第7章钻孔与灌浆施工方法(岳)

岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-1第7章钻孔与灌浆施工方法7.1工程概况本章规定适用于本合同施工图纸所示主坝右岸基础部位的钻孔和灌浆，其内容包括：⑴钻孔：包括勘探孔、灌浆孔、检查孔以及钻孔和灌浆所需进行的取芯和试验、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。⑵灌浆：粘土水泥灌浆，为主坝基础范围内的帷幕灌浆。钻孔与灌浆工程的主要工程量见表7.1-1所示。表7.1-1钻孔与灌浆的主要工程量表序号工程项目名称单位工程量备注1帷幕灌浆m188542帷幕灌浆空钻孔m204547.2水文气象和工程地质7.2.1水文气象条件7.2.1.1气象本流域处于东亚温带季风气候区，冬季为极地道路气团所控制，多西北风，干冷少雨；夏季因太平洋副热带高压加强北上，盛行偏南风。漳卫河流域降雨主要集中于6～9月，其中7～8两月降雨量约占年降水量的50%。漳河的多年平均水量分布有地域特性，太行山东坡（迎风坡）可达650mm，西坡（背风破）约550mm，向西至太岳山，多年平均降水量又有回升趋势，达600mm。流域内年平均气温约12.4℃，并由南向北、有平原向山区递减。7.2.1.2设计洪水岳城水库设计洪水为：千年一遇洪水设计洪峰流量为22200m3/s；五天洪量30.40亿m3，二千年一遇洪水设计洪峰流量为25000m3/s，五天洪量34.10亿m3。万年一遇洪水设计洪峰流量31400m3/s，五天洪量43.30亿m3。7.2.2工程地质条件7.2.2.1地质概况岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-2岳城水库位于太行山山前丘陵地带漳河干流上，属于山区至平原的过度地带。漳河流向大致由西向东，河谷宽阔，两岸发育不对称两地阶地，河流向右岸侵蚀能力较强。本区构造形迹主要为平缓的褶曲，并伴随着徒倾角断层，形成许多地堑、地垒。区域内主要发育有近南北向、北北东至北东向及北西溪向断裂，主要有邢台－邯郸断裂（F1）、紫山东断裂（F2）、紫山西断裂（F3）、鼓山西断裂（F4）、太行山断裂（F5）、磁县断裂（F6）、安阳南断裂（F7）、岳城断层（F8）、辛店断裂（F9）、柳园集断裂（F10）、汤东断裂（F11）。7.2.2.2主坝右岸坝段（桩号2+400～3+400）工程地质主坝右岸坝段坝基自上而下的地层为：⑴第四系黄土状低液限粘土，厚4～22m。土层密实，具微透水性，不会形成沉陷变形和渗透破坏；⑵第四系砂卵石层，厚约5.0～22.0m，局部存在胶结不良砾岩，渗透系数1.0～3.0×10m-2cm/s，是主坝右岸坝段坝基渗漏的主要通道；⑶第三系中层砂层、粘土层，厚约50～110m，砂层渗透系数1.0×10-3cm/s；⑷较老的基岩埋藏较深，不与工程直接接触。工程勘察表明，1961年3月～7月完成的坝前水泥灌浆帷幕桩号2+800～3+210m段防渗参数效果较差，存在一定的质量缺陷，同时预测在高库水位时局部坝段坝基渗流水利坡降接近和略超过允许坡降，坝基渗透变形已处于临界状态。7.3主要施工项目及特性主坝坝前水泥灌浆帷幕桩号2+800～3+210段防渗效果较差，存在一定的质量缺陷，同时预测在高库水位时局部坝段坝基渗流水利坡降接近和略超过允许坡降，坝基渗透变形已处于临界状态。为消除此安全隐患，在主坝右岸坝段基础防渗线位于主坝上游坝坡高程140.0m处，平面布置为一“┏”形的折线形防渗线。折点位于主坝桩号2+800m处，其中平行坝轴线的防渗线桩号为2+800～3+360m，防渗线长560m，距坝轴线62.9m；垂直坝轴线的防渗线位于桩号2+800m处并与原帷幕线衔接，此段防渗线长175.8m。根据主坝坝基地质条件以及上游坝坡的稳定情况，确定平行坝轴线和垂直坝轴线的防渗段均采用帷幕灌浆形式，，灌浆孔孔距3.2m，排拒2.8m，共3排。帷幕平均岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-3孔深为26.0m，灌浆材料为粘土水泥浆。轴线转折及与原帷幕搭接部位设置4排灌浆孔，长度为25m，孔排距与三排布置相同。