化学灌浆施工技术措施

1工程概况抽水蓄能电站装机容量2400MW，分A、B厂布置，位于省市博罗县城郊，距市112km,距市20km，距市77km，枢纽工程由上水库、下水库、输水建筑物、地下厂房洞室群、地面开关站及永久公路等组成。隧洞采用钢筋砼衬砌，洞径在3.5～8.5m之间。为了提高隧洞砼构造对高水头压力的防渗能力，设计要求在高压隧洞和地质构造带等部位进展化学灌浆处理。目前，抽水蓄能电站A厂已进入机电设备安装施工期，输水隧洞已根本完成砼衬砌施工，现正进展水泥灌浆施工阶段。根据设计要求在水泥灌浆施工完成后进展化学灌浆施工。化学灌浆施工的具体部位如下：〔1〕高压岔管；〔2〕下平洞、下斜井、上平洞过沟段的地质缺陷部位，水泥灌浆异常部位〔吸水不耗浆部位〕；〔3〕引水支管、尾水支管帷幕灌浆部位；〔4〕1*、2*施工支洞高压堵头；〔5〕中平洞靠近1*施工支洞段、尾水隧洞靠近尾闸室段的地质缺陷部位。2编制依据〔1〕"建筑施工平安检查标准"〔JGJ59-99〕；〔2〕"惠蓄输水系统灌浆施工技术要求"；〔3〕设计修改/通知单：引〔洞〕设A字第35号"A厂输水系统断层带灌浆加强处理"；〔4〕设计修改/通知单：引〔洞〕设A字第45号"A厂输水系统化学灌浆围修改"；〔5〕设计修改/通知单：引〔洞〕设B字第14号"B厂输水系统断层带灌浆加强处理"；〔6〕"水工建筑物水泥灌浆施工技术规"：DL/T5148-2001；〔7〕"A厂输水系统灌浆布置图"：DZ15D2-1A-05～07；〔8〕"B厂输水系统灌浆布置图"：DZ15D2-1B-05～07；〔9〕"水利水电工程钻孔压水试验规程"：DL/T5331-2005；〔10〕"水利水电工程施工组织设计手册"：第三卷。3施工布置施工用水、电利用现场砼及水泥灌浆阶段已布置的水、电系统，并根据现场情况，接支线至工作面。平洞及施工支洞堵头化学灌浆施工，搭设简易移动脚手架作为施工平台。斜井化学灌浆施工利用水泥灌浆施工专用平台，与水泥灌浆同步进展、穿插作业。材料运送采用送料小车由斜井口运至工作面。4灌浆材料化学浆材选择原则：一是浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后能凝结固化，以到达补强和防渗加固的目的；二是浆材的耐久性，所选用的材料在使用环境条件下性能稳定，不易起化学变化，并且与砼裂缝有足够的粘结强度，不易脱离分开。本工程中拟采用的JD-1改性环氧防水补强抗渗剂具有优良的力学性能，耐老化、无毒和优异的渗透性能，已成功应用于广蓄电站引水隧洞及惠蓄电站A厂安装间裂缝处理，取得较好效果，其物理及力学性能见表1、表2。JD-1改性环氧防水材料的物理性能表1比重〔室温〕粘度〔mPa·S〕表面力〔20℃，10-5接触角20初凝时间h1.03≤2030.2≥15°8～24JD-1改性环氧防水材料的主要技术性能表2抗压强度MPa抗剪强度MPa冲击强度KJ/m2粘结强度MPa〔干/湿〕弹性模量MPa抗渗系数cm/s≥38≥10≥3.5≥5/≥4≥30010-12～10-135化学灌浆施工方案5.1化学灌浆作用及目的〔1〕通过采用加固补强的高分子化灌材料进展固结灌注填充，使隧洞围岩松动圈及地质构造缺陷的基岩得以加固。