第08章-钻孔和灌浆施工方法说明

第8章钻孔与灌浆施工方法说明8.1概述8.1.1主要施工项目及工程量钻孔与灌浆主要施工内容有：大坝及护坦固结灌浆，坝肩接触灌浆，大坝防渗帷幕灌浆，混凝土坝及导流底孔接缝灌浆，灌浆隧洞固结和帷幕灌浆，进水口底板基础固结灌浆，引水隧洞固结灌浆，洞身回填、固结灌浆以及排水孔等。主要工程量及分布见表8-1。表8-1钻孔及灌浆工程量汇总表部位项目名称单位数量备注大坝及护坦大坝基础固结灌浆m7452深入基岩12和8m大坝加强固结灌浆m5600护坦基础固结灌浆m1085深入基岩5m大坝防渗帷幕基岩钻孔m8575大坝防渗帷幕灌浆m7569坝肩接触灌浆㎡3461混凝土坝接缝灌浆㎡4753导流底孔接缝灌浆m²832PVC排水孔，φ50mm，L=3mm1211边坡进水口底板基础固结灌浆m294深入基岩6mPVC排水孔，φ50mm，L=3mm605灌浆隧洞固结灌浆m350深入基岩5m帷幕灌浆m回填灌浆㎡570PVC排水孔，φ50mmm72引水隧洞A型固结灌浆m363孔深3m，灌浆压力1~1.5MPaC型固结灌浆m39188孔深4m，灌浆压力1MPaE型固结灌浆m636孔深6m，灌浆压力为1~1.5MPa回填灌浆㎡337221#施工支洞洞身段回填灌浆㎡2481封堵段回填灌浆㎡310封堵段固结灌浆m1802#施工支洞洞身段回填灌浆㎡2577封堵段回填灌浆㎡310封堵段固结灌浆8.1.2地质条件坝址区出露地层为砂页岩，多属软岩类，坝址所处河段河谷较宽阔，岩体风化强烈，岸坡松散堆积物广布。引水隧洞及施工支洞进口段风化粉砂质泥岩与泥质粉砂岩及砂岩，风化强烈，地下水活动较为强烈，岩体完整性差。洞身段主要为Ⅳ类围堰。8.1.3工期安排详见施工组织设计第2章《施工进度总进度表》8.2施工技术要求8.2.1大坝和护坦基础固结灌浆在基础混凝土浇筑1.5m或2m厚情况下进行，其钻孔和灌浆均需在相应部位混凝土达到50%设计强度后进行。帷幕灌浆必须在同一地段完成固结灌浆,并检查合格后才可进行。在已完或正在灌浆的地区，其附近30m以内不得进行爆破作业，必须爆破时，应采取控制爆破、减震和防震措施。8.2.2地下洞室的回填灌浆在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行，固结灌浆在该部位的回填灌浆结束7天后进行。8.2.3混凝土重力坝接缝灌浆在灌区两侧坝块混凝土龄期不得少于6个月,在采取有效措施下,也不得少于个4月。8.2.4坝肩接触灌浆必须等待坝体混凝土温度达到设计强度后方可灌浆。8.2.5灌浆过程中采用自动记录仪进行灌浆参数的记录。8.3施工布置8.3.1风、水、电系统风、水、电利用开挖和混凝土浇筑施工的风、水、电系统供应，施工时就近取用。8.3.2制浆系统根据灌浆施工部位和时间不同，供浆站按就近、集中的原则布置。坝肩左岸加强固结灌浆制浆站布置在公路左侧的平台上；大坝坝体灌浆制浆站布置在一、二期上游围堰的平台上；护坦灌浆制浆站布置在一、二期下游围堰的平台上。洞内灌浆采用集中供浆方式洞口部位开阔处布置集中制浆站。按照灌浆工期安排,因此需配备三套制浆设备。制浆站内各布置1台NJ-600型高速制浆机、1个1m³浆桶、1台BW250/50供浆泵。水泥库紧靠制浆站布置。制浆站制备水灰比为0.5∶1的纯水泥浆液。浆液温度保持在5～40℃，超过此标准视为废浆。用于回填灌浆的水泥标号不应低于P.O.32.5,用于帷幕灌浆和固结灌浆水泥标号不应低于P.O.32.5，用于坝体接缝灌浆和接触灌浆的水泥标号不应低于P.O.42.5。