7.4施工依据及原则⑴《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94；⑵《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003；⑶《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999；⑷《水工混凝土试验规程》SL352-2006；⑸《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001；⑹《混凝土拌和用水标准》JGJ63-1989；⑺《水工混凝土水质分析试验规程》DL/T5152-2001；⑻《土坝坝体灌浆技术规范》SD266-88；⑽按招标文件、合同文件、施工图纸、修改通知单等；⑾现场设计、监理人的指令及批准的施工措施进行；⑿准备充足的钻孔灌浆设备，保证钻孔灌浆工作顺利进行。⒀严格施工工艺，做好环境保护、安全文明施工措施。7.5施工布置7.5.1制浆系统根据现场地形条件和灌浆工程部位的分布，拟在现场布置1个集中制浆站。集中制浆站布置在主坝右侧坝顶位置附近，主要负责主坝所有灌浆。集中制浆站内设ZJ-800高速搅拌机2台，JJS-2搅拌机2台，ZL-500泥浆搅拌机2台，JHD泥浆净化机2台，站内设临时性粘土、水泥仓库。制浆站用Φ50mm架管搭设，上铺5cm厚的木板，四周围彩条布，顶部盖石棉瓦。钻孔与灌浆施工通道采用大坝施工临时道路，具体参见有关章节。制浆系统的主要布置形式见图7.5-1。7.5.2施工用风、水、电施工用风：本防渗工程局部需要用风的地方采用移动式空压机进行供风。施工用水：施工用水从右岸水池用Φ73mm钢管引到施工现场作业面，各设备用水从主管加设支管引出。岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-4施工用电：施工用电主要从主坝右岸的变压器采用铝芯线作业面上，作业面上用铜芯电缆接至施工设备。风、水、电、排污管道都靠边布置。图7.5-1制浆系统的主要布置形式7.5.3排水、排污系统布置在施工平台外侧沿灌浆帷幕线布置一条排水、排污沟，把污水排到沉淀池里。在施工平台转折位置挖一排污沉淀池，沉淀池的顶部高程控制在高程139.0m以上，沉淀池的位置见图《投附-[YCSK-SG-01]-07-01》。集中制浆站内污水用管路引至施工平台上的排污沟内，排至沉淀池进行处理。为了保证施工污水不至于溢流到库内污染水源，在施工平台各个设备位置设置小型土堤，确保将施工废水废液排至排污沟进行集中处理。所有施工污水经排污沟排至沉淀池，污水在沉淀池澄清后用污水泵排至主坝下游。及时清理灌浆施工产生的废水、废浆液，保持工作面整洁。工作面设排污沟和集水坑（井）,淤积物用人工装编织带搬出，用自卸车运输至至业主指定的位置进行处理。7.5.4通讯钻孔和灌浆施工通讯采用手机、对讲机或电话机。7.6钻灌设备岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-57.6.1钻孔设备根据工程的地质条件和孔向精度要求和钻孔形式及其入岩深度等参数，主坝的帷幕灌浆钻孔选用XY-2PC地质回转钻机，钻头采用金刚石钻头和硬质合金钻头。7.6.2灌浆设备灌浆采用JJS-2型搅拌机二次配浆，SGB6-10型灌浆泵灌注，CMS2008灌浆自动记录仪实时跟踪测记灌浆过程。7.7灌浆材料7.7.1水泥⑴根据施工图纸或监理人指示，选用灌浆用的水泥品种。用于帷幕灌浆的水泥强度等级不低于42.5。⑵帷幕灌浆水泥的细度要求通过80μm的方孔筛，其筛余量不大于5%。⑶施工过程中，按照监理人指示采用细水泥或超细水泥等特种水泥。⑷灌浆用的水泥符合规定的质量标准，并保持新鲜，不使用受潮结块的水泥，不使用出厂期超过三个月的水泥。7.7.2粘土用于水泥粘土浆的粘土料满足标准如表7.7-1。表7.7-1粘土质量指标粘粒含量塑性指数有机质含量砂含量＞40%＞20＜3%＜3%7.7.3灌浆用水灌浆用水符合JGJ63—2006的规定，拌浆水的温度不高于40℃。7.7.4掺合料经监理人批准，在水泥浆液中掺入粘性土、水玻璃等掺合料。各种掺合料质量符合相关规范要求，其掺入量应通过试验确定，试验成果报送监理人。7.7.5外加剂经监理人批准，在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或批岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-6准的其它外加剂。