大坝固结灌浆与帷幕灌浆施工方案

大坝固结灌浆与帷幕灌浆施工方案一、编制说明（一）编制目的为规范大坝固结灌浆与帷幕灌浆施工全过程，明确施工工艺、技术参数、质量标准及安全环保要求，确保灌浆工程质量满足设计及规范规定，增强坝基承载能力，截断大坝渗漏通道，保障大坝结构安全与长期稳定运行，特制定本方案。（二）编制依据本工程施工图纸、招标文件及相关技术文件；《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）；《水利水电工程灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2012）；国家及地方关于水利工程灌浆施工的其他相关标准、规范及规定。（三）适用范围本方案适用于本工程大坝坝基固结灌浆、帷幕灌浆（含平洞帷幕灌浆、放射灌浆）的施工准备、灌浆试验、钻孔、冲洗、压水试验、灌浆、封孔、质量检查及特殊情况处理等全过程作业。二、工程概况（一）灌浆工程简述本工程灌浆施工为合同重点工程，技术含量高、工作量大，分为固结灌浆和帷幕灌浆两类。固结灌浆旨在增强坝基承载能力，帷幕灌浆用于彻底截断大坝渗漏通道，两者施工遵循“先固结、后帷幕”的原则，且均需在相应部位混凝土达到规定强度后开展。平洞帷幕灌浆需在平洞支护作业完成后进行，灌浆期间需进行抬动监测，且灌浆区30m范围内严禁无保护爆破作业。（二）工程特点与难点基础处理项目多、工程量大：涵盖多层平洞帷幕施工，防渗线路长，各类钻孔灌浆总工程量达228534m。施工工序复杂、工期紧张：灌浆有效施工工期不足一年，且受坝基开挖进度制约，河床坝基填筑区固结灌浆需在三个月内完成，工期压力极大。帷幕深度大、施工难度高：最大帷幕深度达255m，单孔最大深度超170m，斜坡段帷幕需在钻灌平车上施工，工效较低。施工场地受限、干扰多：施工场地及交通条件有限，帷幕灌浆施工出口与通道少，低高程灌浆洞施工依赖大坝标施工道路系统，与相邻施工单位存在交通干扰。防渗标准与施工要求高：坝基为岩溶区，防渗幕体承受水头高，对灌浆施工的防渗效果和施工精度要求严格。（三）总体施工程序施工准备→供水、供电、供浆系统准备→灌浆试验→坝基固结灌浆及检查→河床帷幕灌浆及检查→平洞帷幕灌浆（洞挖与衬砌完成后）及检查→系统拆除三、灌浆试验（一）试验目的通过浆液试验和现场生产性灌浆试验，确定适宜的施工方法、钻探工艺、浆液配比、施工程序及技术参数（如孔距、排距、灌浆压力等），验证灌浆效果，为大规模灌浆施工提供技术依据，同时掌握工程施工关键与难点，优化资源调配。（二）试验场地与方案根据施工图纸、现场条件及监理人指示，选定与永久工程地质条件相似的地段作为试验区。试验采用升压试验确定每段基岩所能承受的最大压力值，合理核定灌浆压力，为后续施工提供参数支撑。（三）灌浆材料水泥：选用不低于42.5级普通硅酸盐水泥，细度要求通过80μm方孔筛，筛余量不大于5%；不得使用受潮结块、出厂期超过三个月的水泥。水：采用河道水，水质满足灌浆施工要求。掺合料：经监理人批准，可在水泥浆液中掺入砂、粉煤灰、水玻璃等掺合料，掺量通过试验确定。外加剂：经监理人批准，可掺入速凝剂、减水剂、稳定剂等外加剂，最优掺量通过室内试验和现场灌浆试验确定，水溶性外加剂以水溶液状态加入。（四）试验项目及内容1.浆液试验对不同水灰比、不同掺合料及外加剂的浆液进行以下试验：浆液配制程序及拌制时间；浆液密度或比重测定；浆液流动性或流变参数；浆液沉淀稳定性；浆液凝结时间（初凝、终凝）；浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性；监理人指示的其他试验内容。2.现场生产性灌浆试验试验孔布置：按设计及监理人要求确定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段及灌浆压力等参数，编制详细试验大纲报监理人审批。