8.3.3作业平台项工作洞内边顶拱灌浆作业采用自制车载台车，使用时台车支腿与地面支撑牢固。8.3.4通讯联络制、供浆站与施工作业部位使用对讲机联系。8.4灌浆试验灌浆施工前，按要求进行浆液试验和现场灌浆试验。本标段选左坝肩加强固结灌浆区作为固结灌浆试验区,该加强固结灌浆孔的1/4作为固结灌浆试验孔；帷幕灌浆试验区把3号坝段作为试验区。灌浆试验区试验成果经报批后，按照批准的参数进行灌浆施工。8.5钻孔及灌浆施工程序8.5.1边坡排水孔边坡及灌浆隧洞边墙排水孔施工应在同一部位的喷混凝土、锚杆及锚索全部完工后进行。8.5.2钻孔及灌浆程序坝基及护坦钻孔与灌浆作业应随坝体混凝土浇筑之后强度(达到50%设计强度)满足要求时进行,同一施工区段施工程序为：混凝土浇筑→混凝土待强（达到50%设计强度）→固结灌浆→帷幕灌浆。洞内钻孔与灌浆作业同坝基类似，同一施工区段施工程序为：混凝土浇筑→混凝土待强（达到70%设计强度）→回填灌浆→固结灌浆。8.6回填灌浆施工隧洞顶回填灌浆在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行。8.6.1工艺流程回填灌浆分区段进行，区段长度划分符合施工图要求。灌浆分两个次序，施工时自较低的一端开始，向较高的一段推进。同一区段内的同一次序孔全部或部分钻孔完成后进行灌浆。施工工艺流程见图8-1。变形观测衬砌砼测砼厚和岩腔变形观测衬砌砼测砼厚和岩腔造孔检查孔封孔灌浆定位埋管造孔检查孔封孔灌浆定位埋管测量放样抹平验收抹平验收图8-1图8-1回填灌浆工艺流程图8.6.2回填灌浆施工方法回填灌浆在洞顶拱120°内范围布置，灌浆孔深入基岩5cm。在衬砌混凝土中按照回填灌浆设计孔位预埋PVC管，灌浆时在预埋管中造孔，孔径φ50mm；在脱空较大的位置或塌方段，预埋灌浆管数量不少于两根。回填灌浆造孔采用YT28手风钻。灌浆机具采用2SNS砂浆泵、JJS-2B搅拌桶、GJY-3型灌浆自动记录仪配套使用。回填灌浆采用纯压式灌浆法，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，但掺砂量不大于水泥量的200％。回填灌浆在规定压力下，灌浆孔停止吸浆，并继续灌浆5min即可结束。回填灌浆因故中断时，应尽早恢复灌浆，若中断时间大于30min，清洗至原孔深后进行复灌，否则重新就近钻孔进行灌浆8.6.3回填灌浆质量检查回填灌浆质量检查在该部位灌浆结束7d后进行。检查孔布置在脱空较大、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。否则，按监理人指示或批准的措施进行处理。灌浆孔灌浆和检查孔钻孔注浆结束后，采用水泥砂浆将钻孔封填密实，并将孔口压抹平整。8.7固结灌浆施工8.7.1固结灌浆施工程序基岩固结灌浆按分序加密的原则进行施工，固结灌浆先进行边排孔的灌浆，后进行中排孔的灌浆。具体按以下顺序进行：抬动观测孔钻孔和仪器安装→I序孔→II序孔→……检查孔。洞内固结灌浆灌前测试→回填灌浆孔（Ⅰ、Ⅱ序）灌浆→变形观测→回填灌浆检查孔→固结灌浆孔（Ⅰ、Ⅱ序或者Ⅲ序）钻孔→压水试验→灌浆→变形观测→固结灌浆检查孔。围岩固结灌浆工艺流程见图8-2。