大坝灌浆专项施工方案

大坝灌浆专项施工方案一、工程概况本工程大坝为混凝土重力坝，坝顶高程为EL.885.0m，最大坝高120.0m，坝顶长度为350.0m。大坝基础主要座落在弱风化至微风化的花岗岩体上，地质构造较为复杂，存在多条断层破碎带及节理裂隙密集带，基础岩石的透水性及力学性能存在不均匀性。为确保大坝基础的防渗能力、整体性及承载能力，设计要求对坝基进行全面的灌浆处理，主要包括固结灌浆和帷幕灌浆两部分。固结灌浆主要分布在坝基范围内，旨在提高基岩的整体性和弹性模量，减少基础变形，并辅助帷幕灌浆发挥防渗作用。帷幕灌浆主要设置在坝体上游侧及两岸坝肩，形成一道连续的防渗幕墙，切断坝基及绕坝渗流通道，降低坝基扬压力，保证大坝的稳定安全。灌浆施工具有工序复杂、技术要求高、隐蔽性强等特点，施工过程中需严格遵循“先固结、后帷幕，先排序、后孔序”的原则进行。二、编制依据本专项施工方案的编制严格依据以下国家及行业标准、设计文件及现场勘察资料：1.《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2012）；2.《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）；3.《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；4.《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）；5.本工程大坝基础处理设计图纸、技术要求及设计变更通知单；6.工程地质勘察报告及现场灌浆试验成果报告；7.施工现场实际情况及类似工程的施工经验。三、施工总体布置1.施工风、水、电布置供风系统：在坝址左右岸各设置一座移动式空压机站，配备20m³/min电动空压机2台，通过DN100钢管主风管沿坝基敷设，接至各灌浆作业面，满足钻孔及灌浆冲洗用风需求。供水系统：利用大坝基坑排水系统，设置离心水泵抽取经沉淀处理的河水，分别输送至左右岸制浆站及各作业面，供水主管采用DN80钢管，支管采用DN25软管。供电系统：从坝区主变压器接引至各施工分区配电柜，主要设备如地质钻机、灌浆泵、搅拌机等均采用三相五线制供电，确保用电安全。制浆站及重要作业面配备备用柴油发电机，以防突然断电造成灌浆中断事故。2.制浆站布置根据大坝浇筑进度及灌浆作业面的分布，在左右岸坝肩各设置一座集中制浆站。每座制浆站内布置2台高速搅拌机（转速≥1200r/min）、2台低速搅拌机（储浆桶）、1台灌浆泵及自动记录仪控制台。集中制浆站负责供应0.5:1及更浓级配的水泥浆液，稀浆及特殊浆液可在作业面现场配制。制浆站搭建彩钢瓦工棚，做好防雨、防潮及防尘措施，水泥堆放平台离地30cm以上，四周设排水沟。3.排污系统在灌浆作业面周围设置临时挡水围堰，利用污水泵将废弃浆液及冲洗废水抽排至指定的沉淀池，经多级沉淀处理达标后排放，严禁废浆直接排入河道造成环境污染。钻渣及岩粉采用人工装袋，运至指定弃渣场堆放。四、灌浆材料1.水泥帷幕灌浆：采用普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O42.5。要求水泥细度通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%，或比表面积大于3000cm²/g。固结灌浆：采用普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O32.5。灌浆用水泥必须保持新鲜，出厂期超过3个月或受潮结块的水泥严禁使用。水泥入库前需进行抽检，合格后方可使用。2.水灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求，其pH值不小于4，不含有油类及有机杂质。3.砂当需要对大裂隙或空洞进行灌注时，需在水泥浆液中掺入砂。砂应为质地坚硬的天然河砂或人工砂，细度模数宜为1.2~2.0，最大粒径不超过2.0mm，含泥量不大于3%。4.外加剂根据灌浆需要，经监理工程师批准后，可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、膨胀剂等外加剂。外加剂的质量应符合国家相关标准，其最优掺量需通过室内试验确定。五、钻孔施工工艺1.钻孔设备根据孔深及岩石硬度，固结灌浆孔主要采用XY-2PC型地质钻机，帷幕灌浆孔及检查孔主要采用XY-42型或XY-2型地质钻机。钻头选用金刚石钻头或硬质合金钻头，遇断层破碎带或软弱夹层时，应采用长钻具、低压、慢速钻进，并加强冲洗，防止埋钻事故。2.钻孔孔径固结灌浆孔：孔径一般为φ75mm~φ91mm。