大坝基础钻孔与灌浆工程

三峡工程施工工艺标准化培训（大坝基础钻孔与灌浆工程）中国三峡总公司质量总监办2005-10批准：曹广晶审定：张曙光彭冈审核：薛砺生丁琦华刘先荣许春云刘锡铭沈善良温文森校核：王毅华何炜马善才乐丰王德金陈文夫毛三军金海军主要编写人员：路卫兵闫俊义邹剑平黄良鑫李明鉴吴琪郭大侠张文彬李国清杨开平安莉玲编制说明为稳定提高三峡三期工程施工质量，推进施工工艺标准化进程，三峡总公司质量总监办公室组织三峡工程建设部厂坝项目部、航建项目部和参与三期工程建设的各主要施工、监理单位共同编制了本幻灯片。本幻灯片不是包罗万象的教科书，而是针对一线施工人员的培训材料，重在规范关键施工工艺操作，以确保三峡三期工程一流施工质量为目的。在各主要施工、监理单位试用的基础上，本幻灯片历经数次修改与补充。然而，水电工程施工技术复杂、涉及面广，且在实践中不断发展变化，限于编者的能力、水平和知识局限，诸多细节未能一一详述，部分新工艺也未能及时总结整理。希望本幻灯片的推出对于我国水电工程的标准化施工、精细化管理以及施工质量的稳定提高能够起到积极的推动作用，为早日把我国建设成为世界水电强国贡献一份应尽的力量。致谢参加三峡工程建设的各施工、监理单位和总公司相关部门对本幻灯片的编制工作给予了大力支持和协助，在此深表感谢。1施工准备2钻孔3浆液拌制4灌浆5质量检查6排水孔7化学灌浆8资料整理及竣工报告编写第三篇大坝基础钻孔与灌浆工程1.1施工组织设计及质保体系1.2孔位测量放样1.3常用设备及仪表检查、率定1.4灌浆材料及浆材1.5施工工艺流程图1施工准备1.1施工组织设计及质保体系施工概况及施工特性施工方案施工进度计划质量保证体系组织管理体系各单项工程平面图及剖面图施工工序、施工工艺和施工设备使用材料及配比风、水、电供应和排污措施施工组织设计主要内容包括如下几方面：1.1施工组织设计及质保体系初检：施工机组复检：施工厂(段、队)终检：公司质量管理部门施工过程严格执行“三检制”的质量保证体系，施工单位建立完整的质量管理控制体系，项目经理为质量第一责任人，其下设三级质量检查机构:对重要工序必须经监理检查合格后方可进行下道工序。1.1施工组织设计及质保体系施工质量管理体系框图各施工厂(段、队)总经理总质检师公司相关职能部门质量管理部门施工班组1.2孔位测量放样开孔前按照施工详图统一放样、编号、标识，放样偏差不得大于10cm。孔号标识定位开孔1.3常用设备及仪表检查、率定灌浆施工常用设备：钻机（帷幕用回转式地质钻机）、灌浆泵、高速搅拌机、立式搅拌机、贮浆机、湿磨机（帷幕灌浆专用）、抽水泵。灌浆施工常用仪表与器材：自动记录仪、测斜仪、温度计、比重计、千分表、压力表、流量计、孔口封闭器、阻塞器、磅称、高压阀门、水龙头。灌浆施工时须配备充足的设备与器材，保证连续作业，避免设备故障。水泥湿磨机和灌浆泵需定期检查。自动记录仪、压力表和测斜仪需率定和定期校核。1.3常用设备及仪表检查、率定三峡工程帷幕灌浆用水泥采用三台水泥湿磨机串联连接，逐级磨细，并要求定期调整湿磨机的磨具间隙，以确保湿磨后的水泥浆液细度达到设计要求。湿磨机调整就位1.3常用设备及仪表检查、率定灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，压水灌浆前要对灌浆泵进行检查，以保证工作性能稳定。灌浆泵容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，排浆量应大于80L/min。灌浆泵1.3常用设备及仪表检查、率定自动记录仪应经过国家有关主管部门鉴定，并能自动、准确地测记灌浆压力、流量等灌浆参数；在使用前及使用过程中应定期采用标准量筒校验流量计，用标准压力表校验压力计，以保证记录成果的真实性和准确性。手工测校自动记录仪流量1.3常用设备及仪表检查、率定使用过程中应经常检查、校对压力计，检查回浆管路上的压力表读数和记录仪显示的压力值是否一致。压力误差不得大于5%，否则应查明原因并校正。