钻孔抬动观测孔钻孔与安装灌浆孔分序埋管留孔测放孔位钻孔抬动观测孔钻孔与安装灌浆孔分序埋管留孔测放孔位首段卡塞灌浆压水试验首灌浆段裂隙冲洗首段卡塞灌浆压水试验首灌浆段裂隙冲洗抬动变形观测抬动变形观测抬动变形观测待凝24h抬动变形观测抬动变形观测抬动变形观测待凝24h次段灌浆次灌浆段裂隙冲洗次段压水试验次段灌浆次灌浆段裂隙冲洗次段压水试验抬动变形观测抬动变形观测抬动变形观测次段钻孔抬动变形观测抬动变形观测抬动变形观测次段钻孔声波测试检查孔封孔检查孔钻孔终孔检测、灌浆声波测试检查孔封孔检查孔钻孔终孔检测、灌浆压水试验抬动变形观测封孔压水试验抬动变形观测封孔图图8-2固结灌浆施工工艺流程图8.7.2固结灌浆施工方法钻孔①孔位采用测量控制点结合建筑物轮廓尺寸用钢尺放样，严格按照孔位布置图布置孔位，孔位偏差不大于10cm。②钻机就位钻机按照钻孔分序就位，钻机移动就位采用人工抬运，辅助手动葫芦提升。就位精确调整角度满足要求。③钻孔坝基及护坦固结灌浆（深入基岩8m、12m）钻孔采用YQ-100B潜孔钻机，孔径φ56mm。洞内固结灌浆（深入基岩5m）钻孔采用YT28气腿式风钻。灌浆①固结灌浆分序分段固结灌浆孔排序分两序，先灌Ⅰ排序孔，后灌Ⅱ排序孔。同排固结灌浆孔按分两序加密的原则施灌，先灌Ⅰ序孔，后灌Ⅱ序孔。同序孔中，先灌低孔，后灌高孔。第Ⅱ序孔在周围的第Ⅰ序孔施工完毕且封孔后方可实施钻灌。洞内固结灌浆孔基岩段长度5m，采取全孔一次灌注法。大坝及护坦固结灌浆孔基岩段长度8m，采取自上而下分段灌注法，按两段进行灌注。一般情况下采用单孔灌注，对串通孔采用并联群孔灌注，且并联孔数不多于3个。所有灌浆孔均采用孔内循环灌浆。②灌浆选用SGB6-10型灌浆泵，配备JJS-2B搅拌机，GJY-Ⅲ型灌浆自动记录仪。③固结灌浆时安设抬动变形观测装置进行变形观测。质量检查固结灌浆压水试验检查在该部位灌浆结束3~7天后进行。固结灌浆检查孔压水试验采用单点法。检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5%，孔段合格率在80%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的150%。岩体波速和静弹性模量测试，分别在该部位灌浆结束14天或28天后进行。其孔位的布置、测试方法、合格标准等，均按施工图纸的规定和监理人的指示进行。8.8帷幕灌浆施工8.8.1大坝、左岸岸坡和右岸灌浆隧洞帷幕灌浆大坝、左岸岸坡以及右岸灌浆隧洞帷幕灌浆均应在固结灌浆完成后，并经检查合格才能进行。帷幕灌浆施工方法与固结灌浆相同8.8.2帷幕灌浆帷幕灌浆按单排布置，按分序加密的原则进行。灌浆孔施工工艺流程如图8-3所示。镶固地锚、钻机就位与定向金刚石钻头开孔并钻进至2m深度第一段钻孔冲洗、压水、灌浆镶固地锚、钻机就位与定向金刚石钻头开孔并钻进至2m深度第一段钻孔冲洗、压水、灌浆镶铸孔口管、待凝扫孔复灌第二段钻孔冲洗、压水、灌浆下一段至终孔段钻孔冲洗、压水、灌浆扫孔复灌扫孔复灌压力封孔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。钻孔采用XY-2PC回转式地质钻机和金刚石钻头钻孔。孔径φ91mm；孔位偏差不大于10cm，孔底偏差值不大于25cm。帷幕灌浆孔均应全孔测斜，发现钻孔偏斜超过规定时，及时纠偏，纠偏无效时，重新钻孔。保证孔向的主要措施：①保证孔口段的孔向正确，这是保证孔向的关键，确保孔口管孔向准确；②钻机精确就位，机座要稳固；③钻进时，使用长的钻具，钻铅直孔，必要时使用钻铤；④变孔径时，采用导向设施；⑤在岩石比较完整、孔内很少掉块的情况下，可在每一根或每两根钻杆间加用“导向箍”；⑥在钻进工艺操作上，要正确地控制压力适量加水，钻具超过一定重量时，采取减压措施。冲洗钻孔冲洗是将残存在孔底和粘附在孔壁处的岩粉、碎屑等杂质清出孔外，以免阻塞裂隙的进口，影响浆液灌入。