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    施工工法工艺之地基基础工程-接触灌浆及帷幕灌浆

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    施工工法工艺之地基基础工程-接触灌浆及帷幕灌浆

    1、接触灌浆及帷幕灌浆接触灌浆及帷幕灌浆 第第1 1章章 总体方案总体方案 桩号0+0500+250 段接触灌浆及桩号1+2501+400 段帷幕灌浆的总体方案均拟定为孔口 封闭、孔内循环自上而下分段灌浆方案。 接触灌浆分两序施工,先施工序孔,其间距为3.0m,相邻序孔施工完毕后施工其间的 序孔,最终灌浆孔间距为1.5m。帷幕灌浆施工次序为先施工上、下游排,后施工中间排。同 排帷幕灌浆分两序进行,最终孔间距为3.0m。 第第2 2章章 施工工艺流程施工工艺流程 单孔灌浆施工工艺流程 见图4.1-1。 图 4.1-1 接触灌浆施工工艺流程 第第3 3章章 施工方法施工方法 第第1 1节节 主要设备配

    2、置主要设备配置 本项目的施工机具计划按“两机一泵”进行配置,即一个机组的施工设备由两台地质钻机、一 台高压灌浆泵和其它必要的设备(灌浆自动记录仪、高速制浆机、低速搅拌机等)组成。 (1) 地质钻机:选用XY-和SGZ-A 型钻机,其特点是搬迁灵活,适用于金刚石和硬质合金钻 进,钻杆加卸方便并能保证成孔质量。 (2) 高压灌浆泵:选用SNS100/10 型灌浆泵,三缸往复式泵,运行状态好,压力平稳。额定压 力10.0MPa,最大排量100L/min。 (3) 高速搅拌机:选用ZJ-400 型高速搅拌机,搅拌轴转速1200r/min 以上,最大制浆能力10 15m3/h,适用于拌制改性水泥、普通水

    3、泥浆。 (4)立式双桶低速搅拌机,单桶储浆量 200L,搅拌轴转速 50r/min。 第第2 2节节 钻孔钻孔 (1) 钻孔方法 采用水泥膨润土浆液护壁、回转钻进的方法施工。根据地层情况,选用金刚石钻头或硬质合金 钻头钻孔。 护壁浆液配比为1:2:12(水泥:粘土:水), 如孔壁不稳, 有坍塌、 掉块现象, 则改用1:2:10 或 1:2:8 的浆液,塌孔现象消除后,可换回原配比浆液。 采用金刚石钻头钻进时,其钻头与扩孔器的胎体硬度和金刚石浓度、品级选用适应坝体盖板 混凝土和坝基灰岩的级别。 采用硬质合金钻头钻进时,使用大八角柱状合金加工的可取芯钻头或全断面钻头,后者可提 高不取芯钻孔的钻进效

    4、率。 (2) 取芯方法 先导孔和质量检查孔均要求采取岩芯。拟采用单动双管钻具采取岩芯。 (3) 钻孔直径和深度 灌浆孔的开孔直径为110mm,钻进至非灌段底板以上2.0m,然后换91mm钻头钻进至灌浆段顶 板,镶铸89 孔口管后孔径改为75mm。所用孔径的大小,除应能满足设计要求,还应为处理钻孔 事故保留一级孔径。钻孔终孔深度以达到施工详图中要求的深度为准。分段钻孔的长度按表4.1-1 及表4.1-2 执行。 表4.1-1 接触灌浆分段钻孔长度 以上分段长度可能在施工中根据实际情况调整。 (4) 孔斜测量 钻孔孔斜率按不大于1%控制,此要求是较为严格的。因此,施工中必须对钻孔孔斜进行严格的 控

    5、制。此种控制除了应采取合理可行的防斜、纠偏措施以外,还将采用高精度测斜仪随时测定实际 钻孔轨迹和偏斜情况。为满足此项要求,我们拟采用DUZDUZ- -D D 型多点照相测斜仪完成此工作。 此测斜仪引进了美国Eastman 公司的先进技术,具有精度高、抗干扰性和防震性好、操作简便、 照片记录清晰、易读和可连续操作等一系列优点,其性能明显优于其它测斜仪器。 DUZ-D 型多点照相测斜仪的精度为:方位角0.5,顶角0.2。 测斜的段长一般为 5.010.0m,可以全孔一次进行,也可根据施工情况一孔分多次测斜。 第第3 3节节 钻孔冲洗钻孔冲洗 为了提高灌浆效果,钻孔结束后采用大泵量冲洗液冲孔的方法,