帷幕灌浆孔：开孔孔径不小于φ91mm，终孔孔径不小于φ56mm。检查孔：孔径不小于φ76mm，需取芯。3.钻孔顺序与孔位偏差严格按设计图纸分序加密的原则进行钻进。先钻第一序孔，后钻第二序孔，最后钻第三序孔。开孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm。因故变更孔位时，应征得监理工程师同意，并记录实际孔位。4.孔斜控制帷幕灌浆孔对孔斜要求极高，必须严格控制孔向。钻进过程中，每钻进5~10m进行一次孔斜测量，发现偏差及时纠偏。纠偏方法：采用加长粗径钻具、扩孔纠偏、使用导向器具等。孔底偏差值应符合设计及规范要求，一般要求孔底偏差值不大于孔深的2.5%或表中的规定值。检查孔必须测斜，并绘制钻孔柱状图及投影图。5.钻孔冲洗与孔口保护钻孔达到设计深度后，应进行钻孔冲洗，将孔内岩粉、铁屑冲洗干净，直至回水清净。钻进暂停或终孔待灌时，应妥善保护好孔口，防止异物掉入孔内。六、裂隙冲洗与压水试验1.裂隙冲洗冲洗方法：采用风水联合冲洗或压力水脉动冲洗。冲洗压力一般采用灌浆压力的80%，且不大于1MPa。冲洗标准：冲洗至回水澄清后，再持续10~20分钟即可结束。对断层破碎带、泥质充填物等部位，根据地质情况，经监理批准可不做冲洗或仅做压力水冲洗。串通孔处理：当邻近钻孔发生串通时，应采用群孔冲洗，直至所有串通孔回水澄清。2.压水试验压水试验是了解岩体透水性、检查灌浆效果的重要手段。先导孔：帷幕灌浆的先导孔应自上而下分段进行单点法压水试验，压力采用灌浆压力的80%。一般灌浆孔：在岩石裂隙冲洗后，进行简易压水，压力为灌浆压力的80%，若该值大于1MPa时，采用1MPa。压水时间20min，每5min测读一次流量，取最后的流量值作为计算流量。检查孔：采用五点法压水试验，以准确评价灌浆后的防渗效果。七、固结灌浆施工1.灌浆方法固结灌浆主要采用“孔内循环法”施工。根据孔深不同，可采用全孔一次灌浆法或分段灌浆法。孔深不大于5m的浅孔，可全孔一次灌浆；孔深大于5m的深孔，宜自上而下分段灌浆。2.灌浆压力与浆液变换灌浆压力：按设计图纸要求执行，一般表层段压力较小，随深度增加而增大。灌浆过程中应尽快升到设计压力，但注入率较大时应分级升压。浆液水灰比：采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1（或0.6:1）五个比级。开灌水灰比一般采用3:1。变浆标准：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。当某级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比。当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。3.灌浆结束标准在设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min，或注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，灌浆即可结束。4.封孔灌浆结束后，采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。将全孔置换成0.5:1的浓浆，使用灌浆泵向孔内泵入浓浆，排出孔内稀浆，直至孔口返出浓浆为止，最后人工将孔内余满。八、帷幕灌浆施工帷幕灌浆是基础处理的核心，采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段、孔内循环高压灌浆”的方法。1.灌浆施工程序帷幕灌浆必须严格按照分序加密的原则进行。设有两排或多排帷幕时，先灌下游排，后灌上游排。同一排帷幕孔分为三序施工（Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序）。施工流程：钻孔定位→埋设孔口管→钻进第一段→冲洗→压水→灌浆→钻进第二段（镶铸孔口管）→冲洗→压水→灌浆→……→终孔段灌浆→封孔。2.孔口管埋设帷幕灌浆孔口段（通常为2m或3m）需单独钻灌，灌浆结束后，埋设φ89mm无缝钢管作为孔口管。孔口管必须镶铸牢固，方向垂直，能承受最大灌浆压力而不松动、不抬动。埋设时需用水泥浆液或水泥砂浆封填管外壁与孔壁之间的空隙，待凝72小时以上。3.灌浆段长划分第一段（接触段）：2.0m~3.0m。第二段：3.0m~5.0m。以下各段：一般为5.0m，但在地质条件复杂、断层破碎带部位，段长应缩短至3.0m~4.0m。段长误差不得大于10cm。4.灌浆压力控制帷幕灌浆压力较大，需严格控制。压力值：根据设计要求，一般随着孔深的增加而增大，最大灌浆压力可达3.0MPa~5.0MPa。