隧洞固结灌浆试验专项方案

隧洞固结灌浆试验专项方案一.灌浆试验目的、任务1.1XX水电站位于长江左岸支流大宁河的一级支流后溪河上游，坝址区属重庆市XX县建楼乡花园村，下距XX县城公路距离约60km。除宁厂至县城段12km为混凝土路面外，其余均为乡镇碎石道路。水电站坝址控制流域面积207km2。水库正常蓄水位635m（孔梁电站高程、近似黄海高程，下同），相应库容506万m3，总库容561万m3。拟建大坝坝型为埋石混凝土重力坝，大坝总长150m，坝高68m。电站采用引水式发电，引水线路长约11.311km，装机容量2MW。1.2XX引水隧洞全长11140m，其分“A、B、C、D、E、F”型衬砌断面，固结灌浆防渗的可靠、安全将决定工程的成败，为了使灌浆设计和施工技术更符合实际情况，灌浆布置更为合理，需先期进行灌浆试验，以试验所得的成果做为隧洞固结灌浆设计、施工的主要参考资料。1.3本次固结灌浆试验的目的在于验证设计提出的各项灌浆参数和施工工艺的合理性与可行性，探索岩体及各类构造带的可灌性，检验灌浆效果。通过试验灌浆，调整、改进和完善固结灌浆设计参数。具体任务如下：（1）论证固结灌浆在技术上的可行性、效果上的可靠性、经济上的合理性；（2推荐合理的施工程序、良好的施工工艺、合宜的灌浆材料、最优的浆液配合比；提供有关的技术数据，如孔距、排距、固结孔灌浆深度、灌浆施工定额资料、选定灌浆压力、提出灌浆机械设备意见等，作为编制大坝基岩灌浆施工组织设计和施工技术要求文件的依据。通过检查孔做压水试验，确定透水率防渗标准；提供灌浆段单位注入水泥量（kg/m）。二.灌浆试验依据2.1《重庆市XX县XX水电站工程施工设计说明书》和施工设计图纸。2.2《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）2.3《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5124-2001）2.4《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）2.5《水利水电工程钻探规程》（SL291-2003）2.6水利水电建设工程验收规程（SL223-2008）2.7设计提供的灌浆试验技术要求三.固结灌浆试验场地的选择和布孔3.1工程地质概述根据水工隧洞设计方案，自进水口闸后渐变段至调压井底洞段之间为引水隧洞，总长11140.0m，纵坡i=0.2%，隧洞进口底板高程614.10m，出口底板高程为592.00m。采用圆形有压隧洞，洞直径3.2m。隧洞沿线呈岩溶中山地貌景观，除少量冲沟底隧洞埋深在80m左右外，绝大部分洞段埋深在100～500m以上，全线上覆岩体厚度均满足成洞要求。隧洞沿线穿越地层三叠系下统嘉陵江组、大冶组与二叠系地层，其中隧洞进出口均为嘉陵江组地层。岩性为灰岩、白云质灰岩、泥质白云岩、白云质角砾岩等。隧洞沿线均为岩溶地层，地表地下水发育，开挖过程中多次、多处遇到煤层、瓦斯和地质涌水。3.2试验场地的选择由于试验段的地质情况需具有代表性，且兼顾有不利地质条件的地段。目前引0+000~引1+565段衬砌完成，拟定在该段的混凝土喷护和钢筋混凝土衬砌段分别进行实验，具体由现场监理工程师指定。3.3试验孔的布置本次固结灌浆试验段钻孔深度为3.0m（含衬砌砼厚度），每排6孔，排距3m，型梅花型布置，孔径为40mm。灌浆试验孔为垂直孔，固结灌浆试验孔分二序布置。本工程灌浆建议50~100延米为一个单元，每个单元固结灌浆都由0～33排逐一排列，灌浆孔遵行环间分序环内加密的原则。检查孔J布在I序孔与II序孔之间。见下图：在衬砌砼强度达到70%后进行回填灌浆作业；在拱部回填灌浆结束7天后和喷射砼强度达70%后进行固结灌浆；钢衬接触灌浆应尽可能与固结灌浆相结合，衬砌封孔15天后进行施工。回填灌浆与固结灌浆单元保持一致，无论那个单元最高高程回填灌浆孔尽量以Ⅱ序结束。