施工工艺：严格遵循招标文件技术要求、监理人指示及规范规定，主要流程如下：钻机就位：孔位核定后，校正机架、机座，确保导杆或立轴与钻杆倾角一致，钻孔铅直开孔。钻孔：采用地质钻头和管材，开孔直径φ91mm，终孔直径不小于φ60mm；坝体内采用优质泥浆护壁，回转钻进成孔，接触段顶板高程处测斜校测后，下入φ89mm套管隔离坝体与基岩，再用φ75mm金刚石回转钻钻进基岩至终孔。坝体钻进泥浆性能控制：比重1.08—1.15，PH值9—10，漏斗粘度28—35s，胶体率>96%，失水量<18ml/30min。压水试验：正常灌浆前在多个试段进行升压试验，压力为灌浆压力的80％，持续20分钟，每5分钟记录一次压入流量，取最后一个值作为结果，目的为求出试段透水率及对试段进行压力水冲洗。待凝：一般不待凝，若灌段注入量≥300kg，待凝24h再钻进，避免刚灌入的水泥被冲走，同时利于下段阻塞。灌浆：采用纯水泥浆液，水灰比设5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级，由稀到浓逐级变换，开灌水灰比为5:1。浆液变换标准：压力不变注入率持续减少或注入率不变压力持续升高时，不改变水灰比；某一比级浆液注入量达300L以上或灌注时间达1h，压力和注入率无显著变化时，改浓一级；注入率大于30L/min时，可越级变浓。结束标准：规定压力下，注入率不大于1L/min时，继续灌注60min结束灌浆。（五）试验成果整理做好施工原始记录，包括制浆记录表、钻孔记录表、洗孔记录表、压水记录表、灌浆记录表、封孔记录表、抬动变形观测记录等。及时整理试验成果，包括灌浆孔成果、灌浆分序统计表、各次序孔灌浆成果表、灌浆综合剖面图、检查孔压水试验成果、透水率及单位注入率频率曲线、检查孔取芯资料及室内试验成果分析报告等，报监理工程师批准后用于指导灌浆施工。四、固结灌浆（一）概述固结灌浆孔布设于大坝岩基范围内，孔、排距均为3.0m，孔深13m～36m；坝轴线混凝土部分采用PVC管埋设预留灌浆孔，局部不良地段需加强固结灌浆。（二）施工程序总体顺序：按“先分序排、后加密排”的原则，分序排内分为三序，地质不良地段可加设四序。详细流程：物探孔钻孔及灌前测试→分序排固结灌浆孔（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序）钻孔→压水试验→灌浆→加密排固结灌浆孔（全部为Ⅲ序）钻孔→压水试验→灌浆→固结灌浆检查孔及物探灌后测试。工艺流程：测量放样→（混凝土浇筑）→钻机定位→造孔→冲洗→变形观测→压水试验→灌浆→检查孔→验收。（三）施工方法1.钻孔钻孔设备：固结灌浆孔采用CM351高风压潜孔钻、YG—60型锚固工程钻机造孔；抬动观测孔、物探孔、检查孔采用XY—2PC回转钻机造孔。钻孔方法：固结灌浆孔：CM351、YG—60型钻机采用气动潜孔锤钻进，孔径76～80mm；Ⅰ、Ⅱ序孔采用自上而下分段钻孔灌注，Ⅲ序孔采用全孔一次成孔、自下而上分段灌注。抬动观测孔、物探孔、检查孔：XY—2PC回转钻机配金刚石钻头钻进，孔径φ91mm，按取芯要求采集岩芯并进行地质描述。测斜与纠斜：下入套管前测斜，钻进过程中每隔一灌段测斜一次，孔口坐标误差≤10cm，钻孔实际深度不小于设计深度，孔斜不大于1/40；偏斜超限时，采用超径纠斜、跳级换径、孔底埋管纠斜等方法处理。钻孔记录与保护：详细记录孔深、孔径、钻进时间、套管规格长度、特殊地质情况（涌漏水、换层、夹层、掉块、卡钻等）；先导孔、试验孔、检查孔做好地质编录；钻孔至设计孔深后，待灌或灌浆结束后加盖保护，防止异物进入。2.灌浆灌浆设备：采用SGB6—10、3SNS型灌浆泵和JJS—2B搅拌桶配套使用。