〔2〕进展化学灌浆使隧洞砼衬砌与围岩的接缝得到有效严密结合，起到较好的补强效果。〔3〕通过高压灌注，利用改性环氧防水补强抗渗剂的高渗透性，能够发现隧道衬砌构造的缺陷部位，并可以起到有效的修补作用。5.2化学灌浆施工程序〔1〕平洞化学灌浆次序：环间分序，从低处往高处灌注，环从底孔至顶孔灌注。〔2〕斜井化学灌浆次序：从低处往高处逐排灌注，环从底孔至顶孔灌注。〔3〕高压引水岔管化学灌浆次序：先帷幕化学灌浆后固结化学灌浆，环间分序，先灌1序再灌2序，环从底孔至顶孔灌注。〔4〕引水支管帷幕化学灌浆次序：帷幕化学灌浆先进展下游排孔灌浆，后进展上游排孔灌浆，环从底孔至顶孔灌注。〔5〕尾水支管帷幕化学灌浆次序：帷幕化学灌浆先进展上游排孔灌浆，后进展下游排孔灌浆，环从底孔至顶孔灌注。5.3化学灌浆施工方法及压力采用纯压式全孔一次灌注施工，斜井灌浆压力为6.5～7.5Mpa，平洞及高岔灌浆压力为7.5Mpa.5.4化学灌浆施工工艺流程工艺流程测量放样→扫孔〔钻孔〕→冲洗→制浆→灌浆→封孔→检查孔压水试验〔单点法〕。化学灌浆工艺流程图储浆桶高压化灌泵储浆桶高压化灌泵计量压力表灌浆孔段固化剂贮浆桶主剂贮浆桶计量计量主机计量制浆计量压力计压力计5.5化学灌浆主要施工方法及工艺要求扫孔搭设操作平台测量放线孔位布置钻孔设备安装搭设操作平台测量放线孔位布置钻孔设备安装扫孔测量孔深清洗钻孔成孔保护钻孔施工工艺流程图冲洗及清孔〔1〕在钻孔完毕之后，用压力水把孔杂质冲洗干净，冲洗水压力为1MPa，直至回水清澈为止。〔2〕化灌施工前要将孔积水清出，重点底拱的孔位，利用高压风机将孔积水清出，确保化灌施工前，孔无积水。阻塞器安装一次扫孔成孔的灌浆孔〔斜井及平洞、高压岔管〕，采用纯压式全孔一次灌注工法，将阻塞器安装在衬砌砼，且靠近岩石与砼的接触面，确保高压化学灌浆时衬砌砼不产生高压劈裂，化学灌浆主要用于加固隧洞砼衬砌与围岩的接缝、围岩松动圈及地质构造缺陷。配制浆液〔1〕制浆工艺流程：环境温度测量→计算用量→称量→浆液混合→搅拌→留样→储浆。〔2〕化学浆液的配制根据所使用的化学浆材，按厂家提供的配比并根据实际情况进展配制。化学浆液初凝时间控制在8～10h，配制浆液时，应根据灌浆段长进展配制，采用少量屡次配制原则，防止造成浆液浪费，灌浆施工前对配制浆液留样，观察浆液胶凝时间，以便灌浆完毕后确定拔塞封孔处理时间。〔3〕开灌时第一次配制浆液不超过15kg，配置比例：主剂：固化剂：促进剂=1000：70：10，采用人工慢速搅拌，搅拌时间不少于10min,同时将配浆桶要放入冷却水槽中进展浆液配制。混合的顺序是：先称量改性环氧浆液，然后称量添加固化促进剂搅拌1～3min，再后称量添加固化剂搅拌1～3min,固化剂及固化促进剂的添加量应充分考虑施工时现场环境温度及砼主体温度后决定。严禁同时添加固化剂和固化促进剂进展混合。每次配制的浆液应在5h用完，对已搅拌混合好的化学浆液超过5h,而未能灌注使用的作废料处理。〔4〕灌注时，浆液配制以“定量为主，定时为辅〞的方法进展，同时注意灌浆压力和孔吸浆率的变化，以决定压浆是否可以终止闭浆，合理制定化学浆液的配制需量围。