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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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。