灌浆方法：分序加密：分序排排内分三至四序，按“先分序排、后加密排”的顺序施工。分段灌注：基岩段长一般按5m分段，孔深小于6m时不分段。灌浆方式：Ⅰ、Ⅱ序孔采用自上而下分段阻塞、孔内循环灌浆法；Ⅲ序孔采用全孔一次成孔自下而上分段阻塞、孔内循环灌浆法。（四）技术要求1.钻孔冲洗与裂隙冲洗冲洗参数：冲洗水压为灌浆压力的80%（不超过1MPa），风压为灌浆压力的50%（不超过0.5MPa）。冲洗方式：采用风水联合冲洗或导管通入大流量水流从孔底向孔外冲洗，裂隙冲洗方法通过现场灌浆试验确定。结束标准：裂隙冲洗至回水澄清后10min结束，单孔冲洗时间不少于30min，串通孔不少于2h，孔内残存沉积物厚度≤20cm。注意事项：邻近有正在灌浆的孔或灌浆结束不足24h时，不进行裂隙冲洗；裂隙冲洗后24h内未灌浆的，重新进行裂隙冲洗。2.压水试验试验方法：裂隙冲洗后进行，按监理人指示采用“简易压水”“单点法”或“五点法”；简易压水结合裂隙冲洗进行，压力为灌浆压力的80%（不超过1MPa），压水20min，每5min测读一次流量，取最后流量值计算透水率；五点法和单点法按SL62—2014附录A执行。执行标准：检查孔数量不少于灌浆总孔数的5%，按SL62—2014附录A规定进行压水试验。3.灌浆核心要求水泥标号：不低于P.O32.5。灌浆压力：初拟0.2～1.0MPa，最终通过现场生产性试验确定，具体初拟值如下表：段次（段长）分序排Ⅰ、Ⅱ序孔（MPa）分序排Ⅲ序孔（MPa）加密排中间排（MPa）1(2m)0.20.30.32(3m)0.30.40.53(5m)0.50.70.84(5m)0.81.01.05段及以下段(5m)1.01.01.0灌浆原则：一泵灌一孔，串浆时采用群孔并联灌注，并联孔数不宜多于3个，控制灌浆压力防止抬动破坏。浆液水灰比：Ⅰ、Ⅱ序孔采用2：1、1：1、0.8：1、0.6（或0.5：1）四个比级；Ⅲ序孔采用3：1、2：1、1：1、0.8:1、0.6：1（或0.5：1）五个比级，最终通过现场灌浆试验确定。浆液变换：某一级浆液注入量达300L以上或灌注时间达1h，压力和注入率无显著改变时，换浓一级；注入率大于30L/min时，可越级变浓。结束标准：规定压力下，注入率不大于0.4L/min（群孔灌浆不大于0.8L/min）时，继续灌注30min结束；长时间达不到结束标准时，报请监理共同研究处理。封孔：采用置换、压力灌浆法封孔。（五）抬动变形观测装置安装：抬动观测孔采用XY—2PC钻机造孔，孔径φ91mm，一孔到底后立即安设抬动观测装置。观测与记录：裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中，采用千分表连续观测，抬动允许值为100μm；变形超过允许值时，立即停止施工，报告发包人和监理人研究处理措施。（六）质量检查检查方法：采用压水试验、岩体波速法进行质量检查，分别在灌浆结束后3～7天、14天进行；结合灌浆孔和检查孔钻孔取芯、压水试验及灌浆试验成果综合评定。检查孔布置：数量不少于灌浆孔总数的5%，位置选在地质复杂、注入量大、灌浆异常部位。合格标准：压水试验孔段合格率≥80%；不合格孔段透水率不超过设计规定值的50%且不集中，灌浆质量合格；未达标准的按监理人批准措施处理。（七）特殊处理措施冒浆、漏浆：采用嵌缝、表面封堵、降低压力等方法处理。孔间串浆：串通孔具备灌浆条件时，“一泵一孔”同时灌注；不具备条件时，将被串孔栓塞封堵，待灌浆孔结束后，对串通孔扫孔、冲洗再灌浆。灌浆中断：中断时间控制在30min内，超过则立即冲洗钻孔重新灌浆；重新灌浆吸浆量减少或不吸浆时，补孔灌浆。涌水孔灌浆：测记涌水压力和涌水量，缩短段长单独灌浆，增大灌浆压力，达到结束标准后继续灌注不少于2h，闭浆后待凝48h；必要时在浆液中掺入速凝剂。