钻孔与灌浆施工

中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-112.3钻孔与灌浆施工12.3.1工程概况压力管道为φ3.0m圆形断面的埋藏管，总长801.076m，分为上平段（长170m，中心线高程为1744.48m）、斜管段（长354.149m）和下平段（长276.927m，中心线高程为1467.00m）三段，其中斜管段的倾角为70°。钻孔与灌浆的工程量分别为：回填灌浆4150m2，固结灌浆钻孔470m，固结灌浆470m，接触灌浆2440m2，帷幕灌浆钻孔420m，帷幕灌浆420m。12.3.2施工布置12.3.2.1制浆系统⑴因压力管道为圆形洞，且断面较小，布置制浆站不方便，我单位拟在9#支洞口、10#支洞口及蝶阀室支洞口各处布置一制浆站，制浆站搭设临时性水泥仓库，内安设2台1000L水泥浆液搅拌机和2台SGB6-10灌浆泵(输浆用)。蝶阀室支洞口制浆站负责压力管道上平段及部分斜段灌浆施工所需浆液的制备，9#支洞口制浆站负责压力管道内上、下部分斜段及中平段灌浆施工所需浆液的制备，10#支洞口制浆站负责压力管道内下部分斜段及下平段灌浆施工所需浆液的制备，各制浆站利用灌浆循环管路将浓浆液送至各工作面上。⑵集中制浆站统一制备水灰比为0.5：1的纯水泥浆液。制浆用的各种固相材料采用重量法称量，称量误差控制在小于5%范围内。浆液搅拌均匀，搅拌时间不少于3min。⑶集中制浆站在制浆过程中，使用NJ-1型泥浆比重计每30min测定一次浆液密度，各灌浆站每9min测定一次浆液密度，并作详实记录。⑷各施工面用浆从供浆循环管路就近接用。根据供浆的浓度在JJS-2型搅拌机内调制所需要的不同比级的浆液使用。12.3.2.2作业平台洞内进行钻孔和灌浆时，制作简易支架作为钻孔和灌浆施工作业平台，用脚手架管和马道板搭设施工平台。12.3.2.3风、水、电供应风、水、电原则上由工地风、水、电系统供应，施工时就近取用。压力钢管内设专线电缆并在起始端设置备用电源。12.3.2.4排水、排污钻灌施工时，在各具备条件的施工部位附近设置几道“U”形小型临时集中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-2水排污池，对施工中产生的废水、废浆、钻碴集中进行沉碴、净化处理后，弃至监理人指定地点。12.3.2.5通讯钻孔与灌浆施工通讯采用电话机和对讲机。12.3.2.6施工时间安排各部位的灌浆不占用控制工期，主要利用其它施工间隙穿插进行。如压力钢管混凝土衬砌分段浇筑，待混凝土衬砌达到一定强度后，在不影响其施工的情况下(两工作面能够相距一定距离)进行灌浆施工。12.3.3钻灌设备12.3.3.1钻孔设备固结灌浆用XY-2PC地质回转钻机配合CIR冲击器进行钻孔，回填灌浆用YT-28手风钻钻孔，压力管道上平段帷幕灌浆孔用XY-2PC地质回转钻机进行钻孔。12.3.3.2灌浆设备采用JJS-2型搅拌机配浆，BW200型灌浆泵输浆和灌注，GJY-Ⅲ型灌浆自动记录仪实时跟踪测记灌浆过程。12.3.3.3主要施工机械设备主要施工机械设备见表12.3-1。12.3.4灌浆材料⑴水泥：用于裂隙、回填和固结灌浆的水泥标号不低于P.O.42.5，用于钢衬接触灌浆的水泥标号不低于P.O.52.5，灌浆施工用水泥必须符合规定的质量标准，受潮结块或出厂期超过三个月的水泥不得作用。⑵水：制浆施工用水应符合《混凝土拌和用水标准》JGJ63－89的用水要求，温度不得高于40℃。⑶掺和料和外加剂：经监理人批准可在水泥浆液中掺入质量符合SL62－94第2.1.6条规定要求的掺合料，质量符合SL62－94第2.1.7条规定要求的外加剂。其掺入的种类和掺入量通过灌浆试验确定。12.3.5阻水帷幕灌浆12.3.5.1工程量及施工原则压力管道阻水帷幕灌浆工程量为420m。阻水帷幕孔在压力管道上平段进口处位置，共3排，排距1～3m，每排7孔，每孔深度20m，梅花型布置。中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-312.3.5.2灌浆孔位测量放线⑴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。