导流明渠爆破开挖固结灌浆试验方案

1导流明渠开挖爆破先导孔固结灌浆试验方案1概况由于导流明渠边坡岩体破碎，裂隙发育，地下水丰富，在边坡开挖钻孔过程造成影响如下：①由于岩体破碎，裂隙发育，钻孔时易造成漏风，返风效果不好，从而影响钻孔排渣，降低钻孔速度，特别是预裂孔孔距较小，岩石裂隙导致孔位偏斜，影响尤为突出；②由于地下水丰富，钻孔时，排水对孔壁及孔口进行冲刷，石渣不易排出，易造成卡钻；同时对邻近孔进行冲刷，造成邻近孔报废；由于水压影响，乳化炸药无法完全装到孔底，极大影响爆破效果。③爆破后建基面达不到设计要求，需要进行二次开挖钻爆处理，严重影响了施工进度，制约了开挖强度。针对边坡岩体破碎、裂隙发育和地下水丰富等复杂地质问题，我部采取了很多措施：第一、将原来进场的四台液压钻机全部更换为高风压钻机，成孔后孔内仍然有很多石渣无法吹出，提钻后造成塌孔，孔深达不到设计要求，炸药无法正常装填，爆破后坑洼不平，影响到下步正常开挖施工，致使建基面和预裂面开挖效果差。第二、采取泥浆固壁，现场随着开挖高程降低，以及汛期降水的影响，地下水位上升，水压增大，多处孔内冒水严重，泥浆无法达到固壁效果。特别是由于孔内积水，炸药无法按照要求正常装填，同样严重影响开挖效果。第三、采取多台阶多层开挖方案，原设计15m高马道分两层进行开挖施工，虽然上述影响在一定程度上得以减小，但是增加了施工程序，限制了开挖爆破施工的强度和进度，与导流明渠月开挖强度达到60万m3的要求相去甚远。经过认真分析研究，我部认为制约钻孔效果的主要因素有两个：一是岩石破碎，造孔过程中漏风，岩屑无法吹出；二是地下水丰富，致使主要无法正常装填。为解决好上述两个问题，提高钻爆效率，保证施工进度，我部拟采取以下施工方案：首先采取CL351高风压钻机一次性造先导孔达到设计深度15m，先导孔间排距为6m×8m，梅花形布置，根据现场钻孔情况可以采取φ110钢套管跟进造孔。成孔后采取拔管器拔管，然后采用栓塞法自下而上分三段进行灌浆固结，每次灌浆高度5m。在固结2完成，解决了漏风和地下渗水的基础上，一次性钻15m深主爆孔进行爆破开挖，主爆孔间排距3m×4m，梅花形布置，以提高钻爆效果和加快施工进度。2先导孔固结灌浆试验为检验上述方案的可靠性，我部拟定于2010年9月1日在导流明渠0+270~0+300（EL626）开挖工作面进行现场生产性试验。2.1试验布置2.2.1场地平整为保证施工质量，在现场确定工作面后，采用反铲和推土机进行工作面清理平整，由测量人员按照设计布孔参数进行放线，采用白灰进行标识。2.2.2设备布置1、施工用电采用导流明渠现有的供变电系统就近架设。2、施工用水施工用水，采用导流明渠支护用水系统接软管至用水点。3、制浆站及输浆管路利用D40铁管、棉瓦、竹木板搭设临时制浆系统和外加剂平台，利用高压灌浆泵、砂浆泵进行输浆灌注。2.2试验参数确定因为没有类似工程经验可以参考，我部结合导流明渠边坡的渗水压力、地层的可灌性等因素，参照以往工程固结灌浆经验拟定参数如下：1、灌浆排数：多排先导孔灌浆；2、孔距：6.0米；排距8.0m。见《固结灌浆试验钻孔布置图》3、灌浆次序：先导孔Ⅰ序灌浆施工；34、灌浆压力：0.50～1.5Mpa，灌浆前不做压水试验；5、灌浆方式：孔口封闭、自下而上、间歇灌浆；图2-1自下而上灌浆法a—钻孔；b第一段灌浆；c-第二段灌浆；d-第三段灌浆；1、2、3—施工顺序6、孔深：15m；7、钻孔段次：全段一次性造孔。2.3试验施工1、钻孔设备利用CL351高风压钻机进行造孔。2、钻孔具体要求为：A、根据施工控制点，进行现场测量放点，每个孔都测放出来，并用标牌标注其桩号、孔号等，然后钻机到位进行钻孔，孔径φ110mm；B、孔位误差不大于5cm；C、一次全段造孔，孔深15m；D、由于地质条件的复杂性，造孔可考虑采取同心套管、偏心套管、直冲等不同工艺钻进。E、钻孔偏斜率应小于1.5%。43、灌浆处理技术（1）灌浆方法：采用孔口封闭、自下而上、间歇灌浆、控制流量灌注。循环式灌浆时，无论何时灌浆孔段内的浆液总是保持着流动状态，因而可最大限度地减少浆液在孔内的沉淀现象，不易过早地堵塞裂隙通道，因而有利于提高灌浆质量，射浆管必须深入灌浆孔底部，离孔底的距离不得大于50cm，当压力大于0.3MPa时，注入率宜控制在20L/min左右，当碰上特大漏浆时考虑先充填灌浆。（2）灌浆材料：灌浆用水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号不低于P.O32.5，所用水泥应保持新鲜无受潮结块，其细度为过0.08mm方孔筛的筛余量不大于5%，加灌外加剂控制液的数量视孔内升压情况和进浆量变化情况而定。