灌浆压力标准根据设计技术要求灌浆压力见下表：灌浆压力表表3施工部位下斜井下平洞高压岔管引水钢支管尾水支管备注钢支管砼支管设计孔深m5.05.05～10〔入岩〕3.03.0〔入岩〕3.0设计压力Mpa6.5～7.57.57.57.50.5～1.02.0灌浆完毕标准：灌浆完毕标准到达设计要求压力，灌浆压力到达7.5Mpa后，以不进浆或进浆量小于0.01L/min～0.05L/min时，持压屏浆10min后闭浆完毕。灌浆压力控制：灌浆压力控制采用逐级升压法灌注，严格控制升压速度，每次灌浆压力提升控制在0.1Mpa，逐级升压到达设计要求的完毕压力。灌浆施工〔1〕将注浆管放入孔，拧紧阻塞器卡塞，连接注浆高压管路，经现场施工技术管理人员检查后，开场注浆。开灌时采用低压慢灌，翻开回浆阀，当浆液充填满孔段时，关闭阀门，逐级加压施灌，灌浆压力提升控制在每级0.1Mpa，严禁骤然加压。由于高压化灌泵采用无级调节压力，可以设定压力围，调节压力时间要根据灌注孔进浆情况调节。当开场灌注时，采用低压大排量快速充填灌注孔，关闭回将阀提升压力，观察孔进浆量和压力装置，当进浆量及压力在2min无变化，可进展逐级提压灌注至完毕压力。〔2〕化灌段位灌浆施工顺序：下斜井化学灌浆的总体施工顺序为：施灌排序由低向高；施灌孔序：孔不分序，先拱底后拱顶；其余化灌部位详见设计图。〔3〕根据灌浆围和布孔情况，选用隧洞底部中心沿两边顺序灌浆，邻孔可作为排水排气孔，假设邻孔出浆，排除积水后，卡塞邻孔，第一孔仍保持压力灌浆，假设第三孔出浆时，视进浆情况停顿第一孔灌浆并卡塞第三孔；假设第一孔在最大压力下不进浆或进浆率小于0.05L/min，延续灌注时间不少于10min,也可停顿灌浆。〔4〕灌浆完毕标准：到达设计完毕压力后，以不进浆或进浆量小于0.01L/min～0.05L/min时，持压10min闭浆完毕。〔5〕灌浆过程中，拌料桶及储料桶必须采用冷水浸泡，防止浆液化学反响时温度过高，发现浆液出现加速反响暴聚征兆，则立即调换新浆，必要时还要冲洗设备和管路，然后再继续作业。〔6〕每孔浆液开灌前，计算好管路及灌浆孔占浆量，根据进浆量调制到正常配比。调节化灌泵流量阀，控制进浆速率。〔7〕开灌时，要注意排除化灌泵及灌浆孔空气，灌浆过程中观察泵压与孔口压力是否一致。〔8〕化灌施工每班由专人记录灌浆记录表，要认真、详细记录单孔灌浆量、段长、灌浆压力及施工现场的当班处理事宜，每天交接班工作必须有文字记录。每次灌浆完毕时，立即用丙酮对灌浆泵及高压胶管进展反复清洗，清洗不少于三次，并对清洗使用后的丙酮集中存放于密闭容器，统一回收，不可随意乱倒。〔9〕化灌完毕后拔塞封闭灌浆孔，孔空余段(卡塞段)直接采用掺有膨胀剂水泥砂浆进展人工封孔，砂浆配合比采用水：灰：砂比为0.3：1：1，膨胀剂〔轻烧MgO〕掺量为水泥用量的3%～3.5%。灌浆过程情况处理〔1〕灌浆过程中发生串浆现象时，则立即停顿灌浆，装配阻塞器封闭串浆孔，在灌浆孔到达完毕压力要求后，对串浆孔进展施灌，直达设计完毕压力。〔2〕衬砌砼面发生串浆、冒浆现象时，则降低压力，翻开回浆阀暂停灌浆，采用速凝水泥封堵后继续施灌。