某电站水道高压灌浆施工

水工遂洞高压固结灌浆,国内只有天生桥二级、天荒坪抽水蓄能电站、广州抽水蓄能电站等少数工程采用过。灌浆技术参数、施工工艺等还不是十分成熟，本电站高压引水管道地质情况与广蓄电站相似，水工建筑物设计、布置均参照广蓄电站。高压灌浆在吸取广蓄经验的基础上，根据工程自身的情况对灌浆技术参数进行优化，对灌浆施工工艺进行了补充、完善。本工程高压灌浆施工取得成功，给国内类似灌浆工程施工，特别是抽水蓄能电站输水管道（竖井、斜井、高压岔管、平洞）高压灌浆施工提供了宝贵经验；对推广和应用新进经验、新进技术，保证工程质量和提高生产效率起到了积极作用。工程概况C4标工程由引水隧洞以及竖井、高压下平洞、岔管、支管、地下厂房洞室群、尾水遂洞和地面式升压开关站等主要建筑物组成。工程利用水头428m，电站总装机容量25万kw。高压固结灌浆范围为高压竖井和高压下平段两大部分,属引水系统建筑物。其中竖井部分包含竖井井身段及下弯段、竖井施工支洞堵头、竖井施工旁洞堵头四个部位；下平段部分包含下平段、岔管、支管及施工支洞堵头四个部位。高压下平段位于引水竖井下弯段与高压钢支管之间。其中主管段长137.482M，开挖洞径φ5.9M，砼衬砌内径φ4.7M，桩号为压0+015.000~压0+152.482(即压支0+00)；Y形岔管段长12M，岔管段桩号为压0+152.482~压支0+00~0+07，开挖洞径由φ5.9M渐变为φ3.9M，砼衬砌相贯线修圆半径R=1.6m，砼衬砌内径由φ4.7M，渐变至φ2.7M，管道中心线高程为EL183.70M.；1#、2#支管长均为16m，开挖洞径为φ3.9m，衬砌内径为φ2.7m，桩号为压支0+07~0+23。下平段施工支洞堵头位于下平洞（压0+100）处，开挖断面为7m×5.6m城门洞型，全长55.8m，前6m为实心堵头，其余为设有3m×3m灌浆廊道段。高压竖井位于引水隧洞末端，竖井总高度453.7m，中心点为引12+342.408桩号，包含上、下弯段和中间井身段，井身段总高346.45m，位于EL198.700～EL545.150高程范围，井身衬砌断面为圆形φ4.7m，EL198.700～EL362.000段和EL540.150～EL545.150段衬砌厚度为60cm，EL363.000～EL540.150段衬砌厚度为50cm，中间1m为过渡段，除竖井井身段顶部5m以外，其余井身段配筋皆为单层(内层)钢筋。施工支洞堵头位于竖井EL368处，开挖断面为7m×5.6m城门洞型，全长35m，实心堵头段长4m，其余段设有3M×3M灌浆廊道。竖井施工旁洞堵头位于竖井EL353处，设计开挖断面为6.5m×5.6m城门洞型，为方便施工开挖中对0+100～0+115段右边墙进行了扩挖，全长35m，前3m为实心段，其余为设有3M×3M灌浆廊道段。高压灌浆范围内围岩岩性为钾长花岗岩，岩石致密坚硬，岩体微风化～新鲜。灌区内围岩地下水不发育，仅在下平段北西向节理局部见渗水。竖井在EL283～EL260m高程发育N60°E，NW∠80°断层破碎带，宽度2～3m，带中同组节理发育，岩石风化破碎，岩体强～弱风化；主要节理有北东东向，北西向和北北西向三组高倾角节理，一般程闭合状，局部沿节理形成3～15cm绿泥石蚀变带。竖井总高度453.7m,Ⅰ类围岩长213m,占47%,Ⅱ类围岩长192.3m,占42.4%,Ⅲ类围岩长25m,占5.5%,Ⅳ类围岩长23m,占5.1%。下平段围岩主要发育北东东向和北西向两组高倾角节理，一般程闭合状，在竖井下及岔管前节理局部有囊壮风化，范围较小，遂洞长156m，Ⅰ类围岩长120m，占77%，Ⅱ类围岩长36m，占23%。高压管道围岩工程地质条件好。根据引水竖井施工方案，竖井施工分三段进行，调压井为I段，高压竖井为II段、III段，为避开上下段之间施工的干扰保证施工安全，竖井I段、II段、III段设置钢结构施工平台和隔离平台(见高压竖井砼施工技术措施相关章节)。灌浆施工信道分别从调压井上池启闭检修吊蓝、引水上平洞、竖井施工支洞、引水下平洞直接到达竖井EL642高程、EL557高程、EL369高程、EL180.75高程。高压管道（竖井、下平段）的高压固结灌浆（2.5～5.7Mpa）工程量为6515.7m。二、灌浆材料和设备采用42.5R普通硅酸盐水泥灌浆,每一批次水泥进入工地均附有出厂合格证和检验报告。工地设有专库保存，根据施工进展情况计划采购，尽量缩短存放时间，杜绝受潮结块的水泥进入制浆站。经科研实验中心项目实验室现场实验，灌浆水泥通过80um250Pa负压筛筛余量为1.6%,通过75um方孔筛筛余量为2.4%,符合灌浆规范要求。灌浆所采用的设备和机具见表一。表一灌浆施工主要设备、机具表序号名称规格型号主要性能产地备注1高压灌浆泵SGB6-100额定工作压力110Mpaa，排浆量量100LL/minn杭州2自动记录仪GJY—Ⅳ满足高压灌浆要要求武汉10Mpa流量量计和压力力计3高速搅拌机转速为14400转/minn自制4低速搅拌机JJS-2B杭州5高压阀门额定压力10MMPa江苏6高压胶管2-25-144MPa额定压力14MMPa福州7稳压器稳定灌浆管路压压力，减小小压力波动动自制8高压机械灌浆塞塞额定工作压力110MPaa自制三、灌浆施工固结灌浆工艺流程框图。