⑵帷幕分三序孔施工，施工按先Ⅰ序，再Ⅱ序进行后Ⅲ序进行。12.3.5.3灌浆孔钻孔⑴帷幕灌浆孔采用XY-2PC地质回转钻机造孔。孔径Φ75mm。钻机安装平整稳固，孔位偏差不大于10cm。钻孔前按监理指示埋设孔口管，钻孔方向按施工图纸要求确定，钻孔时保证孔向准确。⑵灌浆孔的施钻按灌浆程序分序分段进行。⑶在钻进的过程中，合理的控制转速和给压，并用KXP-1测斜仪测斜。所有帷幕灌浆孔均进行全孔测斜，钻孔测斜每5～10m量测一次。如发现孔斜超过要求时及时纠正，纠偏无效时，按监理人的指示报废原孔，重新钻孔。12.3.5.4钻孔冲洗⑴钻孔冲洗采用压力水。裂隙冲洗采用风水联合冲洗。冲洗压力为灌浆压力的80%，若超过1.0Mpa时，采用1.0Mpa。风压为灌浆压力的50%，且不超过0.5Mpa。⑵裂隙冲洗应冲至回水澄清后10min结束，且总的时间应满足单孔不少于30min，串通孔不少于2h。对回水达不到澄清要求的孔段，应继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。12.3.5.5压水试验压水试验先导孔采用“简易压水”，其它孔段采用“五点法”压水试验。12.3.5.6灌浆⑴灌浆采用自上而下分段灌浆法。灌浆方式为循环灌浆。灌浆采用自动记录仪记录灌浆参数。⑵灌浆压力采用灌浆试验确定的或按监理单位批准的压力。⑶浆液配比采用试验确定的浆液或监理单位批准的浆液配比。浆液变换原则同固结灌浆。⑷每个帷幕孔终孔后进行钻孔验收。钻孔验收后才能进行终孔段灌浆并封孔。⑸在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆结束。中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-4⑹帷幕灌浆采用“分段压力灌浆封孔法”。12.3.5.6质量检查帷幕灌浆质量检查采用压水试验，质量评定以压水试验成果为主，结合钻孔取岩芯资料、灌浆记录和测试成果评定。帷幕灌浆的封孔检查按监理单位要求进行。12.3.6回填灌浆12.3.6.1施工原则⑴回填灌浆在衬砌砼达到70%设计强度后进行，在预埋管中钻孔。⑵在压力钢管上预留回填灌浆孔并预埋ф50mm的钢管，回填灌浆在预埋管中钻孔，孔深深入岩石10cm。预埋管中钻孔采用YT28手风钻。⑶回填灌浆由底处向高处推进，回填灌浆按区分为两序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，后序孔应包括顶孔。12.3.6.2灌浆⑴回填灌浆的压力按监理工程师的指示。一序孔可灌注水灰比0.6(或0.5):1的水泥浆，二序孔可灌注1:1和0.6(或0.5):1两个比级的水泥浆。空隙大的部位灌注水泥砂浆，掺砂量不大于水泥重量的200%。⑵回填灌浆在规定压力下，灌浆孔停止吸浆，并继续灌注5min即可结束。⑶回填灌浆因故中断，及早恢复灌浆，中断时间大于30min，设法清除至原孔深后恢复灌浆，此时若灌浆孔仍不吸浆，经监理人批准后重新就近钻孔灌浆。⑷灌浆结束后，灌浆结束后用丝堵加焊或焊补法封孔。焊后用砂轮磨平。12.3.6.3质量检查回填灌浆质量检查在该部位灌浆结束7天后进行。检查孔为灌浆孔总数量的5%。回填灌浆质量检查方法采用钻孔注浆法。检查孔钻注浆结束后，灌浆结束后用丝堵加焊或焊补法封孔。焊后用砂轮磨平。12.3.7固结灌浆12.3.7.1施工原则固结灌浆在回填灌浆结束7天后进行。按分序、分段的原则进行施工，排距2.5m，灌浆孔深入基岩2.5m。12.3.7.2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中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-5孔号和孔序。12.3.7.3灌浆孔钻孔⑴采用XY-2PC地质回转钻机配合CIR冲击器钻孔。⑵钻机安装平整稳固，保证孔向准确。⑶灌浆孔的施钻按灌浆程序，分序分段进行。12.3.7.4抬动观测装置安装与抬动变形观测12.3.7.4.1抬动变形观测安装抬动变形观测安装按标准程序安装。