假设封堵不住，则采用埋管嵌缝化灌处理后再继续施灌〔详见〕〔3〕在灌浆中，如果发现孔吸浆量较大，进浆量超过设计段长用浆量的20%〔暂定〕，则将灌浆压力降低一个等级〔每级为0.1MPa〕施灌，观察正常后再逐级提升压力至灌浆完毕。化灌耗浆量暂定量为30kg/m，根据10月12日上午由蓄能公司召开的惠蓄化灌技术会议要求，下斜井化灌施工每米最高耗量为50kg/m，在灌注施工过程中，用量超出最高耗量时应停灌，并上报监理后再处理。〔4〕开灌后时间超过10min不起压力，可缩短浆液凝固时间，增大浆液粘度，必要时采取间歇灌浆方法处理，采用停灌结合进展施工，但施工时每次停灌时间不大于2～4h，防止浆液胶凝堵塞灌浆孔。〔5〕假设出现进浆量突增，压力锐减，立即停顿灌浆，并观察隧洞其他孔位或衬砌构造、施工缝是否有串冒浆现象，如有采用上述(2)处理，无情况则待凝30min后进展低压慢灌，防止在高压力作用下化学浆液通过围岩裂隙渗透到需加固处理围以外，造成浆液浪费。〔6〕灌浆施工完毕后，取下阻塞器时需注意浆液胶凝时间，操作人员要先检查留样浆液是否开场胶凝固化，不可冒然拆卸阻塞器，防止浆液未凝喷射出来，造成人员伤害。〔7〕根据我单位以往类似工程施工经历，隧洞高压化灌时，化学浆液容易从衬砌面施工冷缝及细小裂缝渗出，化灌施工前及过程中需对这些裂缝进展修补。具体工艺见下。〔8〕压水检查考虑到斜井灌浆平台的牵引方式及化灌材料的凝结时间长等因素，因此仅对平洞采用单点法压水试验进展质量检查，压水检查压力为化灌灌浆压力的80%，压水试验完毕标准为：在稳定压力下，每3～5min测读一次压入注量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终的10%，或最大值与最小值之差小于1ml/min时，本孔段压水完毕，取最终值为计算值，测记漏量，计算透水率〔Lu〕。合格标准：固结化学灌浆85%以上孔段的透水率≤1.0Lu，其余孔段的透水率≤1.5Lu，且分布不集中。帷幕化学灌浆90%以上孔段的透水率≤0.5Lu。检查孔数量：固结化学灌浆按不少于灌浆孔数的5%进展控制。帷幕化学灌浆按不少于灌浆孔数的10%进展控制。砼衬砌裂补缀强灌浆砼裂补缀强灌浆施工流程：查找裂缝→凿槽→槽部封堵→沿裂缝钻孔→清理孔缝→埋管封缝→注浆→检查管口→注浆完毕→恢复原貌。〔1〕查找裂缝位置，并划出标记统计。〔2〕沿裂缝凿槽、槽的上口宽度为2～3cm,深度为3～5cm。〔3〕沿槽部采用封缝大力胶封闭裂缝外表，要求封缝面干净平整压贴严密，无凹凸面。〔4〕沿距裂缝5cm处布置灌浆孔，钻孔与裂缝面成45°夹角，并穿过缝面，孔径8mm，孔距200mm。〔5〕用砂轮等去除混凝土外表的污垢及浮浆。然后用风机或棉纱去除打磨时产生的尘土、垃圾等，如用水清洗后应使基层充分枯燥。〔6〕将孔、缝清理干净，埋入注浆管，并用扳手拧紧注浆管膨胀螺栓，埋注浆管时应压实管边胶泥，确保注浆时缝面及管边无漏浆现象。〔7〕改性环氧浆液在-10～35℃〔8〕混合的顺序是：先计量改性环氧浆液，然后添加固化促进剂搅拌1～3min，再后添加固化剂搅拌1～3min，固化剂〔及固化促进剂〕的添加量应充分考虑施工温度及砼构造温度，严禁同时添加固化剂和固化促进剂进展混合。