见附图12、固结灌浆方式采用填压式，灌浆施工工艺见附图2。3、固结灌浆施工（1）高压固结灌浆采取排间分序的方法分两个次序施工，奇数排为Ⅰ次序，偶数排为Ⅱ次序，各灌浆孔又分两段施灌。具体施工顺序为：Ⅱ次序二段钻灌Ⅱ次序一段钻灌Ⅰ次序二段钻灌Ⅱ次序二段钻灌Ⅱ次序一段钻灌Ⅰ次序二段钻灌Ⅰ次序一段钻灌（2）高压固结灌浆分两段进行钻孔灌浆，第一段长为1.4~2.0m，第二段长为2.1~8.0m。采用自上而下分段灌浆法，第二段灌浆塞在第一灌浆段顶以上0.5m处，以防漏灌。（3）固结灌浆孔钻孔按灌浆程序，分序分段进行钻孔。采用JY7655手风钻造孔，第一段钻孔孔径φ50mm，第二段钻孔孔径φ45mm。孔向全部采取径向造孔。（4）灌浆孔钻孔结束后进行钻孔冲洗，冲净孔内岩粉、泥渣。裂隙冲洗采用1Mpa压力水冲洗，至止回水清净为止。（5）为便于分析判断灌浆效果，在固结灌浆孔岩石裂隙冲洗结束后，在一次序中选择不少于总孔数5%的孔进行灌前压水试验，压水试验使用一级压力单点法，第一段压水压力1.0Mpa，第二段压水压力4.0Mpa。压入流量的稳定标准：在稳定的压力下每3min～5min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，本阶段试验结束，取最终值作为计算值。压水试验的成果用透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。在1Mpa的压力下，每米试段长度每分钟注入水量为1L时，q=1Lu。压水试验的计算方法：q=Q／PL式中：q——试段透水率，Lu；Q——压入流量，L/min；L——试段长度，m。计算成果取两位有效数字。（6）高压固结灌浆栓塞采用机械橡胶塞。各灌浆孔第一段可采用两孔并联灌，并联孔宜对称，第二段采用一泵灌注一孔。(7)灌浆压力:第一段为2.5Mpa;第二段为5.7Mpa（5.8Mpa）。灌浆压力控制：第一段灌浆，采用一次升压法；第二段采用分级升压法，起始压力采用2.5MPa，然后视单耗情况每2min升压0.5~1.0MPa；当压力由4.5MPa升至5.7Mpa时，每30s升幅0.5～0.6Mpa。并同时加强观测，当变形值超过设计规定值时，必须立即降压施灌。（8）固结灌浆起始水灰比为3：1，并按3：1、2：1、1：1、0.6(或0.5):1（重量比）四个比级使用。固结灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少时，或当吸浆量不变，压力均匀升高时，灌浆工作持续下去，不得改变水灰比。固结灌浆中，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，而灌浆压力和注入率均无显着改变时，改浓一级灌注。固结灌浆，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。（9）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，扫孔重灌，重灌时从开始灌浆时的水灰比开始。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）的有关规定执行。并详细记录，同时将采取的处理措施、结果通知监理工程师。在已完成或正在灌浆的地区，其附近30m以内不得进行爆破作业。（10）高压竖井灌浆施工竖井Ⅱ段（EL463.00~EL540.15）灌浆压力2.5~3.5Mp，采取全孔一次性灌浆，灌浆过程中严格控制灌浆压力和注入率。确保砼安全和灌浆质量。表1灌浆压力和注入率的关系灌浆压力MMpa11~22~3>3注入率LL/minn3030~2020~1010灌浆灌浆结束准按DL/T5418-2001标准6.6.2执行。竖井Ⅲ段灌浆排间不分序，所有灌浆孔首段低压灌浆后再进行后段分序灌浆（即同排先灌单号孔后灌双号孔）。竖井下弯段，开挖时为方便施工挖成直角弯，底部砼太厚（约5m左右），该部位灌浆孔在砼施工时已造孔引至砼表面。该部位灌浆孔采用4.5MPa压力全孔一次性灌浆。4、固结灌浆结束标准第一段在设计灌浆压力下,注入率不大于1L/min,继续灌注30min结束灌浆;第二段当压力升至4.5Mpa,吸浆率≤2.5L/min时,按照压力升幅办法将压力升至5.7（或5.8）Mpa,并稳压5min,若不出现水力劈裂现象则结束灌浆,若压力使岩石劈裂,则回降压力后施灌,并通知监理工程师，全孔灌浆结束后采取“全孔灌浆封孔法”和人工封孔相结合进行灌浆封孔。5、固结灌浆质量检查（1）固结灌浆压水试验检查在该部位灌浆结束3天后进行，采用单点法压水检查，一次性造孔