校验自动记录仪压力标准压力表回浆管1.3常用设备及仪表检查、率定施工所选用的压力表应能使灌浆压力在其最大标值的1/4～3/4之间。施工中不同量程的压力表1.3常用设备及仪表检查、率定应采用检验台校测测斜仪读数精度；顶角测量误差应不大于±0.5º，方位角测量误差应不大于4º。采用JJG-2型测斜仪校验台校测KXP-1型测斜仪探测棒测顶角测方位角JJG-2型测斜仪校验台KXP-1型测斜仪1.3常用设备及仪表检查、率定千分表孔口封闭器1.3常用设备及仪表检查、率定测绳测斜仪比重计温度计1.4灌浆材料及浆材应采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥或大坝水泥。水泥应保持新鲜，距出厂日期不宜超过40d。水泥细度要求80μm方孔筛余量小于5%，每隔15d左右应进行一次细度检测。应采用饮用水或拌制水工混凝土用水。1.4灌浆材料及浆材帷幕灌浆及兼作辅助帷幕的固结灌浆采用湿磨细水泥浆液，基岩固结灌浆采用普通水泥浆液。湿磨后95%以上的水泥颗粒最大粒径应小于40μm。每10t水泥或每10孔左右检测一次浆液细度。浆液自制备至用完时间：普通纯水泥浆液不超过4h，湿磨细水泥浆液不超过2h。浆液温度应保持在5℃~40℃。1.4灌浆材料及浆材用光学沉降法对湿磨浆液进行检测颗粒分析仪取样浆液1.5施工工艺流程图先导孔施工(帷幕)施工准备、清理场地钻机就位、固定、调平测量放点布置孔位物探孔施工及灌前测试I、Ⅱ、Ⅲ序孔施工灌后物探孔测试质量检查孔施工场地清理移交制浆系统就位抬动观测孔钻孔及安装观测2.1钻孔工艺流程图2.2钻机类型及适用对象2.3钻头选择2.4钻孔取芯2.5孔斜要求2.6孔深要求2.7孔内事故处理2.8抬动观测2钻孔2.1钻孔工艺流程图裂隙冲洗孔位测量放样钻机安装定位开孔钻进、取芯第1段灌后埋设孔口管（帷幕）钻孔取芯冲洗、压水孔段验收（灌浆）终孔验收现场作业准备岩芯装箱、编号保管2.2钻机类型及适用对象一般固结灌浆孔采用各式合适的钻机造孔，但需要采取岩芯的灌浆孔、辅助帷幕孔、检查孔、抬动观测孔、物探测试孔或其它有取芯要求的钻孔应采用回转式钻机造孔。钻机类型及适用对象钻机类型适用对象回转钻机帷幕孔、辅帷孔、检查孔、抬动孔、物探孔及其他有取芯要求的钻孔冲击钻机手风钻一般固结灌浆孔潜孔钻回转+冲击钻机一般固结灌浆孔、辅帷孔回转式钻机2.2钻机类型及适用对象手提式冲击钻机(手风钻)2.2钻机类型及适用对象履带式冲击钻机2.2钻机类型及适用对象2.3钻头选择采用合适的钻头造固结灌浆孔，需采取岩芯时采用硬质合金钻头或金钢石钻头造孔(常用钻头规格：Φ56、Φ76、Φ91、Φ110、Φ130)。金钢石钻头2.4钻孔取芯物探测试孔、帷幕先导孔、质量检查孔钻孔时应取芯。先导孔、物探测试孔取芯获得率要求达80%以上，质量检查孔90%以上。每一钻进回次取出的岩芯从岩芯管退出时，不可猛烈敲击。小心取出芯样2.4钻孔取芯按从孔口到孔底的顺序将岩芯依次排放在岩芯箱内，并用岩芯牌隔开。凡长度超过5cm的岩芯，按顺序统一编号。每孔岩芯应及时进行岩芯描述，并绘制柱状图。岩芯一般不需永久保存，监理工程师有特殊要求的岩芯应保存、摄影、存档。岩芯顺序自左而右、自上而下列放。单孔多箱时，岩芯箱自下而上编号存放。岩芯获得率是指比较完整的岩芯长度与本回次进尺的百分比，岩芯长度不计入不成形的破碎物质。岩芯顺序自左而右、自上而下列放2.4钻孔取芯2.4钻孔取芯岩芯箱自下而上编号存放2.5孔斜要求顶角测读仪器校验现场调零下入探测棒计算偏距方位角测读测斜流程2.5孔斜要求测斜仪常用型号KXP型或JJG型。测斜值每10m测读一次，并填写相关表格。钻孔孔底最大允许偏差值表孔深(m)2030405060≥60允许偏差值(m)0.250.50.81.151.5≤2.0注：①本表为垂直孔或顶角小于5º的有测斜要求的钻孔的孔底偏差。②顶角大于5º的斜孔，孔底偏差可适当放宽，但方位角偏差不得大于5º。用校验台对测斜仪进行校验下入探测棒测顶角、方位角现场调零2.6孔深要求终孔孔深不得小于设计图纸、文件规定的深度或监理工程师指示深度。