各种外加剂的质量符合相关规范要求，其最优掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定，试验成果上报监理人。所有能溶于水的外加剂以水溶液状态加入。7.8浆液配给及输送7.8.1制浆制浆材料必须称量，称量误差应小于5％。水泥等固相材料采用质量（重量）称量法。7.8.2浆液搅拌各类浆液搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，作好记录。7.8.3集中制浆⑴浆液温度保持在5℃～40℃，低于或超过此标准的视为废浆。⑵粘土浆采用专用机械制浆。如浆液量较少时，也可采用人工制浆，但土料应先在泥浆池内浸泡数小时，搅拌成浆，通过过滤筛清除大颗粒和杂物，灌浆前再通过35孔/cm2的过滤筛。⑶集中制浆站水泥搅拌机制备水灰比为1：1：3的粘土水泥浆，采用BW200/40灌浆泵配2″管输送至不同工作面。各灌浆地点测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调制使用。7.9灌浆试验7.9.1试验目的为了验证和优化灌浆参数，寻求合理的施工方法，在灌浆施工前进行各个参数的试验，推荐合理的施工程序、良好的灌浆施工工艺、合宜的灌浆材料、灌浆设备、钻孔设备等。7.9.2试验内容⑴土工试验：因工程所用粘土均为外购，对其进行必要的土工试验工作。土工试验项目包括以下几方面：①粘土颗粒分析；②土料的塑性指数；③土料的天然干密度；④土料的天然含水率；⑤土料的有机质和砂含量；⑥土料的湿密度；⑦土料的孔隙比；⑧土料的饱和度。岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程（合同编号：YCSK-SG-01）【技术文件】第7章7-7⑵浆液试验：灌浆试验开工前7天，编制详细的试验大纲，报送监理人审批。按监理人指示对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目试验：①浆液配制程序及拌制时间；②浆液密度或比重测定；③浆液流动性或流变参数；④浆液的沉淀稳定性；⑤浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间；⑥浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性；⑦监理人指示的其它试验内容。用于现场灌浆试验的浆液水灰比以及掺合料、外加剂等的品种及其掺量应通过浆液试验选择，试验成果报送监理人。灌浆试验结束后，对试验成果进行分析，并将试验的详细记录和试验分析成果报送监理人。⑶现场灌浆试验：灌浆作业开工前7天，编制详细的试验大纲上报监理工程师审批。①根据工程的建筑物布置和地质条件或监理人指示，选择地质条件与实际灌浆区相似的地段作为灌浆试验区。②根据灌浆工程施工图纸的要求或按监理人指示选定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等试验参数，并最终确定灌浆方法。③在每一灌浆试验区内，按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验检查灌浆的效果，整理分析各序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量等的试验资料，并将灌浆试验成果报送监理人。④不在帷幕灌浆线上进行灌浆试验。主要做以下二种试验：①灌浆孔布置方式试验：为取得有关灌浆孔正确布置的资料依据，以寻求用较少灌浆孔来达到预期效果的合理布置方式。②灌浆工艺试验：通过工艺试验，寻求在施工中应当采取的灌浆孔布置方式、灌浆孔深、灌浆压力、灌浆分段、灌浆材料、浆液稠度、浆液变换等技术参数。灌浆试验结果满足设计要求的帷幕厚度及帷幕透水率值小于5Lu。灌浆试验结束后，对试验成果进行分析，并将试验的详细记录和试验分析成果报送监理人。7.10帷幕灌浆7.10.1帷幕灌浆施工工艺帷幕灌浆施工工艺见图7.10－1。7.10.2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。所有钻孔的开孔位置与设计孔位误差一般不大于10cm，如特殊原因需调整孔位岳城水库除险加固工程主坝右岸防渗工程