    6、使用护壁浆液冲洗孔内钻 渣,直至回浆中没有明显钻渣为止。 第第4 4节节 浆液制备浆液制备 (1) 制浆材料 水泥:采用大型水泥厂生产的新鲜无结块42.5MPa 普通硅酸盐水泥,应满足国标GB 2001999 的各项指标要求。 粘土:采用当地产优质粘土,塑性指数大于17,粘粒含量不低于40%。 (2) 浆液制输 选用2m3 低速搅拌机搅拌粘土浆,搅拌好的粘土浆输送至ZL-400 型高速搅拌机按配比加水拌 匀,然后加入水泥搅拌30s 以上。制浆站均布置在背水坝坡上,施工中根据实际情况,考虑设置浆 液中转站。 (3) 浆液质量控制 在制浆站旁,设置现场浆液试验室,由试验员对浆液密度、温度、析水率、

    7、粘度、搅拌时间等 进行检测和记录,据此控制浆液质量。 第第5 5节节 孔口管镶铸孔口管镶铸 用110mm 钻头钻进至灌段顶板以上2.0m 高程后,换用91mm 钻头干钻至灌浆段顶板, 起钻后,下设89mm 钢管(丝扣连接)至孔底,然后向钢管和110 钻孔之间的间隙填入细砂粒 ,并适当加水使之密实,即完成灌浆管的镶铸,可进行以下灌浆段的钻孔和灌浆等工作。 第第6 6节节 灌浆灌浆 (1) 灌浆机具配置 灌浆过程和数据记录系统 拟采用我局与天津大学研制的J31J31- -D D 型多路灌浆监测系统。该系统已在小浪底、三峡水利枢纽 和李家峡水电站等灌浆工程中成功应用。利用该系统,可以自动记录和监控灌

    8、浆全过程,能提高操 作和检查人员的工作效率,并能提供可靠而完整的资料以供灌浆效果评价,尤其有利于保证灌浆质 量。 J31-D 型多路灌浆监测系统(见图4.1-2)由计算机、多路信号采集仪、压力和流量传感器、信号 输送电缆、抗干扰电源和多路灌浆数据处理软件GJ3.0 组成。此系统用计算机可以自动采集灌浆压 力和流量等灌浆参数;由技术人员在现场控制室内实 时监测和控制灌浆施工情况,并可通过显示屏随时调阅任一机组灌浆过程的历史和当前情况,既 可实时显示时间t、压力P、注入率F 和注入浆量V、灰量C 等参数,也可调阅任一灌浆孔段的Pt、 Ft、Vt、F/Pt、F/PC、PC 等六种过程曲线,并可通过打

    9、印机打印上述成果和数据。 考虑本工程的施工条件,拟在现场设置控制室,一个控制室配一套系统,每套系统管理14 台 灌浆泵。 旋转式孔口封闭器 为我局自行研制的产品,使用此封闭器,可实现孔内注浆管边旋转边注浆,无需降压,从而避 免了常常发生的铸管事故。 (2) 灌浆方法 采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆法。射浆管的直径为4250mm,管底口距孔底 不大于50cm。 (3) 灌浆压力 灌浆压力拟按表4.1-3 及表4.1-4 控制,施工中可能根据实际情况调整。除第一段外,压力应在较 短时间内升到设计规定值。如开始时由于吸浆量过大等原因不能立即升到设计压力,则保证在正常 操作条件下尽快达到设计

    10、压力。 (4) 浆液配合比 第一段灌注水泥浆液, 配比分2:1、 1:1 和0.5:1(水:灰)三个比级; 以下各段灌注水泥粘土浆液, 配合比(水泥:粘土:水)采用1:2:10、1:2:8、1:2:6、1:2:4 和1:2:3 五个比级。灌浆浆液浓度遵循 由稀到浓的原则逐级改变。实际施工时将按以下要求控制: 灌浆时,当灌浆压力保持不变,吸浆量均匀减少,或者吸浆量变化不大而灌浆压力均匀升高 时,不得改变配合比; 当某一比级浆液的累计注入量已达300L 以上,但灌浆压力和吸浆量变化不明显时,可改浓 一级灌注; 当注入量大于30L/min 时,可越一级变浓; 当采用最浓级浆液灌浆,而吸浆量仍很大、不

    11、见减小时,可采用限流、低压、限量、间歇灌 浆等方法处理; 由于浆液变浓造成灌浆压力突增或吸浆量突减,应立时查明原因、采取相应措施处理; 如发生回浆变浓现象, 换用相同配合比的新鲜浆液进行灌注, 若效果不明显, 延续灌注30min, 即可停止灌注; 灌浆过程中,定时测记浆液密度和温度。 (5) 灌浆结束标准 在设计压力下, 注入率不大于0.4L/min 时, 继续灌注60min; 或不大于1L/min时, 继续灌注90min。 达到以上情况之一时,即可结束该段灌浆。 (6) 灌浆段封孔 全孔灌浆结束后,采用置换和压力灌浆法封孔。具体作法是:利用终孔段灌浆的射浆管注入比 级1:2:3 的浓浆,将管