五、帷幕灌浆（一）概述帷幕灌浆孔为铅垂方向，采用单排、双排或三排孔布置，深入相对不透水层（q≤1Lu）以下5m；坝基下的帷幕灌浆孔采用预埋PVC管施工。（二）施工程序总体顺序：按“下层平洞主帷幕→上层平洞主帷幕→衔接帷幕（放射状）”的顺序施工；帷幕灌浆（含放射灌浆）按分序加密原则，分三序施工，次序孔施工在先序孔超前15m之后，同序孔先灌低高程孔、后灌高高程孔。钻孔顺序：物探孔→抬动观测孔→先导孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→质量检查孔。工艺流程：测放孔位→抬动观测孔钻孔与安装→灌浆孔分序→首段钻孔→首灌浆段裂隙冲洗→抬动变形观测→压水试验→抬动变形观测→首段卡塞灌浆→抬动变形观测→次段钻孔→次段裂隙冲洗→抬动变形观测→次段压水试验→抬动变形观测→卡塞器及射浆管安装→制浆→次段灌浆→抬动变形观测→…分段钻孔灌浆循环→终孔检测、灌浆→封孔→检查孔钻孔→压水试验→检查孔封孔。（三）施工方法1.钻孔孔径规格：先导孔、放射帷幕灌浆孔、抬动观测孔、物探测试孔、质量检查孔孔径均为φ76mm；主帷幕灌浆孔第一段钻孔孔径Φ91mm，以下段孔径φ60mm。钻孔设备：采用XY—2、XY—2PC型钻机，配金刚石钻头清水钻进。取芯要求：勘探孔、灌浆先导孔、观测孔、检查孔按钻取芯要求采集岩芯，进行地质编录和试验。测斜要求：采用KXP—1测斜仪分段测斜，孔底偏差值如下表：孔深（ｍ）2030405060最大允许偏差值（ｍ）0.250.500.501.51.52.灌浆段长划分根据岩层裂隙发育程度、破碎情况、渗透性、岩性变化及送浆能力划分，原则如下：一般情况：自上而下按2m、3m、5m、5m分段。弱透水性岩层（<5Lu）：5m<段长≤6m。中等透水性岩层（5~10Lu）：段长5m。强透水性岩层（>10Lu）：段长≯3m。特殊情况：钻遇大裂隙及严重不返水地段时，立即停钻，单独作为一段灌浆；灌浆段岩体尽量属于同一岩性。3.钻孔冲洗及裂隙冲洗采用单孔冲洗，根据地质情况结合现场试验成果和监理人指示，采用压水冲洗、压力脉动冲洗；裂隙冲洗至回水澄清后10min结束，总时间不少于30min，孔底残渣≤20cm。4.压水试验稳定水位观测：每5min测读一次水位，连续两次水位下降速度≤5cm/min时视为稳定，取最终观测值作为地下水位值。试验要求：裂隙冲洗后进行，压力为灌浆压力的80%，流量稳定后压水20min，每5min测读一次流量，取最后流量作为计算值，透水率q=Q/(P·L)（q为透水率Lu，Q为压水流量L/min，P为试验全压力Mpa，L为试段长度m）。稳定标准：稳定压力下，每3~5min测读一次流量，连续四次读数最大值与最小值之差小于最终值的10%或小于1L/min时，试验结束，取最终值计算。5.灌浆压力控制压力确定：按设计图线、灌浆试验结果或监理人指示确定，尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段分段升压，关注抬动值。升压方式：根据灌段岩体情况采用一次升压法或分级升压法。初拟压力：主帷幕灌浆初拟0.5～3.0MPa，最大3.0MPa；放射灌浆初拟0.8～1.0MPa；先灌排灌浆压力如下表，后灌排按先灌排Ⅲ序孔压力标准控制，最终通过现场生产性试验确定。段次Ⅰ序孔（MPa）Ⅱ序孔（MPa）Ⅲ序孔（MPa）初始压力目标压力初始压力1(2m)0.50.60.62(3m)0.60.80.83(5m)0.81.01.04(5m)1.01.51.55段及以下段(5m)1.52.02.06.灌浆施工灌浆设备：采用SGB6—10、3SNS型灌浆泵，配备JJS—2B立式双层搅拌桶；输浆管采用软钢丝加固管和钢管，能承受1.5倍最大压力。