溶洞处理灌浆施工方案

1同赣堤溶洞处理灌浆施工方案1编制依据（1）、施工设计图纸及设计说明（2）、参照前期溶洞生产性试验成果（3）、《水工混凝土施工规范》（DL/5144-2001）（4）、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-1994)（5）、《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T5100-1999)（6）、《水工混凝土试验规程》(SL352-2006)（7）、《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)备注：本方案作为现场施工依据或作业指导，如在施工中遇到与本方案未提及到的事项，如须调整需见监理工程师签证单或指示单为准。2工程概述2.1地质条件概况根据地质勘查资料，及设计图纸本工程溶洞有全填充式，半填充式或无充填式三种形式，灌浆施工范围内地层包括第四系冲残积层、下二迭系栖霞组灰岩和中碳系船山组白云质灰岩，第四系冲残积层：从上而下依次为人工填土、粘性土、全新统冲积层粘性土、砂土、砂砾石，中更新统冲残积砾质土、碎石土等。厚度17.7m~49.7m，底面高程（黄海高程）﹣2.7m~29.3m。下二迭系栖霞组灰岩：浅灰、灰白等色，微晶结构层状构造，矿物成分为方解石、白云石、石英、铁质等，夹白云质灰岩，岩溶发育一般以三至五层岩溶形式出现，岩溶顶界高程20.9m~﹣17.7m，底界高程18.0m~﹣40.2m，多为有充填物的岩溶，充填物以砂砾石为主，还有砾质土，含泥砾质土、粘土、砂土等。无充填物岩溶主要在桩号2+040，高程﹣19.0m~﹣21.2m，桩号22+160，高程﹣15.5m~﹣16.7m和桩号2+730等。桩号1+265~1+400、1+680~1+790、1+980~2+240、2+700~3+060四段岩溶发育，尤其1+980~2+240段受断层F102影响，岩溶强烈。桩号2+300处岩溶率达77%，单个岩溶厚度达29m。中石灰系白云质灰岩：灰白色，微晶结构，层状构造，矿物成分为白云石、石英、方解石、铁质等，夹灰岩，岩溶不发育。2.2溶洞处理灌浆工程量江西省峡江水利枢纽库区防护工程同赣堤桩号1+265~3+218溶洞处理工程，在防渗墙成槽后，于槽内吊装预置孔管材，然后浇筑防渗墙砼于是在防渗墙内形成灌浆孔和压水试验检查孔。灌浆孔间距2.1米，为单排，压水试验检测孔置于两灌浆孔之中。治理轴线长度1953m，灌浆孔共930个（试验区已施工9个孔），钻孔35000m。孔位编号见施工图纸，孔间距2.1m，钻孔孔位偏差不大于200mm，建议21个孔为一单元，在每个单元I序孔中选一个先导孔，先导孔灌浆应在其他Ⅰ序孔之前进行，先导孔与相邻I序孔垂直面上错开一层溶洞，则其它I序孔也可以施工；I序孔与相邻II序孔垂直面上错开一层溶洞，则II序孔也可以施工；孔深至设计溶洞处理底线。3施工布置3.1水、电系统（1）、施工用水采用潜水泵抽水，并在每3台钻机配备一台2m3的蓄水箱，每个制浆站配备一个2m3的蓄水箱，供水能力不小于70m3/h，出口水压不小于0.3MPa。（2）、施工用电采用系统供电，在桩号1+265~3+218已分布3台变压器（总负荷700千伏安）。整个施工现场设备使用负荷为500KW左右，施工段配置配电柜，并相隔100m左右配备一个空气开关，各施工机组3从空气开关接线到配电柜，再分配到各施工机械，由主电缆线接入，布线长度根据现场实际距离而定。3.2设备布置XU-300型回转钻机及XY-1A-6型地质钻机完成所有灌浆孔、检查孔的钻孔作业，同时在制浆站根据需要布置高速搅拌机、泥浆泵输送浆，在各灌浆点根据需要配备足够的灌浆泵、双层搅拌机及灌浆数据采集与处理系统自动记录仪等主要灌浆设备。3.3灌浆设备（1）搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液的类型和灌浆泵的排浆量相适应，保证能均匀、连续拌制浆液。高速搅拌机的搅拌转速应不小于1200r/min（2）灌浆泵的技术性能与灌注的浆液的类型、浓度应相适应。额定工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，压力波动范围宜小于灌浆压力的20%，排浆量能满足灌浆最大注入率的要求。