    12、路和孔内的稀浆全部顶出,直至孔口返出浓浆为止,而后提升射浆管,在提 升过程中不断向孔内注入浓浆。最后,在孔口用全孔最大压力和浓浆进行纯压式灌浆封孔1h。 (7) 封堵灌浆孔(灌浆段以上) 为了保证坝体的均质性,对灌浆段以上的灌浆孔采取如下措施进行封堵:灌浆段封孔完成,孔内浆 液达到一定强度后,扫孔至灌浆段顶板,排出孔内积水,边起拔孔口管,边向孔内充填密度大于 1.5t/m3 的稠粘土浆,或投入直径约 23cm 的粘土球,并分层捣实,直至孔口管拔出,泥浆或粘土 球一直封填到孔口。 第第4 4章章 主要难点及措施主要难点及措施 根据我局以前在本地区施工的经验,本工程灌浆施工的主要难点为:覆盖层具多

    13、层不均质 结构,钻孔时可能发生孔壁坍塌、掉块等现象;帷幕灌浆钻孔深度大,钻孔精度要求高;灌浆 过程中,可能出现灌浆段之间可灌性差别大,难以掌握变浆及结束标准;串浆、吃浆量大;帷 幕灌浆覆盖层非灌浆段深度达19m,孔口管镶铸及起拔困难等。 第第1 1节节 孔壁稳定性孔壁稳定性问题问题 采用配比为1:2:12 的水泥粘土浆液护壁,如孔壁仍不稳,有坍塌、掉块现象,则改用1:2 :10 或1:2:8 较浓的浆液,塌孔现象消除后,可换回原配比浆液。如改浓护壁浆液后,孔壁仍 坍塌、掉块,则采用跟管钻进,使用花管法灌浆。 第第2 2节节 钻孔精度钻孔精度 为保证灌浆质量,钻孔精度要求高。故在实际施工中,必须

    14、采取切实可行的保证措施以尽量避 免不合格孔段的发生。拟采取的主要措施如下: (1) 稳固钻机:采取镶铸地锚紧固钻机底盘的措施,使钻机在正常运转过程中始终处于平稳状 态; (2) 采用合理的钻进方法和工艺技术参数,包括准确定向、采用加长钻具、控制机械钻速、不 使用弯曲、瘪陷的钻杆等; (3) 根据钻孔情况,每510m 进行一次孔斜测量,及时了解钻孔轨迹; (4) 一旦发现钻孔超偏,尽快采取措施予以处理; (5) 采用高精度的 DUZ-D 型多点照相测斜仪,由专职人员进行测斜。由于此测斜仪精度高,故能准 确掌握钻孔的实际轨迹,减少人为因素和仪器自身误差的影响。 第第3 3节节 可灌性差别可灌性差别

    15、 对于底层原因造成的可灌性差别,将采取如下措施处理: (1)采用多路灌浆监控系统,对每一段的灌浆过程均实施自动监控和记录,以避免人为因素的不 良影响; (2)严格执行从最稀级配合比开灌的规定,以避免浓浆堵塞细微裂隙而造成不吃浆的表面现象; (3)钻孔冲洗方法是否得当,也是能否多灌入浆液的关键之一。施工时,将通过试验确定最佳的 钻孔冲洗方法; (4)灌浆压力值是影响可灌性的重要参数。在施工中,除第一段外,严格执行尽快升压并达到设 计压力要求; (5)灌浆过程中,根据实际情况对灌浆孔距、深度进行调整,以提高灌浆的整体效果。 第第4 4节节 串浆和吃浆量大串浆和吃浆量大 在灌浆时,可能发生串浆和吃浆

    16、量大等问题,分别采取以下处理措施:串浆:如被串孔正 在钻进,立即停止钻进;如串浆量不大,可在灌浆同时向被串孔通入水流,防止水泥浆充填钻 孔;当串浆量大时,被串孔可同时进行灌浆或在串通部位上方12m 处卡塞;如串浆较远,可 尽快采用浓浆施灌。吃浆量大:如灌浆段遇见大量吃浆且难以结束时,首先采取低压、浓浆、 限流、限量、间歇灌浆等措施;必要时浆液中掺加适量速凝剂;或在浆液中掺加掺和料,如细 砂等。经处理后还应扫孔复灌直至正常结束。 第第5 5节节 镶铸及起拔孔口管镶铸及起拔孔口管 孔口管的镶铸是提高灌浆质量及工效的关键。开孔选用比钢管大一级的钻头、接近非灌浆 段底板时换用与钢管外径同级的钻头、钢管外缝添入细砂,均是为了高质量的镶铸孔口管。控 制第一段灌浆压力的升高速度,尽量避免浆液进入钢管外侧与钻孔的间隙,有助于全孔灌浆结 束后安全起拔孔口管。 第第5 5章章 灌浆质量检查灌浆质量检查 灌浆后进行检查孔施工,以了解灌浆效果。检查孔的数量暂定为灌浆总孔数的10%。检查孔 采用回转式地质钻机钻孔、取芯 ,孔径为91110mm。检查孔压水试验采用“五点法”以渗 透系数不大于5.010-6 为合格标准。另外,观测和对比施工前、后测压管和量水堰状况,以 综合评价灌浆效果。


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