大坝帷幕灌浆及充填灌浆施工方案

大新县派林水库除险加固工程大坝帷幕灌浆及充填灌浆施工方案审核：付俊杰编制：陆伟广西越海建设工程有限公司大新县派林水库除险加固工程项目经理部二○○八年七月二十日本工程大坝灌浆坝基线以下5米采用防渗帷幕灌浆，灌注纯水泥浆，坝基以上为土坝充填式灌浆，在坝坡上桩号0-020～0+162布置单排灌浆孔，，孔距2.0米。灌浆材料：水泥粘土浆(砂含量10～30%，粉粒含量30～50%，粘粒含量20～30%)，水泥掺入量为15%。灌浆施工次序：采用逐渐加密法，即沿轴线每隔20米先钻一个先导孔，了解地质状况，然后进行第一次序孔灌浆，再进行第二次序孔灌浆，再然后进行第三次序孔钻孔灌浆。施工方法：帷幕灌浆采用直自下而上进行，灌浆压力400～500Kpa。充填式灌浆采用分段灌注方法，由下而上，下套管分段灌注，段长5～10米。浆液稠度先稀（容重1.3g/cm3）后稠（容重1.6g/cm3）,采用少管多复方法。灌浆压力由小到大，孔口最大灌浆压力为50kPa。一、机械设备和人员钻孔机械采用1台套液压回转钻机，1台套灌浆泵，1台套水泥搅拌机，水泵4台。钻孔灌浆专业施工人员8人。二、钻孔和灌浆灌浆工艺流程图如下：1、测量布孔按设计图纸测量放出灌浆孔轴线，确定起始孔从坝右开始，从右坝端用钢卷尺量出4米为第一个孔，然后用钢卷尺在孔位轴线上放出各孔位，并用木桩灌浆终灌封孔检查孔施工布孔管路准备钻机就位造孔备料制浆清理现场在地面上标明孔位写上孔号。所有钻孔按施工放样图纸统一编号，并注明施工次序。2、灌浆材料准备及制浆2.1灌浆材料（1）本次帷幕灌浆采用纯水泥浆，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，其细度要求通过6900孔/cm2标准筛余量少于5％。用于灌浆工程的水泥材料的生产（或出厂）指标及检验资料报送监理人审查批准。（2）本次充填灌浆采用水泥粘土浆，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，其细度要求通过6900孔/cm2标准筛余量少于5％。粘土采用砂含量10～30%，粉粒含量30～50%，粘粒含量20～30%粘土。用于灌浆工程的水泥材料的生产（或出厂）指标及检验资料报送监理人审查批准。（3）水：灌浆用水直接引用水库里的水。2.2制浆（1）制浆材料经过称量，称量误差小于5%。（2）浆液采用专用机械制浆，搅拌均匀并测定浆液密度。（3）浆液各项指标按设计要求控制。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。灌浆过程中浆液容重和输浆量应每小时测定1次并记录，浆液的稳定性和自由析水率10天测1次，如浆料发生变化，应随时加测。使用普通搅拌机时，应不少于3min;使用高速搅拌机时，应不少于30s。浆液存放时间：当环境温度10℃以下时，不超过5h;当环境温度10℃以上时，不超过3h;3、施工机械选用和灌浆试验3.1钻孔设备钻孔机械采用1台套油压回转钻机钻进，配备足够长度的钻杆和岩芯管。3.2灌浆设备（1）用2台套以上的灌浆泵和水泥浆搅拌机。（2）搅拌机的转速和拌合能力分别与所搅拌浆液类型及灌浆泵排浆量相适应，并能保证均匀、连续地拌制浆液。（3）灌浆泵性能与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力大于最大灌浆压力的1.5倍，并有足够的排浆量和稳定的工作性能。（4）灌浆孔口处安装压力表。（5）水泵的工作压力保证在所有压力下都有足够的供水量。3、钻孔（1）灌浆的钻孔机械采用油压回转钻机钻进，钻孔直径110mm。布孔完成验收合格后，可进行钻机安装就位准备工作，钻机安装主轴要求垂直，开孔钻头对准孔位、偏差不得大于10cm，钻机安装用水平尺校正水平度，有斜度时用方木垫平，确保垂直开孔钻进。钻孔的孔位、深度、孔径和钻孔顺序等按施工图纸要求执行。钻孔顺序与灌浆顺序相应，先施工Ⅰ序，后施工Ⅱ序，并遵循分序加密的原则，同一个孔钻孔也按灌浆程序分段进行。钻进过程中随时用水平尺校正立轴的垂直度，保证钻孔孔斜率不大于2％孔深，钻孔应用干法造孔，不得用清水循环钻进。（2）钻孔时及时填写钻孔班报表，对岩层、岩性以及孔内情况作好详细记录，钻进结束等待灌浆或结束灌浆要等待下一段钻进时，孔口用木塞盖口、妥加保护。4、灌浆方法和灌浆方式（1）帷幕灌浆采用直自下而上循环式进行，射浆管距孔底不大于50cm。（2）充填式灌浆应采用分段灌注方法，由下而上，下套管分段灌注，段长5～10米。浆液稠度先稀（容重1.3g/cm3）后稠（容重1.6g/cm3）,采用少管多复方法。灌浆方式采用纯压式灌浆。灌浆开始先用稀浆，经过3～5min后再加大泥浆稠度。若孔口压力下降和注浆管出现负压（压力表读数为0以下），应再加大浆液稠度，浆液的容重按技术要求控制。在灌浆中，应先对第一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法。待第一序孔灌浆结束后，再进行第二序孔。每次最大灌浆量按设计要求控制，每孔灌浆次数不少于5次，两次灌浆间隔时间不少于5天。作好灌浆记录。5、灌浆压力和浆液变换（1）帷幕灌浆采用循环式灌浆，压力表安装在孔口回浆管上，灌浆压力400～500Kpa。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。帷幕灌浆浆液水灰比可采用8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、l:1、0.8:1、0.6:1、0.5:l等九个比级。