（3）灌浆管路应保证浆液流动畅通，并应能承受1.5倍的最大灌浆压力。（4）灌浆泵和灌浆孔口处均应安设压力表。使用压力宜在压力表最大标值得1/4~3/4之间。压力表与管路之间应设有隔浆装置。（5）灌浆塞应与所采用的灌浆方式、方法、灌浆压力及地质条件相适应，应有良好的膨胀和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，并且易于安装和拆除。3.4制浆系统本工程采用集中制浆法制浆，拟设四个制浆站，根据施工进度安排布置在同赣堤沿线桩号1+515、2+015、2+515、3+015。每个制浆站安装2个水泥储存罐，安设2台NJ-600型高速搅拌机制浆，2台JJS-2A立式双层普通搅拌机储浆，2台BW-200/40型泥浆泵，以及供水、输浆管路系统。制浆站规模为1000L/min。通过输浆φ25~4φ50支管将浆液送至各灌浆点。集中制浆站制备水灰比为0.5:1的纯水泥浆液，输送浆液流速为1.4~2.0m/s，各灌浆点测定来浆密度，并根据各灌浆孔段所需要的灰比调制后使用。在灌砂浆时，砂浆在灌浆孔现场根据需要进行拌制。3.5施工中的排水、排污将废水、废浆汇集引入到附近低洼处集水坑内；在施工场地周围布置挡水埂，使废水、废浆集中，用潜水泵引出坝外。4施工顺序及程序4.1施工顺序灌浆施工顺序为：先进行防渗墙浇筑，待防渗墙达到一定强度后进行溶洞灌浆。4.2施工程序防渗墙成槽后→孔位放样→预埋孔口管→砼浇筑→灌浆钻孔→孔内阻塞→压水实验→灌浆→逐段施工→封孔→质量检查5具体施工工艺5.1灌浆钻孔防渗墙砼达到龄期后，进行先导孔（在I序孔中选），其次I序孔、II序孔（在垂直面上错开一层溶洞）、分序进行施工。单管钻具，金刚石（钻岩石层时）或复合片（钻岩溶砂砾石充填物时）钻头，开孔孔径Φ110~Φ75，终孔孔径Φ91~Φ75，分段钻进成孔。基岩钻进不分段，至钻入岩溶充填物层一定厚度后而止。根据前期灌浆试验区钻孔情况岩溶充填层成分复杂，钻进难度大；小岩溶可一次穿透；较大规模岩溶充填物松散透水，不易成孔，往往取钻后孔壁大部分垮塌，只有灌浆处理才能向下有效钻进，因此钻进段长小，段次多，有时段5长只有数十厘米，少数溶洞段须多次灌浆处理才能钻成。钻进达到设计要求深度且未见岩溶时即行终孔。（1）、孔距溶洞灌浆为单排，灌浆孔孔距为2.1m。溶洞灌浆检查孔位置可在基本孔之间布置，孔数为基本孔的5%~10%。（2）、孔深灌浆孔深达到设计图纸的溶洞处理底线，检查孔深度比所在检查部位的灌浆孔深度少1m。（3）、孔径溶洞灌浆孔孔径为φ110~φ75，灌浆检查孔孔径为φ91~φ75。5.2先导孔和检查孔钻孔取芯（1）、灌浆先导孔、检查孔应予钻取芯样及装箱保留，基岩段岩芯取获率不小于80%。普通灌浆孔不采取芯样。（2）、对先导孔、检查孔钻取芯样应进行系统管理和有效保存，待工程竣工后统一移交管理单位。5.3灌浆前压水某一孔段钻进时孔口无返水，则不需做压水试验，直接进行灌浆；如钻进中孔口有返水，则对岩溶段进行简易压水，压水结果q≤5lu时则可不注浆，直接向下钻进，若q＞5lu则注浆后再钻进。5.4灌浆后检查孔压水（1）、压水的试验方法采用单点法（一个压力值），压水试验的压力应不大于灌浆施工时该孔段所使用的最大灌浆压力的80%，将压力调到规定数值，在注入率保持稳定后，至少进行4次注入率的测量，在稳定压力下每3min~5imn测度一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值10%。或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。6（2）每次压水试验所必须的数据，包括孔号、段长、压力表的高程、地下水位的高程、压水压力、流量、压水时间和单位吸水量、试验日期等。5.5灌浆（1）、灌浆材料①水泥：采用P.C32.5复合硅酸盐水泥，细度要求通过80um方孔筛余量不大于5%。②水：现场灌浆用水均采用抽取洁净河水至施工部位直接使用。③砂：采用质地坚硬的天然砂，粒径不宜大于2.5mm，细度模数不宜大于2.0，含泥量不宜大于3%；（2）、制浆①制浆材料称量制浆材料必须称量，称量误差应小于5%。水泥等固相材料应采用质量（重量）称量法。②浆液搅拌各类浆液必须均匀搅拌，测定浆液密度并作好记录。