栓塞与射浆管：采用孔内阻塞，灌浆栓塞塞在上段段底以上0.5m处，射浆管下入本段段底以上0.5m处。浆液要求：材料：采用P.O32.5普通硅酸盐水泥，细度通过80μm方孔筛的筛余量<5%；每批水泥有合格证与检验证，存放不超过3个月，做好防潮措施；每批材料进场后抽检，不合格严禁使用。制浆：材料称量误差<5%，固相材料采用重量称量法；纯水泥浆液普通搅拌机搅拌时间≥3min，高速搅拌机≥30S；浆液使用前二次过筛，从制浆到用完时间<4h；浆液温度保持在5～40℃，寒冷季节做好机房和管路防寒保暖，热水制浆水温≤40℃。接触段灌浆：坝体混凝土和基岩接触段单独灌浆并待凝，接触段在岩石中的长度≤2m；第一段采用孔口阻塞，检查胶球完好，射浆管管口距孔底≯50cm；第一段灌浆完成后埋设Φ89mm无缝钢管作为孔口管，人工水泥砂浆埋设。浆液比级与变换：水灰比初拟5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（或0.5：1）六个比级，由稀至浓逐级变换；压力不变注入率持续减少或注入率不变压力持续升高时，不改变水灰比；某一比级浆液注入量达300L以上或灌注时间达1h，压力和注入率无显著改变（<85%）时，改浓一级；注入率>30L/min时，可越级变浓。特殊情况处理：注入量过大难于结束时，经监理人同意采用间歇灌浆法，必要时加砂；浆液回浓时改用相同水灰比新浆灌注，效果不明显时延续30min结束。结束标准：设计压力下，注入率不大于1L/min时，延续灌注不少于60min结束。封孔：验收合格后采用“分段压力灌浆封孔法”封孔，逐孔检查封孔质量。（四）抬动变形观测与固结灌浆抬动变形观测要求一致，观测允许值100μm，超限时立即停工并报告处理。（五）特殊情况处理冒浆、漏浆：查明原因后，采用表面封堵、低压浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理。串浆：串通孔具备条件时，一泵一孔同时灌注；不具备条件时，封堵串通孔，待灌浆孔结束后扫孔、冲洗再灌浆。灌浆中断：尽快恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，无法冲洗则扫孔复灌；扫孔复灌后用开灌比级浆液，注入率与中断前相近则用原比级浆液，反之逐级加浓；注入率骤减且短时间停灌时，扫孔冲洗或补孔补强灌浆。注入量大难于结束：采用低压、间歇灌浆，浆液掺速凝剂、灌注砂浆等措施处理；处理后扫孔重新灌浆至结束。孔口涌水：测记涌水压力和涌水量，采用自上而下分段灌浆、短段长、高灌浆压力、浓浆结束、屏浆、闭浆、纯压式灌浆、掺加速凝剂、待凝、压力灌浆封孔等措施处理。（六）质量检查检查时间：灌浆结束14天后进行。检查孔布置：数量为灌浆孔总数的10%，一个单元工程至少1个；位置选在帷幕中心线、地质复杂部位、注入量大的孔段附近、钻孔偏斜过大部位及灌浆异常部位。检查方法：采用自上而下分段阻塞压水试验，按“单点法”执行；检查孔孔径≥76mm，岩芯装箱编号并描述，全孔岩芯获得率≥90%。合格标准：坝体混凝土与基岩接触段及其下一段合格率100%，其余段合格率≥90%；不合格段透水率不超过设计规定值的100%且不集中，灌浆质量合格；否则按监理人指示处理。后续工作：检查结束后，对检查孔进行灌浆和封孔。六、资源配置计划（一）设备配置根据施工强度需求，配置钻孔机组55个、供浆机组60个，主要设备如下表：序号设备名称型号及规格数量制造厂名电机功率（kW）用途1高风压潜孔钻机CM3515英格索兰柴油机固结灌浆钻孔2锚固工程钻机YG—6010无锡22固结灌浆钻孔3岩芯回转钻XY—250重探22帷幕灌浆钻孔4灌浆泵3SNS40中南18灌浆作业5灌浆泵SGB6—1030衡阳15灌浆作业6砂浆泵3SNS（B）10中南22砂浆灌注7供浆泵B