细砂加入量视渗漏情况为水泥量的50%～200%。（3）浆液拌制：采用高速制浆机进行浆液拌制。拌制浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度。浆液温度保持在5～40℃。（4）灌浆次序：先导孔依次灌注。（5）浆液配合比为：考虑到灌注材料不能够污染有用料，采用以下配比，水泥：水：粘土+外加剂=1:0.5:0.4+水玻璃（3%~5%）。该灌注材料可以在后期砂石骨料加工过程中，通过粉碎过程及水清洗掉。（6）水灰比：采用3:1、2:1、1:1、0.6:1四个比级。浆液由现场配制，水泥以半包或包计，加水水量有水表控制，最后由比重计检查浆液浓度，每缸浆搅拌时间不小于2分钟。（7）灌浆压力：0.50～1.5MPa。（8）浆液变换：在灌浆过程中，浆液浓度的使用一般是由稀浆开始，逐级变浓，直到达到结束标准。过早地换成浓浆，常易将细小裂隙进口堵塞，致使未能填满灌实，影响灌浆效果；灌注稀浆过多，浆液过度扩散，造成材料浪费，也不利于结石的密实性。因此，根据岩石的实际情况，恰当地控制浆液浓度的变换是保证灌浆质量的一个重要因素。一般灌浆段内的细小裂隙多时，稀浆灌注的时间应长一些；反之，如果灌浆段中的大裂隙多时，则应较快换成较浓的浆液，使5灌注浓浆的历时长一些。灌浆浆液采用由稀至浓逐级变换：A、灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减小时，或当吸浆量保持不变，压力均匀上升时，灌浆应持续进行，不得改变水灰比。B、当某一级水灰比的吸浆量超过300L，灌浆压力及注入率均无明显改变时，浆液可加浓一级。C、当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。D、灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理。（9）灌浆结束标准：在规定压力下，当单位耗浆量不大于0.4L/min，继续罐浆10分钟可结束该段孔的灌浆。（10）特殊情况处理A、灌浆过程中出现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用表面封堵、低压、浓浆、限量、限流、间歇灌浆等方法进行处理。B、灌浆段注入量大而难以结束时，可采用灌注速凝浆液、水玻璃、加砂、特种外加剂等。C、灌浆中断：一个孔段的灌浆作业应连续进行直到结束，尽量避免中断。实际施工中发生的中断有两种情况：一是被迫中断，如机械故障、停电、停水、器材问题等；二是有意中断，如实行间歇灌浆，制止串冒浆等。发生前一种中断情况，应立即采取措施排除故障，尽快恢复灌浆。恢复时一般应从稀浆开始。如注入率与中断前接近，则可尽快恢复到中断前的浆液稠度，否则应逐级变浓。若恢复后的注入率减少很多，且短时间内停止吸浆，这说明裂隙因中断被堵塞，应起出栓塞进行扫孔和冲洗后再灌。有意待凝后的中断，之后应先扫孔至原深度后再进行复灌。6D、绕塞渗漏是指浆液沿着孔壁或基岩裂隙绕过灌浆塞渗漏到孔口外面来。在进行自下而上分段灌浆时，由于灌浆孔孔壁不圆整、岩石陡倾角裂隙发育或灌浆塞阻塞封闭不严等原因，浆液绕流到灌浆塞上面，时间一长，灌浆塞就会被凝固在孔里。当灌浆时发现浆液绕过栓塞从孔口流出时，应立即松开栓塞，并通过栓塞注水冲洗，直至孔口返出清水为止。如果孔径较大，灌浆塞位置不深、绕流出的浆液流量不大时，也可以在孔中下入水管至灌浆塞的上面，通水冲洗，直至灌浆结束。2.4灌浆试验成果报告在现场灌浆试验完成后，经整理分析灌浆施工过程和成果资料，形成灌浆试验成果报告，包含以下内容：1、工程概况与设计要求；2、灌浆工程完成情况；3、灌浆工程施工情况：包括施工布置、施工工艺、主要施工参数、特殊情况处理等；4、工程质量的控制和检验，包括材料的检验；5、灌浆成果资料，包括检测成果资料；6、对灌浆工程质量的评价；7、对重要情况或遗留问题的说明与建议。3资源配置按最高施工强度考虑，施工机械设备配置见下表。7施工机械设备配置序号设备名称型号单位数量备注1高风压钻机CL351台1柴油2高压灌浆泵100/100台13高速制浆机JZ-400台14搅拌机JJS-10台15空压机20m3/min台16潜水泵4KW台17拔管机BG-60台1备注：施工设备根据现场施工情况调整。4附图1、《固结灌浆试验钻孔布置图》。