每次最大配料量不超过2000ml，当气温大于30℃〔9〕待封缝大力胶凝结后，采用轻型电动泵进展压力灌注环氧浆液，注浆压力为0.3～3Mpa，分次逐级升压的方法进展施灌，稳压10min，然后扎管闭浆。垂直裂缝和倾斜裂缝灌浆应从深到浅、自下而上进展；接近水平状裂缝灌浆可从低端或吸浆量大的孔开场。〔10〕注浆5～8h后，检查管口有无浆压,如无浆压，重复注浆；如有浆压，灌浆完毕。〔9〕待浆液完全凝固后，拆注浆管，将注浆缝面恢复原貌。〔10〕在施工过程中作好原始记录。化灌浆液计量管理在水工建筑物施工中，水泥灌浆已强制采用自动记录仪等先进工艺技术，由于化学灌浆工程应用围较小，目前国只有少数厂家正进展此类化学灌浆计量自动记录装置的研制及开发，但目前还处于研制阶段，所以化灌工程现场记录还是采用人工记录。我单位结合以往类似工程的施工经历，在惠蓄化灌工程工程中方案采用计量精度较高的电子秤进展称量记录。〔1〕化灌施工记录每班由专人负责，化灌施工前，对使用的储浆桶进展称量核准，对管路及孔占浆量进展计算，统计管路耗量。〔2〕配制好的浆液储浆桶放上电子秤进展称量，做为起始灌浆用量。〔3〕灌注过程中，每5min进展读数记录，记录灌浆压力、耗浆量。〔4〕灌浆过程中每次增加配制浆液时，记录下储浆桶重量变化。〔5〕灌浆过程中严禁将电子秤上的储浆桶取下或增加其他材料物品。6施工进度方案A厂化学灌浆的时间：2007.10～2008.04。B厂化学灌浆的时间：2008.03～2010.03。7资源配置〔1〕施工人员配置表施工人员配置表表4质检员队长技术员班长记录员灌浆工电工杂工配浆工架子工安全员合计1443816120810277备注：施工人员按白班和夜班安排，每班工作12小时。〔2〕施工设备配置表施工设备配置表表5序号设备名称规格型号数量备注1空压机1．6—32台2风镐*Y—246台3化学灌浆计量泵JZ-180/234套4计量器具自制4套5电子磅100KG4台6电焊机15KN1台7斗车8台8砂轮切割机4台9手压泵2台10轻型电动灌浆泵1—30型1台11裂缝读数观测仪1台12制浆冷却槽自制1台13带漏电保护电箱6台14防爆灯12套15化学灭火器、沙袋20套16鼓风机3套17高压化学灌浆管50米181.5T运输车1台8质量控制措施〔1〕工程所用的主要材料必须检验合格，并有出厂合格证方可使用，所有施工化学材料及专用工具由材料专管员负责保管、检查、发放。改性环氧浆液在高温下会逐渐发生胶凝化，应防止日光直射，在阴冷处进展保管。〔2〕化学材料应在现场作适配，其固化时间应满足施工工艺要求。〔3〕固化剂中含有有机过氧化物，应防止使用铁、铜、黄铜等金属制品的容器，应使用玻璃、铝、不锈钢等材料的容器。固化剂不得与胺类、强碱、强酸、复原性物质接触。固化剂和固化促进剂不同，使用时应分清用途，不得用错。〔4〕当日平均气温低于5℃，最低气温低于-3℃时，应按冬季施工处理。〔5〕冬季施工期间，合理安排作业方案，适当调整施工顺序，有关分项工作尽可能防止早晚施工。密切关注气象预报，随时掌握天气变化和寒潮信息，以便及时采取保护措施。〔6〕化学胶凝时间的控制：环境温度对浆液的胶凝时间有很大的影响，钻孔地下水温与实验室的室温不同，对温度的变化要及时掌握，调整浆液胶凝时间，以保证灌浆质量。