考虑本工程是有筋结构，并为防止钻孔过多而影响混凝土美观及质量，在灌浆过程中，应严格按照施工图纸和现场监理工程师指示布孔，拱顶或检查孔可将原位孔扫孔加深使用。本次喷护段试验孔可考虑在进水口与1#洞支洞上游之间，布置钻灌孔96个。衬砌混凝土段可考虑在引0+435~0+470或引3+614~引3+366段，试验孔布置钻灌孔30~42待凝待凝检查提交报告个。（6）灌浆施工程序：我项目部在所有灌浆施工前严格按照施工图纸精确放样，将孔位进行统一编号和编序（两次序孔中都应包括顶孔），并用油漆标识出来，回填严格按照：放样——布孔——钻孔——Ⅰ序孔施工——Ⅱ序孔施工——质量检查；检查孔应按规范要求处理。3.3透水率压入量稳定标准：在稳定的压力下，每5min钟测读一次压入量。连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。采用单点压水试验成果计算，压水试验成果以透水率q表示，单位为吕荣(Lu)。定义为：压水压力为1MPa时，每米试段长度每分钟注入水量为1L时，称为1Lu。若压水压力小于1MPa时，按直线延伸方式换算。式中q—透水率，LuQ—压入水流量，L/minP—作用于试验段内的全压力，MPaL—试验段长度，m3.4实验目的灌浆结束后，基岩透水率达到设计要求。3.5施工工期根据施工总进度的要求及气候条件的影响，我部拟于6月1日开始施工，9月30日结束施工。本次试验施工时间安排1d2d3d1d1d钻孔灌浆设备人员进场234561四.固结灌浆试验4.1灌浆试验参数的选择：孔深、孔径、孔距、压力、浆液配合比的参数值。孔深：3m（含混凝土厚度）孔径：40mm孔距：3m，梅花型布置(4)段长、压水及灌浆压力同一环的灌浆孔可并联，孔数不宜多于三个，且宜保持对称。灌浆段围岩长度不大于6m时单孔全段一次性灌注完成。冲水压力为灌浆压力的80%但不大于1MPa。喷护段灌浆压力0.4~0.9MPa；衬砌段灌浆压力0.6~0.9MPa。(5)灌浆浆液水灰比采用2：1、1：1、0.8：1、O.5：1四个比级。4.2灌浆试验施工步骤、工艺流程固结灌浆试验施工的步骤：钻孔灌浆根据分序加密的原则，按二序进行，先钻灌Ⅰ序孔，后钻灌Ⅱ序孔，待全部灌浆试验孔完成3天后再进行固结检查孔施工，喷护和衬砌段各设1个固结检查孔，其试验步骤和工艺流程见下图。试验步骤和工艺流程图布孔钻孔冲洗压水试验封孔检查检查报告灌浆4.3灌浆试验施工使用的主要机械设备：主要施工设备一览表序序号设备名称型号或规格备注1凿岩机YT—28钻孔2钢筋混凝土电钻SG-160C砼取芯33搅拌机ZJ—400浆液制作4灌浆机HB-45丝杆式5灌浆记录仪KY-GJ8启亚牌6辅助器皿浆液比重计7空压机3.5m3压风五、钻孔5.1钻孔施工5.1.1钻孔钻进采用YT-28型凿岩机或SG-160C型砼取芯机实施。钻孔过程中采用清水冲冼。采用φ40mm金刚石钻头。5.1.2同一区段内的同一次序孔可全部或部分钻出后，再进行灌浆。也可单孔分序钻进和灌浆。5.1.3施工中严格按照分序逐渐加密的原则进行施工，先钻灌Ⅰ序孔，再钻灌Ⅱ序孔，最后钻灌检查孔。5.1.4钻孔结束后会同监理工程师进行检查验收，检查合格并经监理工程师签认后，才进行下一道工序施工。5.1.5钻机的安放、孔序、孔位、孔深、垂直度等方面需进行严格控制：5.2钻孔取芯和芯样在钻进过程中，对钻孔冲洗水、钻孔压力及其它能充分反映特殊岩石特性的因素进行监测和记录，并提交了监理人。5.3钻孔保护需对所有钻孔均进行妥善保护，直到验收合格为止。5.4钻孔的冲洗与压水试验5.4.1冲洗各灌浆孔（段）在灌浆前需采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力为灌浆压力的80%，小于1Mpa。5.4.2压水试验固结灌浆试验孔（段）在灌浆前需进行标准压水。压水前需进行裂隙冲洗，试验压力为0.4~0.9MPa，压水时间20min，每5min测读一次压入流量。