铜陵市磷铵站高压喷射灌浆施工技术要求

1、甲级设计证书号：A134004998甲级勘察证书号：110102kj安徽省铜陵市磷铵站重建工程高压喷射灌浆施工技术要求核定：审查：编制：安徽省水利水电勘测设计院2013年11月1 基本情况磷铵站重建工程位于铜陵县六国化工北侧，设计排涝流量为21.3m3/s，装机7台套，总装机容量1925kW，主要由水系沟通工程（含上套涵、建华涵及铜官排涝沟）、引水渠、进水闸（拦污闸）、前池、站身、压力水箱、穿堤涵洞、汇水箱及防洪控制段等组成。泵站在进行前池施工时（2013年5月18日），站身底板与右侧翼墙底板交界处出现渗水险情，流水沿底板底面流出，并带有黑色粉状细颗粒。当天外江水位达9.73m，前池池底挖至高

2、程3.6m，内外水位差6.13m。5月23日，泵站压力水箱与老站值班室间发生大面积坍塌，坍塌区域以原排水深井为中心呈扇形分布。时值临近主汛期，为保证施工安全及泵站度汛安全，经综合考虑，对前池采用反滤料回填压渗并充水，使前池与长江水位差不大于1.5m，每天进行水位、沉降等险情观测并记录。汛后（11月7日，当天外江水位低于5.23m），为确定冒水点，对坍塌处排水深井进行了探挖。挖到7.0m高程时，经观察，深井内水位约为6.5m，在深井外侧约7.3m高程处，有渗水从铁路路基方向渗出，并带出大量粉砂。观察前池冒出点，间歇有大量气泡冒出。根据地质勘察报告，站基土质为淤泥质中、重粉质壤土，夹薄层轻粉质壤土

3、、极细砂，呈千层饼状。现场险情表明，渗水部分来源于潜水，但尚无法确定外江水位的影响。为保证泵站安全，确定采用高压喷射灌浆进行处理，在站身周围及前池构建悬挂式防渗板墙，以降低下游出逸坡降。2 地质条件2.1 地层根据勘探孔揭露，勘探深度范围内站基各土层自上而下分述如下：人工填土层 （Qml 4）：多为堤、路身堆积土，以中、重粉质壤土为主，上部夹灰渣、砾石等，棕红、灰黄色，软可塑，稍湿。高中等压缩性土。底高程11.859.03m，厚度1.207.20m。1层 （Qal 4）：重、中粉质壤土，为下部淤泥质土层的硬壳层，局部夹轻粉质壤土或砂壤土，中上部含植物根系、蚌壳等。灰黄、灰色，软可塑，湿，中等高

4、压缩性，层厚1.204.30m，层底高程10.055.83m。2层（Qal 4）：淤泥质中、重粉质壤土，灰色，软塑，局部千层饼状，夹薄层轻粉质壤土、极细砂，夹层厚度一般不超过0.5m，高压缩性，层厚8.7016.30m，一般厚度10m以上，层底高程0.57-8.16m。2-1层（Qal 4）：中粉质壤土与细砂互层，本层土为2层淤泥质土中的夹层，灰色，软塑/稍密，互层厚度1030cm不等，高中等压缩性，层厚0.904.80m，层底高程-4.23-8.10m。3层（Qal 3）：细砂，上部夹中粉质壤土互层，中下部含砾，灰色，中密密实。低压缩性。本层未揭穿，可见最大厚度24.85m，最低高程-21.

5、83m。泵站土层指标建议值表层序地层名称fkEs饱 快固 快KJf备 注CCkPaMPakPa度kPa度cm/s素填土1104.525.08.01.0E-50.351重粉质壤土853.020.05.017.012.02.5E-60.400.202淤泥质中粉质壤土752.717.04.016.511.55.0E-60.350.222-1粉质壤土夹细砂互层80（100）3.5（5.0）18.5（6.0）5.0（20.0）17.513.01.0E-40.200.30括号内数值为砂性土指标3细砂20013.08.5E-40.102.2 地下水工程区地下水类型分为孔隙潜水和孔隙承压水。孔隙潜水主要分布于

6、全新统上部砂壤土、粉质壤土中，主要受大气降水补给，汛期高水位也常受孔隙承压水补给，且与地表水也存在一定的水力联系。孔隙承压水主要分布于粘性土（相对隔水层）之下的细砂砂砾石中，含水层厚度一般10m以上，含水丰富，因长江切割很深，该层出露于长江河床内，地下水位随江水位涨落而变化，枯水期地下水位稍高于江水位，向长江排泄，汛期江水位高于地下水位，受江水水平及越流补给，具一定的承压水头。勘察期间测得孔隙潜水位埋深在0.953.27m之间，相应高程11.8410.08m，同期内沟塘水位10.9111.05m，长江水位5.245.63m，承压水位因与长江联系较紧密，与江水位高程相差不大。3 截渗墙布置3.1