钻孔冲洗时在孔底通入大流量水流，从孔底向孔外进行冲洗，直到回水变清，孔内残存杂质沉积厚度不超过20cm时。裂隙冲洗是用压力水将岩石裂隙或空洞里充填的松软、风化泥质充填物清出孔外。裂隙冲洗主要有单孔冲洗和群孔冲洗，具体方法将根据不同的地质条件通过现场灌浆试验确定。冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa时，采用1MPa；冲洗风压采用10～20%灌浆压力，压力超过0.5MPa，采用0.5MPa。基岩裂隙冲洗至回水变清后10min结束。采用单孔冲洗时不少于30min，采用群孔冲洗时，不少于2h，对回水达不到澄清要求的孔段，应继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。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。压水试验先导孔自上而下分段卡塞进行压水试验，试验采用五点法或单点法。其它各次序孔的各灌浆段，可进行简易压水试验。试验孔数不少于灌浆总孔数的20%。检查孔采用五点法压水试验。在进行裂隙冲洗和压水试验过程中，进行抬动观测，抬动变形值超过设计值时立即停止施工。抬动观测方法同固结灌浆。灌浆选用SGB6-10型灌浆泵，灌浆按分序加密的原则进行。由于帷幕灌浆钻孔深度不大，采用卡塞自上而下分段孔内循环灌浆法施工，用GJY-Ⅲ型灌浆自动记录仪进行记录。灌浆塞位置在已灌段底部以上0.5m处。基岩帷幕灌钻分段为接触段2m，以下为3～5浆液采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1和0.5:1七个比级。浆液变换原则：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓；当采用最大浓度浆液施灌，注入量很大而吸浆量不见减少时，经监理同意可采用间歇灌浆法，同时考虑加砂，如加入掺合料而使注入量突减，则停止使用掺合料。结束标准在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。封孔封填前将孔内污物冲洗干净，并量测孔深，经验收合格后进行封孔。灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”。8.9混凝土坝接缝灌浆8.9.1大坝接缝灌浆主要施工工艺技术要求接缝灌浆系统的布置和安装1)每个灌区由进回浆主管、配浆管、出浆盒、排气槽、排气管及止浆片组成，并埋设一定数量的测温计和测缝计。进回浆管采用Φ40mmPVC管，排气管采用Φ32mmPVC管，配浆管为Φ25mmPVC管，灌浆管不穿过缝面。进回浆管和排气管引到外侧。2)埋设程序在先浇块混凝土前，紧贴模板预留出浆盒和排气槽，出浆盒布置在键槽倒坡面上，出浆盒根据浇筑分层和键槽布置，水平距离为1.5m，并在先浇块预埋进回浆管和排气管。3)在后浇块浇混凝土前，将先期预留槽清理成型，用铁板将进浆槽盖住，铁钉固定，周边用砂浆封闭。采用分层浇筑时，管路按上述方法逐层安装至设计高度。管路安装好后，在浇砼时，对管路系统采取有效的保护措施，防止管路损坏及堵塞。混凝土浇筑前后，通水检查，如堵塞，进行清通或采取补救措施。4)在每个灌区浇筑最后一层混凝土时，进行排气槽安装，安装方法按上述方法进行。