纯水泥浆液的搅拌时间：使用普通搅拌机时，不小于3min，使用高速搅拌机时，不少于30s。浆液在使用前过筛，从开始制备至用完的时间应小于4h，超过4h则视为废浆。③集中制浆集中制浆站制备水灰比0.5:1的纯水泥浆液，输送到各灌浆部位再调配测定来浆密度，并根据各灌浆点的需要调到所需水灰比。对灌砂浆的孔段，水泥砂浆在施工现场拌制。浆液温度保持在5-40℃，低于或超过此标准的视为废浆。如采用砼灌注的孔段（岩溶、空洞），则采取外购商品砼。④输浆7输浆时应保证输浆管路中畅通，避免水泥浆在管中沉积。输浆压力不宜过高，输浆管路尽量平整、光滑、转弯半径不能太小，过流断面不得产生突变。输送浆液流速为1.4~2.0m/s。（3）、灌浆方法A、溶洞处理的方法①对于充填物以砂砾石为主或夹砂土、粉细砂或砾石被砂土、粘性土包裹组成复杂的岩溶，灌注纯水泥浆，水灰比根据现场漏量确定。②对于半充填或有充填物砾石较大松散的溶洞灌注水泥砂浆→纯水泥浆；③对于大体积无充填物的溶洞（重新钻孔孔径为Φ150），采用砼输送泵进行灌注C15细石砼。灌注结束后再灌注纯水泥浆。B、溶洞灌浆按分序加密，分段施灌的原则进行。先施工Ⅰ序孔，再施工后序孔。其中灌浆采取自上而下、分段阻塞、孔内循环的灌注方式施工。C、灌浆采用自上而下分段循环法进行施工，每段长度根据溶洞大小及钻孔成孔确定段长（最大不大于5米）。溶洞灌浆时，首先进行上部砼防渗墙与下部岩面接合部位的灌浆并待凝12小时，其它孔段灌浆结束后不用待凝，但在地质条件复杂的溶洞、破碎带的地区灌浆后要待凝，待凝时间根据实际情况来定。灌浆时灌浆塞塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌。（4）、灌浆压力一般应尽快升到设计压力但注入率大的孔段可采用分级升压；其I序孔的灌浆压力不大于0.4MPa，后序孔的灌浆压力不大于0.5MPa。灌浆压力表应安装在回浆管路上，并配有油浆隔离设备，灌浆时以指针摆动的平均值作为控制压力的标准。（5）、浆液水灰比8①浆液水灰比按灌浆试验确定的参数执行，浆液由稀到浓逐级变换。浆液水灰比可采用2:1、1:1、0.8:1或0.5:1共四个比级，开灌水灰比可采用2:1比级。②当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。③当某一级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，更换浓一级水灰比浆液灌注，当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。④灌浆过程中，灌浆压力（突然掉压）或注入率（突然增大）改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理。⑤必要时可灌注水泥砂浆，水泥砂浆配合比采用水：水泥：砂为1：1：0.8，砂采用质地坚硬的天然砂，粒径不宜大于2.5mm，细度模数不宜大于2.0，含泥量不宜大于3%；⑥灌浆过程中应定时测记浆液比重，必要时应测记浆液温度。⑦灌注砼：砼粗骨料（﹤20mm），坍落度18~22cm，扩散度33~35cm。（6）、特殊情况处理A、大耗浆量孔段处理当采用最浓一级浆液灌浆，吸浆量很大（﹥30L/min）且无压力或压力很低，耗灰量又大于2t时，就采用限流灌注，使流量控制在20L/min左右；当该灌段总耗灰量超过5t而吸浆量和压力仍无明显改变时，就采用间歇灌浆，间歇时间不超过30min，每次间歇灌浆耗灰量限3t，间歇2次灌注后仍无明显效果即停灌待凝24h后扫孔复灌。B、灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，应一泵一孔同时进行灌浆。否则应塞住串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，在对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆。C、灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：9①应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，然后恢复