7、 截渗墙布置垂直截渗墙自压力水箱外侧围到前池末端，为悬挂式，平面呈U型布置，详见施工图TL-LAZ-TJ-GPQ-01。根据截渗墙位置及截渗水头高低，分摆喷、定喷两种型式，截渗墙底高程为-2.0m，穿过2-1层并深入下卧2层不小于1.0m，均采用三重管法成墙，分二序喷灌。站身周边采用摆喷对接，摆喷角40。穿堤涵管两侧孔距2.6m，管间孔距根据现场适当调整，其余部位孔距为1.3m。前池两侧均采用定喷折接，折接角度40，孔距1.3m。3.2 一般要求1）灌浆施工前，应详细分析截渗墙位置的地质条件，查明地层分布，必须时进行复勘。2）进行围井试验，以取得浆压、气压、水压、浆液比重、回浆浓度、提升速度、

8、摆角等施工工艺和参数。3）施工前，应做好场地平整，开挖冒浆排放沟和集浆坑，复核测量高喷墙轴线、孔位和孔口高程。要求施工平台平整坚实，风、水、电设置专用管路和线路，轴线、孔位定位准确。4）喷射注浆分二序施工。4 灌浆材料4.1 材料1）水泥：采用42.5级普通硅酸盐水泥。其细度、安定性和凝结时间等应满足浆液性能要求，不得使用受潮结块的水泥；2）膨润土：黏粒含量应不少于55，塑性指数应不小于60；3）外加剂：各种外加剂的掺量应通过试验确定，并应符合水工混凝土外加剂技术规程DL/T5100-1999的有关规定；4）水：水质应符合混凝土用水标准JGJ63-2006的有关规定。4.2 浆液1）灌浆采用水

9、泥浆液。进浆浓度1.61.8g/cm3，利用回浆时的进浆浓度应大于1.7g/m3，回浆浓度1.251.3g/m3。2）当需要减缓水泥浆液沉淀速度及保持良好的可喷性时，可在其内加入3%水泥重量的膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠，膨润土的细度为200目。膨润土和碳酸钠添加料应先在容器内稀释搅拌均匀，然后倒入水泥浆液内搅拌均匀。稀释膨润土和碳酸钠使用的水量应计入总水量，膨润土和碳酸钠重量应计入总灰量。3）为提高墙体的抗渗性能，在水泥浆液中掺入24%水泥重量的水玻璃。4）制浆材料采用重量或体积称量法，误差应不大于5%。4.3 制浆1）浆液的搅拌时间，使用高速搅拌机应不少于30s，使用普通搅拌机应不少于9

10、0s。自制备至用完的时间应少于4h，浆液温度应控制在540之间，当浆液存放时间超过有效时间时，应按废浆处理。2）水泥浆液应在严格过滤后使用，可按喷嘴直径设置两道过滤装置：在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆泵吸浆管尾部设一过滤器。3）使用过程中，应每隔1530min定时检测浆液密度，当浆液密度与规定值的误差超过0.1g/cm3时，应立即停止高喷作业，重新调整浆液的水灰比。4）水泥浆应随配随用，并应在高喷作业过程中连续不停地搅拌，一次搅拌量宜为1.0m3左右。5）对浆液质量除定时测量其密度外，还需设专人记录水泥下料数量和速率，以确保浆液的密度和均匀性。4.4 回浆孔口回

11、浆可二次输送到搅拌机中并添加适量的水泥干料，经搅拌后制成能满足要求的高喷灌浆浆液。5 钻孔1）钻孔的孔径应与喷射管外径相适应，较喷射管外径大24cm，钻孔顺序应依据有利于高喷成墙和方便施工的原则安排。开孔孔位偏差要求不大于2cm。2）钻孔施工应采取措施控制孔斜，孔底偏斜率不应大于1.5%。开钻前应确保钻机基座水平，立轴垂直。钻进过程中，应不定期进行复测，成孔后及时测量。如实测孔斜超过上述标准值即视为不合格孔，须采取措施进行纠正或重新钻孔。为精确定位孔向和有利于纠偏，测孔斜的同时应测出孔的方位角。3）钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等情况，便于高喷时对不同的地层采取相应的技术措施

12、。钻孔的有效深度应超过设计墙底深度至少0.5m。4）钻孔可采取泥浆固壁或下套管法成孔。采取泥浆护壁法钻进过程中，出现泥浆严重漏失、孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返浆后继续钻进；采取跟管钻进时，在起拔套管前应向孔内注满固壁泥浆。5）施工时每隔三个序孔设一先导孔，采取芯样、划分地层，确定孔深。6）钻进暂停或终孔待喷时，孔口应加盖保护，若时间较长应采取措施防止塌孔。6 固壁泥浆6.1 材料固壁泥浆材料应符合下列要求：1）黏土料宜选择黏粒含量大于50、塑性指数大于20、含砂量小于5、二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为34的黏土。当地料场土料粘粒含量不能满足上述