2.6孔深要求测绳量测孔深时，测绳底端系的铅锤重约500g~1000g，不宜过轻，应能准确测记孔的深度。2.7孔内事故处理常见的孔内事故有卡钻、烧钻、掉块、塌孔、钻具折断及灌浆过程中埋射浆管等。主要处理方法有扫孔、扩孔、打捞、提打等。卡钻事故处理吊锤提打钻杆液压提升2.8抬动观测填黄油石膏止水、埋套管钻孔注浆、埋测杆待凝24h安装磁性表座安装测墩抬动观测装置安装流程架设千分表2.8抬动观测抬动变形观测装置应在灌浆作业前完成埋设。观测控制10m范围内的灌浆孔，在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中应有专人连续地进行观测，每10min测记一次读数，并填写观测记录表。抬动观测允许变形值为200μm。2.8抬动观测Φ76钻孔Φ73套管黄油石膏止水测杆(钢管)锚固砂浆808020700(1000)152030～403020说明:①本图适用于主体建筑基岩灌浆施工中基岩抬动变形观测。②图中尺寸以厘米计，钢管直径以mm计。③固结灌浆抬动观测孔基岩深度7m，帷幕灌浆抬动观测孔基岩深度10m。2.8抬动观测抬动观测装置玻璃板千分表30×30×20cm混凝土墩磁性表座3.1制(供)浆流程3.2配浆工艺流程3.3制浆3浆液拌制3.1制(供)浆流程制浆站可据灌浆施工特点，考虑布置现场制浆点或集中制浆站，制浆能力应满足高峰期用浆需要。自动制浆系统集中制浆站3.1制(供)浆流程三峡三期工程基岩浅层微细裂隙较发育，为了确保其灌浆效果，三期帷幕与辅帷灌浆采用湿磨水泥浆材灌注，常规固结灌浆采用普通水泥浆液灌注。制浆工艺流程：配浆-高速搅拌-三台以上的湿磨机串联湿磨-普通搅拌-送浆-现场灌浆用。高速制浆桶水泥湿磨机灌浆泵低速储浆桶灌浆孔段自动记录仪水泥水压力传感器流量传感器3.2配浆工艺流程外加剂掺量要求准确称量，如为固相外加剂，应先将外加剂和水溶液按配比充分搅拌均匀后再投入水泥拌制成浆材。如为液相外加剂，在水和水泥充分搅拌均匀后，可直接加入制浆桶内进行搅拌。固相外加剂配浆流程液相外加剂配浆流程外加剂水水泥浆液搅拌浆液搅拌外加剂水水泥3.2配浆工艺流程不同水灰比每升浆液含灰量和含水量表设计水灰比(W/C)4:13:12:11:10.6:10.5:1525#硅酸盐大坝水泥γ=3.22浆液比重每升浆含灰量(kg)每升浆含水量(L)1.1600.2320.9281.2080.3020.9061.2980.4330.8661.5260.7630.7631.7571.0980.6591.8511.2340.617525#普通硅酸盐水泥γ=3.16浆液比重每升浆含灰量(kg)每升浆含水量(L)1.1580.2320.9271.2060.3020.9041.2950.4320.8631.5190.7600.7601.7461.0910.6551.8371.2250.612425#普通硅酸盐水泥γ=3.10浆液比重每升浆含灰量(kg)每升浆含水量(L)1.1570.2310.9251.2040.3010.9031.2920.4310.8611.5120.7560.7561.7341.0840.6501.8241.2160.6083.3制浆三峡三期工程基岩灌浆采用荆门产525#普通硅酸盐水泥，外加剂采用UNF-5型高效减水剂，其掺量为水泥重量的0.7%。水泥等固相材料采用重量称量法，称量误差不大于5%。在制浆站集中制配0.5：1浓浆，将水、外加剂和水泥依照规定的比例、顺序投入高速搅拌机内拌和。经三次湿磨(要求95%以上水泥颗粒细度40µm)，通过灌浆泵将浆液送至施工作业面，灌浆机组根据吸浆情况再稀释成所需浓度。3.3制浆制浆要求制浆普通水泥浆液湿磨水泥浆液自制备到用完时间≤4.0h≤2.0h搅拌设备普通(或高速)搅拌机高速搅拌机搅拌时间3min(或30s)30s浆液温度5℃~40℃5℃~40℃3.3制浆施工人员正在进行湿磨浆液的制浆工作低速储浆桶高速搅拌机灌