灌浆施工1)灌浆条件灌区两侧混凝土温度达到设计规定值；灌区两侧混凝土龄期已达到6个月，在采取有效措施下，其龄期不得小于4个月；灌浆时间一般安排在的低温季节；缝面张开度不小于0.5mm；灌区系统经检查处理后达到灌区密封、管道和缝面畅通。2)灌前准备灌浆前以灌浆压力的80%作为压水压力对灌区进行压水检查，查明灌区管路、缝面畅通情况及灌区封闭情况，发现问题，及时处理，保持管路和缝面的畅通及灌区封闭。灌浆前按灌浆压力进行预灌性压水，并作记录，再对灌区浸泡24h，然后将水放净或用风吹净缝内积水后，方可进行灌浆。 3)灌浆灌浆过程中，按照施工图纸要求控制灌浆压力和缝面张开度。灌浆水灰比以及灌浆的变浆标准按施工图纸要求和监理工程师指示选定。灌浆压力按设计施工图要求，以换算后的排气管管口压力表示，灌浆过程中严格控制灌浆压力和缝面张开度，若灌浆压力未达到设计要求而缝面张开度已到设计规定值，以缝面张开度为准控制灌浆压力。当排气管出浆不畅或堵塞时，在缝面张开度限值内，提高进浆压力至达到限值为止。当达到注入率不大于0.4L/min，持续20min，灌浆即可停止。若无效，则在灌浆结束后，立即从两个排气管中进行倒灌。倒灌使用最浓比级的浆液，在施工图纸规定的压力下，缝面停止吸浆，持续10min灌浆即可结束。质量检查和验收1)按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2001)及其它有关规范和标准或监理工程师的指示进行，灌浆质量检查应在灌区灌浆结束28天后进行。灌浆结束后，按要求将灌浆记录和有关资料提交监理工程师，由监理工程师确定检查部位。各灌区的接缝灌浆质量，以分析灌浆资料为主，结合钻孔取芯、槽检等质检成果，进行综合评定。钻孔取芯、缝面槽检和压水检查工作，选择有代表性的灌区进行。2)接缝灌浆施工完毕，将施工资料、检测记录、试验成果和施工报告报送监理工程师，申请验收。8.9.2导流底孔接缝灌浆施工工艺技术要求导流底孔接缝灌浆系统的布置和安装1)灌区由进回浆主管、配浆管、出浆盒、排气槽、排气管及止浆片组成，并埋设一定数量的测温计和测缝计。进回浆管采用Φ40mmPVC管，排气管采用Φ32mmPVC管，配浆管为Φ25mmPVC管，进回浆管和排气管引堵头外侧。2)埋设程序在先浇块混凝土前，紧贴模板预留出浆盒和排气槽，出浆盒布置在键槽倒坡面上，出浆盒根据浇筑分层布置，水平距离为1.5m，并在先浇块预埋进、回浆管和排气管。3)在后浇块浇混凝土前，将先期预留槽清理成型，用铁板将进浆槽盖住，铁钉固定，周边用砂浆封闭。采用分层浇筑时，管路按上述方法逐层安装至设计高度。灌浆施工导流底孔接缝灌浆施工见大坝接缝灌浆（灌浆施工）。质量检查和验收导流底孔接缝灌浆质量检查和验收见大坝接缝灌浆（质量检查和验收）。8.10坝肩接触灌浆8.10.1接触灌浆主要施工工艺技术要求施工方法采用预埋灌浆管的方式进行施工。灌区布置1)灌区的灌浆管路系统由进回浆干管、配浆管、出浆盒、排气槽、排气管及止浆片等组成。2)进、回浆主管材料为Φ32钢管，布置于灌区两侧；配浆管为Φ25镀锌支管，间距按浇筑分层高度而定，一般间距为2～33)出浆孔孔径拟定56mm，孔距1.5m，排距参照浇筑分层高度而定，呈梅花形布置，深入基岩0.2～0.5m。采用YT28手风钻钻孔，然后埋设Φ12mm塑料出浆嘴，孔口采用镀锌铁片封盖，砂浆敷设密封，以防止浇筑混凝土及坝基固结灌浆将出浆管路系统堵塞。出浆管与配浆管、配浆管与进回管之间采用焊接或三通连接，每层灌浆管埋设完毕，在混凝土浇筑前后，进行通水检查。4)在灌区顶部止水基座上设“V”型排气槽，宽度为120mm，采用镀锌铁片、铁钉封盖固定，端