12.3.7.4.2抬动变形观测在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆施工过程中均进行抬动监测。采用千分表或百分表观测抬动变形值，要求抬动变形允许值小于0.1mm。12.3.7.5钻孔冲洗采用压力水或风水联合冲洗，直到回水清净为止。冲洗水压力为灌浆压力的80%，若大于1Mpa时，采用1Mpa；冲洗风压采用50%灌浆压力，压力超过0.5Mpa，采用0.5Mpa。12.3.7.6灌浆前压水试验在裂隙冲洗后进行，采用单点法。试验孔数不少于总孔数的5%。12.3.8接触灌浆12.3.8.1施工原则压力管道接触灌浆采用预埋管法施工。埋管的外围混凝土凝固后，进行压力管道回填灌浆前，旋开孔塞，旋上保护圈，防止钻孔时打坏螺纹。压力管道回填灌浆后，堵塞混凝土中的灌浆孔，不得有渗水进入，然后进行接触灌浆。12.3.8.2灌浆⑴采用循环灌浆法。单排作一序孔，双排作二序孔。一序孔灌浆时，二序孔作排气孔兼出浆孔。二序孔灌浆时，留顶上一孔排气及出浆。⑵在灌浆过程中严格控制进浆压力，并在灌浆孔旁设置变位计，观测钢管变位，防止管壁失稳。⑶浆液水灰比采用（1~0.45）：1（重量比）。缝隙越大，浆液越浓，二序浆液较稀。⑷灌浆自低处孔开始，待各高处孔分别排出浓浆后，依次将其孔口阀关闭。同时记录各孔排出的浆量和浓度。中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-612.3.8.3结束标准在规定的灌浆压力下，最大浓度浆液停止吸浆5min后可停灌。12.3.8.4封孔用丝堵加焊或焊补法封孔。接触灌浆后，旋下保护圈，清除灌浆孔中杂物，旋上孔塞及防渗石棉，烤干预留焊缝坡口，以补强板作外层垫板，封焊灌浆孔，并磨平过高的余高及飞溅物等残迹。12.3.9压力管道钢衬接触灌浆12.3.9.1施工原则压力管道钢衬接触灌浆在回填灌浆结束后进行。灌浆采取钢衬上预留灌浆孔和现场布孔方案相结合的方式，孔径不小于12mm。预留孔要有丝扣，并在该孔处钢衬外侧补焊补强钢板，并在补强钢板上抹油。压力钢管接触灌浆布孔除制作钢管时的预留孔外，灌浆前还根据现场锤击检查情况进行布孔。每个独立的脱空区根据脱空面积大小至少布置2个灌浆孔，高处和底处都应有孔。现场布孔方案需在已埋设的钢管上加钻灌浆孔，应经监理人批准。⑴灌浆前用小于灌浆压力的风检查缝隙串通情况，吹除空隙内的污物和积水。并用稍高于灌浆压力的水（压力不高于钢管抗外压的安全压力）挤开补强板与混凝土间的缝隙。⑵灌浆压力采用设计压力值。也可根据钢管壁厚、脱空面积大小和脱空程度等实际情况确定，但不大于0.1MPa。⑶灌浆浆液水灰比采用1:1、0.8:1、0.6(或):1、0.45:1四个比级，根据情况加入减水剂。⑷灌浆采用循环灌浆法，单排孔作一序孔，双排孔作二序孔。一序孔灌浆Ⅱ序孔排气，二序孔灌浆时，顶上孔排气。从底处孔开始，待较高处孔分别排出浓浆后，依此将其孔口阀门关闭，同时记录各孔排出浆量和浓度。灌浆时在灌浆孔旁设置变位计，观测钢管变位，防止管壁失稳。⑸在规定的压力下，最大浓度浆液停止吸浆5mm后即停灌。⑹灌浆结束后用丝堵加焊或焊补法封孔。焊后用砂轮磨平。12.3.9.2质量检查灌浆结束后3~7d后，由我单位质检人员会同监理人采用锤击法进行灌浆质量检查，其脱空范围和程度应满足施工图纸的要求。若不合格采用磁座钻钻孔灌注处理至监理人认为合格为止。中国水利水电第五工程局第12章压力管道施工方法7-712.3.10蜗壳接触灌浆蜗壳接触灌浆方法同压力管道接触灌浆。12.3.11特殊情况处理在灌浆过程中出现冒浆、漏浆、串浆灌浆中断、孔口涌水、回浆变浓、吸浆量大等特殊情况时，按SL62-94第3.8节的要求进行处理，同时将处理措施报送监理审批。表12.3-1主要施工机械设备表设备名称规格及型号单位数量备注地质回转钻机XY-2PC台4手风钻YT-28台18搅拌机1000L台6分别布置在9#支洞、10#支洞与蝶阀室支洞口制浆站灌浆泵SGB6-10台6搅拌机JJS-2台8灌浆泵BW200台8磁座钻台8灌浆记录仪GJY-Ⅲ个8测斜仪KXP-1个7泥浆比重计NJ-1