控制方式：采用“一次升压法”或“分级升压法”。在正常地质条件下，宜尽快升到设计压力；若注入率较大，可采取低压、浓浆、限流、间歇灌注等措施，待注入率明显减小后再升至设计压力。抬动观测：在灌浆区域及周边设置岩石变形观测装置（千分表），灌浆过程中专人观测，当岩石抬动变形值接近或超过设计允许值（通常为200μm）时，必须立即降低灌浆压力或采取停灌措施，防止大坝基础或岩体被破坏。5.浆液配比与变换开灌水灰比：通常为5:1或3:1。变浆原则：同固结灌浆，但帷幕灌浆对浆液稳定性的要求更高，需严格控制浆液搅拌时间及使用时间。特殊浆液：当遇到大吸浆量且长时间不起压时，可掺入砂、水玻璃等速凝材料，或采用间歇灌浆法。间歇时间一般为30~60min。6.灌浆结束标准与封孔结束标准：在设计压力下，注入率不大于1.0L/min时，继续灌注60min，即可结束。封孔：采用“置换和压力灌浆封孔法”。全孔灌浆结束后，立即用0.5:1的浓浆置换孔内稀浆，待孔口返出浓浆后，使用最大灌浆压力进行纯压式灌浆封孔，延续30min以上，确保封孔密实无析水沉淀。九、特殊情况处理1.冒浆、漏浆处理灌浆过程中发现地表冒浆或邻孔串浆时，应立即采取以下措施：表面封堵：使用棉纱、麻丝、速凝水泥等材料对冒浆点进行嵌缝堵塞。低压、限流、间歇灌浆：降低灌浆压力，限制注入率，或采用间歇灌浆方式，让浆液初步凝结。加浓浆液：变换为更浓一级的浆液，或在浆液中掺加外加剂。2.串浆处理当灌浆孔与邻孔串通时：若串浆孔正在钻进，应立即停钻。若串浆孔已待灌，可将串浆孔与灌浆孔并联进行群孔灌浆，但需控制总注入率，防止岩石抬动。若串浆孔已灌浆完成且达到待凝时间，可将被串孔重新扫孔、冲洗后补灌。3.大耗浆量段处理当单段注入量超过设计规定值（如1000kg/m或2000kg/m）且不起压时，应视为大耗浆量段。限制注入率：将注入率控制在10~15L/min以内进行灌注。间歇灌浆：灌注一定量后，停止灌浆，待凝24小时后再扫孔复灌。灌注混合浆液：在水泥浆中掺入适量砂子或粉煤灰，形成混合浆液填充大空隙。4.地质缺陷处理遇断层破碎带、泥化夹层等地质缺陷时：缩短段长：将灌浆段长缩短至2~3m。待凝：每段灌浆结束后，必须待凝24~48小时，再进行下一段钻灌。化学灌浆：对于微细裂隙或泥化夹层，水泥灌浆效果不佳时，经设计同意可采用化学灌浆（如丙烯酸盐、环氧树脂类）进行补强。十、施工质量检查1.固结灌浆质量检查检查时间：在该部位灌浆结束3~7天后进行。检查方法：主要采用测量岩体波速的方法（声波测试或地震波测试），结合检查孔压水试验成果进行综合评定。合格标准：岩体波速提高率一般要求达到15%~20%以上，或满足设计要求的波速值；压水试验透水率q≤5Lu（或设计值）。2.帷幕灌浆质量检查检查时间：帷幕灌浆结束后14天进行。检查孔布置：布置在灌浆中心线上，断层、破碎带等地质复杂部位，以及吸浆量大的部位。检查孔数量为灌浆孔总数的10%左右。检查方法：采用钻孔取芯及五点法压水试验。合格标准：压水试验检查孔的透水率q值，在设计防渗标准以下的孔段达到90%以上，其余孔段的透水率也不超过设计标准的150%，且不合格孔段分布不集中。芯样评定：检查孔的岩芯应采取率高，且可见水泥结石充填在裂隙中，胶结良好。十一、施工进度计划根据大坝总体施工进度安排，基础灌浆施工计划分为三个阶段：1.坝基开挖验收后的无盖重固结灌浆（部分）。2.坝体混凝土浇筑至一定厚度（具备盖重条件）后的盖重固结灌浆及帷幕灌浆。3.帷幕灌浆的扫尾及检查孔施工。资源配置如下表所示：序号设备名称规格型号单位数量备注1地质钻机XY-2PC台10固结灌浆用2地质钻机XY-42台6帷幕灌浆用3灌浆泵3SNS台8高压灌浆4灌浆自动记录仪三参数/多参数套8含压力、流量、密度5高速搅拌机ZJ-400台4制浆站用6低速搅拌机JJS-2B台8储浆用7测斜仪KXP-1台2孔斜测量8空压机20m³/min台2供风十二、安全与环保措施1.安全施工措施建立健全安全生产责任制，对所有进场人员进行三级安全教育。钻灌平台必须搭设牢固，周边设置防护栏杆，并悬挂安全警示标志。所有机电设备必须接地良好，并安装漏电保护器，传动部位设置防护罩。高压灌浆管路必须连接牢固，并进行耐压试验，管路前方严禁站人。配备专职安全员，进行现场巡视，及时发现并制止违章作业。2.环境保护措施废水处理：严格执行“清污分流”，灌浆废液必须经过沉淀池处理，上层清水回用或达标排放，底泥干化后运至弃渣场。粉尘控制：制浆站水泥罐顶部应安装除尘器，防止水泥粉尘飞扬。钻孔作业时尽量采用湿钻，减少岩尘。噪声控制：空压机等高噪设备应尽量布置在远离生活区的位置，或设置隔音棚。固废处理：废弃的水泥袋、油抹布等分类收集，统一处理，严禁随意丢弃。十三、施工