并取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。5.5钻孔的灌浆试验5.5.1试验孔灌浆方法(1)采用全段一次性灌注完成。(2)基岩灌浆方式采用纯压式灌浆法，射浆管距孔底均小于50cm。(3)溶腔、溶洞段采用纯水泥浆进行回填，特殊涌水段需添加外加剂（如水玻璃等）进行封堵。（4）无特殊地质段的孔段，灌浆结束后待凝。5.5.2检查孔压水、封孔方法在设计的检查孔位置钻孔、灌浆，采用单点压水进行防渗性能检查，压水试验完成后，最后进行全孔低压灌浆、封孔施工。六.灌浆材料、制浆和灌浆设备6.1水泥水泥统一采用P.O42.5“科华”普通硅酸盐水泥，且水泥在保质期内。受潮、结块及出厂期超过三个月的水泥均不用于本工程。6.2水灌浆用水应符合拌制水工砼用水的要求，不含油污、淤泥等杂质，PH值及物质含量等符合规定要求，拌浆水的温度应控制在5～40C。之间。6.3掺合料在施工中若遇特殊处理的围岩而需掺入砂或其它掺合料时，掺合料的质量必须符合规定要求，掺入量通过试验确定。6.4灌浆设备和机具(1)搅拌机的转速和拌和能力，分别与所搅拌浆液类型、灌浆泵的排浆量相适应，并保证了均匀、连续地拌制浆液。(2)灌浆泵性能容许工作压力，均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。(3)灌注纯水泥浆液均采用了多缸柱塞式灌浆泵。(4)灌浆管路浆液流动通畅，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。(5)灌浆泵和灌浆孔口处均安有压力表。使用压力在压力表最大标值的1/4～3/4之间。压力表经常进行了检定。压力表与管路之间设有隔浆装置。(6)灌浆塞和采用的灌浆方式、方法、压力及地质条件能相适应。且具有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，易于安装和卸除。(7)所有灌浆设备维护保养良好，并有备用设备随时更换，保证了灌浆过程的正常和连续。七、灌浆监测设备及手段7.1灌浆自动记录仪监测采用KY-GJ8灌浆自动记录仪进行压水及灌浆试验、施工。该设备具有智能记录功能，能在压水试验、灌浆施工过程中，对压力、流量等参数自动记录，并可实时生成曲线图，测量精度高（正负0.5%），采集速度快，采集速度达10Sample/Sec。能满足本工程设计及规范要求。7.2抬动观测仪监测灌浆时应加强观察，避免出现山体抬动、钢衬鼓包或衬砌砼跨塌。八.特殊情况处理8.1灌浆过程中，如发现冒浆、串浆等现象，采取嵌缝等表面封堵，然后降压、加浓浆液、限流等措施处理。8.2灌浆时因故中断，必须尽快处理，恢复灌浆。如中断30min，则进行钻孔冲洗，如冲洗无效，则扫孔重灌。恢复灌浆时，使用灌浆最大水灰比浆液进行灌注，如灌注率与中断前相近，则可用中断前比级的浆液；如注入率较中断前增大很多，则逐级加浓继续灌注，直至灌注结束；恢复灌浆后，如注入率较中断前减少很多且短时间内停止吸浆，则报监理工程师指示后，采取相应的补救措施。8.3在钢衬接触灌浆结束7～14天后采用锤击法进行质量检查，钢板脱空范围及程度应满足设计要求。8.4混凝土灌浆孔均用高强度水泥砂浆封堵。8.5建议引水隧洞钢衬段端头固结灌浆孔加深加密，以形成防水帷幕。8.68.6衬砌的溶洞、溶腔采用水泥浆进行回填。8.7涌水量较大部位按设计进行引排后再灌浆。九.质量检查（1）固结质量检查在灌浆结束3~7天内完成，以分析检查孔压水试验成果为主，检查孔数量不易小于总灌浆孔数的5%。（2）合格标准为：85%以上试段的透水率不大于设计值，其余试段透水率不大于设计值的150%，且分布不集中。（3）也可进行岩体波速和静弹性模量的测试，应分别在该部位灌浆结束14~28天后进行，其检查孔的布置、测试仪器的选用和合格的标准，应依据设计规定执行。（4