13、要求时，可通过现场试验确定粘土料的适用性。2）膨润土成品料的品质应符合钻井液用膨润土SY506085的规定。3）配制泥浆的水质应符合混凝土拌和用水标准JGJ6389第3.0.4条规定。6.2 浆液1）新制膨润土泥浆或黏土泥浆性能指标，应分别符合水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范SL17496表4.0.6和表4.0.7的规定。2）循环使用的泥浆应每隔30min检测一次性能指标，当泥浆超过规范规定的指标时，作废浆处理；废浆应集中排放到指定的地点。3）应按试验选定的配合比配制泥浆，黏土和水的加料量均应称量计量，加料量误差应小于5，拌制泥浆所采用的外加剂及其掺量应通过试验确定。4）储浆池内的泥浆应定

14、时搅动，不得结块和沉淀。6.3 槽孔清孔换浆1）槽孔清孔换浆结束后1h，应达到下列标准：（1）孔底淤积厚度不大于10cm；（2）使用黏土泥浆时，孔内泥浆密度不大于1.3gcm3，动度不大于30s，含砂量不大于10；（3）使用膨润土泥浆时，应通过试验确定。2）二期槽孔清孔换浆结束前，应分段刷洗槽段接头混凝土孔壁的泥皮，以达到刷子钻头上不再带有泥屑及槽底淤积层厚不再增加为准。7 高压喷射灌浆7.1 初拟灌浆参数初步拟定的主要灌浆工艺参数如下表：名称孔距1.3m孔距1.95m、2.15m、孔距2.6m水水压力（MPa） 30 35 40流量（L/min）708070807080气水压力（MPa） 0

15、.6 0.7 0.8流量（m3/min）0.81.20.81.20.81.2浆水压力（MPa） 30 35 40流量（L/min）701007010070100喷管提升速度（cm/min）888摆动角度（次/min）797979上述参数仅供现场围井试验时参考。实际施工时采用的工艺参数应通过试验确定。7.2 灌浆1）钻孔经验收合格后，方可进行灌浆。2）喷浆作业时，先在地面试喷并调整喷射方向，压力达到规定值时，检查高压射流压力、喷嘴形状和直径、高压管路和高压泵系统工作是否正常。通过试喷选定合适的高压喷嘴和检查供风、水和供浆系统及其管路是否畅通。3）试喷后将喷射装置移到灌浆孔位，将喷射管下放到孔中的

16、设计深度。下喷浆管时，可用薄胶带包裹风、水、浆嘴，或采取其他措施防止喷嘴堵塞。4）喷头下到设计深度，调整好喷射方向，先按规定参数送浆、气、水进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后方可按规定速度进行高喷灌浆。开始或恢复喷射时，先送浆、后送水、再送风；停止喷射时，先停水、后停浆、再停风。5）喷射灌浆应连续作业，每当拆卸喷射管后重新进行高喷作业时，应进行复喷。为保持上下连续性，复喷搭接长度不应小于0.5m。6）因事故中断供浆、水、气时，应将喷头下沉至停供点以下0.5m，待恢复供应时再喷射提升。因故停机超过3h，应对泵体和输浆管妥善清洗。7）高喷管提升接近设计高程时，应从顶高程以下1.0m开始，慢速提升

17、喷至设计高程，喷射数秒，再向上慢速提升喷射0.5m左右。灌浆结束后，应利用孔口回浆或水泥浆液及时回灌，直至浆面不再下沉为止。8）每孔施工完毕，应用清水把泥浆泵和管路内的残留浆液全部喷射排出。钻具及其他设备，应用低压水冲洗干净，并应架起高喷管等设备，离地存放。9）施工中应如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。10）高喷过程中应经常检查、调整高压水泵、低压泥浆泵的压力、灌浆流量、空压机风压和风量、钻机旋转和提升速度以及实际的浆液耗用量等。11）高压喷嘴的出口直径应与设计压力和流量相适应，应具有高耐磨性，应定期检查其磨耗情况。喷射孔与高压泵的距离不宜大于50m。为减小沿程损

18、失，应搬动高压泵保持与钻机的距离。7.3 异常情况的处理1）灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度或回浆量异常等情况时，应根据不同的情况有针对性地及时处理。孔内漏浆严重可采取以下措施进行处理：（1）减小喷射管提升速度或停止提升；（2）降低喷水压力、流量，进行原地灌浆；（3）喷射水流中掺加速凝剂；（4）加大浆液浓度或灌注水泥砂浆；（5）向孔内充填砂、土等堵漏材料。如同时采用一种或几种措施均无效，可起出灌浆管进行预灌浓浆处理。2）供浆正常情况下，孔口回浆浓度变小且不能满足设计要求时，应加大进浆浓度或进浆量，适当减小风量或降低风压。3）灌浆过程中发生串浆，应堵塞串浆孔。灌浆孔灌浆结束后，应尽快进行被串孔的扫孔、灌浆或继续钻进。8 质量检测1）高喷结束28天后，采用钻孔取芯法检查高