〔7〕凡新购、修复、安装的计量器具，必须经检定合格前方可使用，并按计量检测要求进展周期检测。〔8〕改性环氧浆液、固化剂、固化促进剂的计量必须使用专用的计量容器通过容量〔ml〕进展计量，计量容器精度为±1ml。〔9〕化灌施工时，砼外表由于串冒浆产生的浆液污染，施工人员要及时用铁铲清理、刮除。9职业安康、平安、环境技术措施9.1重要危险源及技术措施危险源〔1〕违章操作，造成人员伤害。〔2〕送料小车、灌浆台车未按设计规定的荷载使用，严重超载或卷扬机工误操作及工作人员中麻痹大意，造成人员伤害。〔3〕送料小车运送材料途中，材料掉落造成下方作业人员伤害。〔4〕送料小车、灌浆台车上临时放置的施工原材料或物件，因摆放不当，失稳掉落造成下方作业人员伤害。〔5〕斜井长度长，坡度陡，高空作业容易造成人员坠落。〔6〕灌浆过程中由于压力过大，造成管路爆裂，从而使周围施工人员受伤。〔7〕未使用个人防护用品或个人防护用品使用不当，造成人员伤害。〔8〕作业者不小心发生滑跌，造成人员伤害。〔9〕送料小车牵引钢丝绳可能出现断丝，导致钢丝绳断裂。提升系统故障，造成入伤害。〔10〕化学灌浆材料太多为易燃易爆品，引发爆炸使人员受到伤害。〔11〕丙酮使用不当，引起火灾。〔12〕孔浆液未固化，取下阻塞器造成人员伤害。重要危险源技术措施〔1〕对于特种作业人员包括机械工、电工、电焊工等必须进展专业培训，持证上岗，特殊作业要有作业指导书，严格执行各种平安技术操作规程，确保施工平安。〔2〕灌浆台车、灌浆送料小车使用卷扬机作为提升系统，卷扬机操作必须按照平安部下发的"卷扬机操作规程"操作。认真贯彻执行“平安第一，预防为主〞的方针。〔3〕运送材料时正下方严禁站人，运输材料时绑扎要结实、摆放要整齐，不得出现人货同运现象。〔4〕制止上下抛物件，必要时挂平安网、戴平安帽。各类物料、工具摆放规并做好防坠落措施，制止无关人员靠近施工区。〔5〕建立平安机构，配备安检人员，完善平安检查工作制度。每工作班应配备专职平安员，检查落实工作中的相关措施。〔6〕灌浆前应检查相应灌浆管的完好程度，防止灌浆过程中由于压力过大，造成管路爆裂。〔7〕施工过程应遵守有关平安规，进入施工现场的人员，必须佩戴平安防护用具，且平安帽必须系带。危险处设置平安标志牌。〔8〕加强个体平安防护，平安意识教育，提高员工平安意识，正确使用平安帽、平安带等。〔9〕定期检查送料小车牵引钢丝绳，发现断丝及时更换。每天开工前必须人认真检查提升系统，发现问题及时处理；运行期间，每天对送料小车卷扬机系统、导向轮打一次黄油进展保养。〔10〕施工用电严格按照"施工现场临时用电技术规"的要求施作，工地照明、高压电力线路的架设要顺直、标准，保证绝缘良好。各种施工机械和电气设备均设置漏电保护器，挂平安标志〔牌〕，各开关箱做好标识，确保用电平安。〔11〕施工现场杜绝任何明火，施工人员不允许带火机及气体火具进入施工现场，每天由专职人员检查落实，照明灯具采用防爆灯。进场材料集中堆放于施工现场外的转向材料库，仓库材料分类挂牌标识，设专人保管。施工现场还需配备足够的消防器材，并设有专职平安员，参与施工的管理人员及工人要经过消防器材的使用及消防知识的培训。〔12〕用于清洗灌浆泵和