≤1%灌后检查孔金刚石清水回转钻钻进19.0019.009176取芯≤1%钻孔时应采用适宜的钻压和水量，有取芯要求的钻孔必须严格控制回次进尺，防止磨损岩芯和钻具盖头，取出的岩芯按回次做好记录、标识并按顺序存放在岩芯箱内。镶筑孔口管试区内所有钻孔均在孔口以下0～8m范围内镶筑孔口管。(1)灌浆孔：采用φ91mm金刚石钻头钻至8.0m，下置φ89mm、长8.0m孔口管，然后以0.5∶1的水泥浆置换孔内钻孔液，待孔口管与孔壁之间返出0.5∶1级稠浆后停止注浆，校正孔口管方向并将其固定，待凝72h后扫孔，完成孔口管镶铸。孔口管镶铸完成，焊接φ89mm孔口封闭器接头。如有涌水，采用模袋镶管法。(2)灌前、灌后检查孔：采用φ91mm金刚石钻头钻入基岩8.0m，填入0.5∶1水泥浆后下置φ89mm钢管至孔底，待凝24h后扫孔，完成孔口管镶铸。最后焊接孔口封闭器接头。(3)抬动观测孔：采用φ91mm金刚石钻头开孔，钻至1.0m后改用φ76mm金刚石钻头钻至终孔深度22m，安装φ50mm钢管和φ25mm渡锌管并用水泥固定，最后安装抬动观测装置，如图6-2所示。6.4钻孔冲洗与压水试验钻孔冲洗灌浆段钻孔完毕后应用压力水进行钻孔冲洗，使孔内沉积物厚度不大于20cm，钻孔冲洗和裂隙冲洗应结合压水试验进行，不单独进行裂隙冲洗。由于试验区地层岩性为遇水崩解的凝灰岩，灌浆过程中可视情况减少裂隙冲洗和简易压水数量。压水试验灌浆孔仅做简易压水试验；灌浆孔G1做为灌前检查孔进行分段单点压水试验，灌后检查孔分段进行三点压水试验（即只做五点法上升阶段的压水试验）。(1)简易压水：压力为灌浆压力的80%，且不大于1MPa，压水时间20min，每5min测读一次流量，取最后读数为计算值。(2)三点法压水试验：做五点法上升阶段的压水试验，压力为0.3MPa、0.6MPa、1MPa。每隔5min测读一次流量，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，本阶段压水试验即可结束。以最高压力阶段压力值及相应流量计算透水率。6.5灌浆水泥灌浆试验灌浆孔中除G6、G7以外均灌注水泥浆液。⑴灌注材料水泥灌浆材料采用硫铝酸盐水泥42.5和膨润土混合浆材，硫铝酸盐水泥应符合规范规定的细度要求，膨润土也应符合规范要求。⑵浆液拌制采用高速搅拌机拌拌制浆液，搅搅拌时间不少少于30s。一般水泥泥浆自制备至至用完宜小于于4h，超时浆液应应予废弃。膨膨润土以湿法法加入，预先先膨化时间不不少于24h。浆液配合比按表66-2中规定执行行。表6-2水泥-膨润土浆液液配比表灌注浆液浆液配合比备注硫铝酸盐水泥与膨膨润土混合浆浆液（膨润土土掺量为水泥泥重量的50%～80%）水固比5∶13∶12∶11∶1、0.8∶1、0.6∶1六级如实际制浆时5∶∶1浆液粘度很很大，可采用用8∶1或10∶1浆液开灌。⑶灌浆方式和灌浆段段长本次灌浆试验采用用自上而下分分段、孔内循循环、孔口封封闭灌浆法。射射浆管距孔底底不得大于50cm。灌浆过程程中应经常转转动和上下活活动灌浆管，回回浆管保持15L/mmin以上的回浆浆量，以防灌灌浆管在孔内内被水泥浆凝凝住。试验灌浆孔孔深220m，其中上部8.0m钻孔孔径φ91mm，镶铸φ89mm钢管，不进进行灌浆；8.0m~20.0m分四段进行行灌浆，灌浆浆分段为：第第一段、第二二段段长均为为2.0m，第三段、第第四段段长均均为4.0m。灌浆顺序序是：先下游游排、再上游游排、最后中中间排；各排排孔分两序施施工：先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔。⑷灌浆压力灌浆压力与孔深、注注入量、注入入率相关，试试验灌浆压力力(中值，压力力摆动幅度应应控制在20%以内)参见表6-3。表6-3灌浆压力选选用表灌浆段次1234段长m2.02.04.04.0灌浆压力MPa高抗硫酸盐浆液1.5~2.01.5~2.01.5~2.01.5~2.0硅溶胶1.0~1.51.0~1.51.0~1.51.0~1.5说明中间排和各排Ⅱ序序孔灌浆压力力视Ⅰ序孔灌浆情情况可适当调调整在地表抬动不大于于0.2mm、累计抬动动不大于1.0mm的范围内，水水泥灌浆应尽尽量使用较高高的灌浆压力力。试验中可可根据实际灌灌浆情况进行行调整。灌浆浆升压过程控控制注入率在在30L/mmin左右，逐渐渐升压。⑸灌浆结束标准在设计灌浆压力下下，注入率不不大于1L/minn时，延续灌灌注时间不少少于60min即可结结束本段次灌灌浆。一般不不待凝，但对对注入量大于于1t/m的地段，应应待凝16h～24h。⑹封孔试验灌浆孔封孔采采用“置换和压力力灌浆封孔法法”。