开灌水灰比可采用8:l。帷幕灌浆浆液变换：（a）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。（b）当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。（c）当注入率大于30L／min时，可根据具体情况越级变浓。（2）充填式灌浆采用纯压式灌浆，灌浆压力最大50kPa，由小到大，逐渐增加，不得突然增加，更不宜施灌不久就增大到允许压力值。如果坝顶出现冒浆，应停止加压，查清原因加以处理。灌浆过程中，应维持压力稳定，波动范围不得超过5％。压力表安装在孔口进浆管路上，通过地下水位计算出灌浆压力符合设计压力，压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%，压力读数读压力表指针摆动的中值，摆动幅度宜做记录。灌浆压力的控制尽快达到设计压力，但注入率大时分级升压。灌浆浆液的浓度先用稀浆，经过3～5min后再加大泥浆稠度稀到浓，按设计水灰比逐级变换，。在坝体中灌浆，遇吸浆量大时，则先采用浓浆定量无压自重灌浆，然后稀浆有压复灌。6、灌浆结束标准和封孔方法（1）帷幕式灌浆采用自下而上分段灌浆法时，在规定的压力下，当注入率不大于0.4L／min时．继续灌注60min，灌浆可以结束。（2）充填式灌浆应采用分段灌注方法，由下而上，下套管分段灌注，当浆液升至孔口，经连续复灌3次不再吃浆时，即可终止灌浆。（3）帷幕式灌浆封孔采用压力灌浆封孔法。（4）充填式灌浆封孔在每孔灌完后，待孔周围泥浆不再流动时，将孔内浆液取出，扫孔到底，用直径2～3cm、含水量适中的粘土球分层捣实。8、特殊情况处理（1）帷幕灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。（2）帷幕灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。（3）帷幕灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：（a）低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；（b）浆液中掺加速凝剂；（c）灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。（4）充填式灌浆裂缝处理充填式灌浆应尽量避免坝面裂缝。（5）充填式灌浆冒浆处理一、坝顶和坝坡冒浆，应立即停灌，挖开冒浆出口，用粘性土料回填夯实。钻孔周围冒浆，可采用压砂处理，而后再继续灌浆。二、白蚁洞冒浆，应先在冒浆口压砂堵塞洞口，再继续灌浆。三、水下坝坡或土坝与其它建筑物接触带冒浆，可采用稠浆间歇灌注。（6）充填式灌浆串浆处理一、当第一序孔灌浆时，发现相邻孔串浆，应加强观测、分析，如确认对坝体安全无影响，灌浆孔和串浆孔可同时灌注，如不宜同时灌注，可用木塞堵住串浆孔，然后继续灌浆。当灌浆后期，相邻孔串浆，说明已形成连续的泥墙，可减少1次灌浆量。二、如浆液串入测压管或浸润线管，在灌浆结束后，再补设测压管或浸润线管。（7）充填式灌浆塌坑处理。在塌坑部位挖出部分泥浆，回填粘性土料，分层夯实。（8）充填式灌浆隆起处理。发现坝坡隆起时，应立即停灌，分析原因。如确认不是与滑坡有关的隆起，待停灌5～10d后可继续灌浆，并注意监测。（9）充填式灌浆机械故障处理一、缩孔卡钻，应以预防为主，改进钻具，将大钻头改为卡杆钻头。也可用倒链或打倒锤将钻杆拔出。二、灌浆泵不吸浆，应检查泵和吸浆管是否漏气和堵塞。前者应更换易损件，后者应疏通管道，严格泥浆过筛，提高浆液质量。三、压力表读数增大不进浆，说明输浆管堵塞，应先用水冲洗管路，同时严格泥浆过筛，保证浆液的合理指标。四、应采用有保护装置的压力表，以防失灵。发现压力表失灵，应立即更换。五、注浆管堵塞，应将其提起，用稀浆冲开。9、工程质量检查（1）帷幕灌浆工程质量检查一、帷幕灌浆质量检查应以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。二、帷幕灌浆检查孔应在下述部位布置：(a)唯幕中心线上；（b）岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；（c）注入量大的孔段附近；（d）钻孔偏斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影响的部位。三、帷幕灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10％。一个坝段或一个单元工程内，至少应布置一个检查孔。（2）充填式灌浆工程质量检查一、质量检查可以分为灌浆过程的中间检查和灌浆结束后的最终检查。前者是为灌浆质量控制而进行的阶段性检查，后者是为验收和鉴定提供依据。二、中间质量检查的主要内容包括：按设计要求检查布孔，造孔，工艺操作，浆液性能，综合控制情况，各孔终止灌浆达到的标准，灌浆中出现的问题和处理情况等。三、最终质量检查的主要内容包括：坝体内部的质量（泥墙厚度、密度、连续性、均匀性），坝面裂缝，浸润线出逸点，渗流量变化情况等。四、最终质量检查方法，主要是分析资料和进行观测，并配合钻孔，探井取样测定。钻探宜在灌浆结束1年后进行。五、质量检查应全面完整地搜集资料，及时准确地进行记录，作为工程验收的依据，并应归入技术档案。六、质量检查由灌浆施工单位负责进行。施工单位应提出质量检查报告，并应接受工程管理部门和设计部门的监督和抽样检查。