全孔灌浆浆结束后，下下设灌浆管至至孔底，向孔孔内注入0.6：1的浓浆置换换孔内稀浆，再再以孔段最高高灌浆压力封封孔，封孔结结束标准与灌灌浆结束标准准相同。硅溶胶灌浆灌浆孔中中G6、G7灌注硅溶胶胶浆材。⑴工艺顺序分段钻孔孔→冲洗→灌浆→待凝→下一段→封孔。⑵浆液配制硅溶胶首首先在慢速搅搅拌下用硫酸酸和醋酸进行行脱钠处理，制制成硅溶胶备备用。灌浆时时将硅溶胶和和固化剂混合合配成灌浆浆浆液。灌浆浆浆液的配制应应在现场预先先进行试配，准准确掌握凝结结时间。硅溶溶胶配制由专专人负责。⑶灌浆方式采用计量量泵纯压式灌灌入。⑷灌浆压力为避免压压力过高产生生浆液流失、而而基岩裂隙得得不到有效充充填，硅溶胶胶灌浆压力应应略小于水泥泥灌浆压力。先先期灌浆压力力可采用1.0MPPa，视灌入情情况进行调整整。⑸灌浆结束标准当注入率率降低至0..05L/mm·min后压力屏浆30min，即可结束束本段次灌浆浆。⑹封孔全孔灌浆结束后，用用浓水泥浆置置换并压力封封孔,孔口用干灰灰抹平。6.6灌浆注意意事项⑴试验中应随时注意意观察地质及及灌浆情况，有有针对性的调调整工艺参数数；⑵严密控制灌浆升压压速度，水泥泥灌浆升压速速度要与吸浆浆率协调，以以减小岩石抬抬动；硅溶胶胶灌浆进浆速速率要控制在在20L∕min以下，以以进浆量控制制，当灌浆压压力达到最大大设计允许压压力时，在设设计压力下进进行。灌浆压压力与吸浆率率控制参数见见表6-4。表6-4灌浆压力与与吸浆率控制制表吸浆率（L/miin）＞3030～2525～2020～1515～10灌浆压力（MPaa）0.51.02.02.53.0⑶严密监视抬动装置置千分表的读读数，当抬动动值≥200μm时，应采取取降压措施，或或停止灌浆。⑷定时检测浆液密度度，及时纠正正配量误差过过大现象；⑸硅溶胶灌浆要随时时测定凝结时时间，防止出出现较大偏差差。6.7试验效果果检测本次试验灌浆效果果检查以压水水试验为主，也也可根据需要要进行声波和和弹模测试。灌灌后检查孔在在Ⅱ序孔灌浆结结束14d后进行。灌浆试验以灌浆孔孔G1做为灌前检检查孔，灌后后布置J1、J2两个灌后检查孔，如有需要要可在抬动孔孔位置增加一一个灌后水泥泥灌浆检查孔孔。检查孔J1主要检测硅硅溶胶灌浆效效果，J2主要检测高高抗硫酸盐水水泥和膨润土土混合浆液灌灌浆效果。灌前检查孔分4段段进行单点压压水试验。灌灌后检查孔压压水试验分4段采用三点点法（即只进进行五点法中中的三个上升升阶段压力压压水）。灌前前检查孔孔深深20m，灌后检查查孔孔深19m。检查孔以以后三段压水水试验成果对对灌浆效果进进行正式评价价，第一段压压水试验仅作作参考。7冬季施工措施由于灌浆试验在冬冬季XX年XX月～XX年XX月施工，气气温很低，必必须采取保温温措施。（1）需搭建保暖棚，保保暖棚高度约约6.0m。保暖棚包包括钻灌平台台、制浆平台台。保暖棚采采用脚手架为为骨架，保温温层分三层，分分别为彩条布布、棉苫布、帆帆布。（2）在保温棚内边，每每隔5.0m布置一个煤煤炉，以保持持棚内温度不不低于5℃。（3）所有暴露在棚外外的水管、灌灌浆管等都必必须采用保温温材料包裹，并并在不用时放放空管路内的的水，以防冻冻结。8试验材料帷幕灌浆浆试验主要材材料用量及指指标要求，见见表8-1。表8-1灌浆试验主主要材料表序号材料名称规格型号单位数量备注1硫铝酸盐水泥42.5低碱硫铝铝酸盐水泥t31.2唐山69水泥厂2早强剂69水泥厂早强剂t1.03减水剂FDNt0.74膨润土钠基膨润土t15.6184团生产5硅溶胶溶液L7.2自制注：单位耗量按3300kg计算，膨润润土掺量按水水泥重量50%计,早强剂按水水泥重量3%，减水剂为为水泥重量2%。9设备配置帷幕灌浆试验采用用的主要设备备及仪器见表表9-1。表9-1帷幕灌浆试试验施工设备备、仪器表名称型号规格单位数量生产厂家备注岩芯钻机XY-2B型台2重庆探矿机械厂额定功率22kWW高压灌浆泵SNS200/110型台2中南冶金机械厂额定功率22kWW泥浆泵BW200/400型台1衡阳水泵厂额定功率15kWW硅溶胶灌浆泵2JZ台1--额定功率10kWW潜水泵Φ50mm台2四川自贡水泵厂额定功率2kW高速搅拌机ZJ-400L台1自制额定功率5.5kkW低速搅拌机200L台2自制额定功率4kW灌浆自动记录仪J31D型套1中国水电基础局有有限公司额定功率350WW液压灌浆塞φ91套1中国水电基础局有有限公司最大8MPa测斜仪KXP-1S套1上海地学仪器研究究所比重称NB-1型台1上海昌吉地质仪器器有限公司10人员配置帷幕灌浆试验施工工人员配置见见表10-1。表10-1帷幕灌浆试试验施工人员员配置表序号工种人员数量(人)备注1钻工42灌浆工