水库除险加固工程坝肩帷幕灌浆施工技术

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  贾宇珍 一、工程概况 庞庄水库位于汾河支流乌马河上,坝址位于山西省太谷县窑子头庞庄村上游1.0km处。水库于1971年动工兴建, 1974年11月竣工。该水库是一座具有灌溉、防洪、发电及养鱼等综合效益的中型水库。需进行除险加固处理。 工程由“水利部山西水利水电勘测设计研究院”设计,“山西省水利水电建设监理公司”监理，山西省水利建筑工程局承建。坝肩帷幕灌浆工程可分为:工前试验、左坝肩和右坝肩帷幕灌浆三部分。 二、帷幕灌浆工程施工 （一）施工工艺 帷幕灌浆工艺流程见下图： 钻孔灌浆的施工程序是：Ⅰ序孔    Ⅱ序孔    Ⅲ序孔   检查孔 （二）帷幕灌浆孔位布置 帷幕灌浆的轴线测定是布孔的首要工作,它直接关系到防渗帷幕座落位置和其尺寸等准确与否,该工程帷幕灌浆轴线和高程水准控制点的测定是由水工局项目部委派专业测量人员测定的。钻孔进行了统一编号。 （三）钻孔 本工程帷幕灌浆钻孔采用100型和150型回转式地质钻机，钻头选用Ф91mm金刚石或硬质合金钻头。钻进孔深为（61.00－77.15）m,按单排布孔,排内分三序进行。 1、钻机定位准确，立轴垂直；开孔孔位偏差值不得大于10cm；钻孔时,段长、孔径、孔深必须按规定要求进行；孔斜对灌浆质量至关重要,钻孔过程中每5m进尺便测斜一次,发现孔斜超过设计要求便重新扫孔纠偏,使孔底的偏差值不得大于下列规定值：  孔深（m） 20 30 40 50 60 >60 最大允许偏差值（m） 0.25 0.50 0.80 1.15 1.50 另定 2、对设计和监理工程师要求的取芯钻孔,其岩芯按取芯次序统一编号,填牌装箱,并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。 3、试验施工时，采用“高压脉动冲洗法”洗孔，帷幕灌浆孔（段）因故中断时间间隔超过24h者应在灌浆前重新进行冲洗。 （四）压水 施工中均按自上而下分段卡塞进行压水试验。所有灌浆孔都按简易压水（单点法）进行，检查孔采用五点法进行压水试验。 （五）制浆材料 帷幕灌浆的浆液为纯水泥浆液，主材为水泥,采用了山西省文水县新星水泥厂“文峪河牌”32.5普通硅酸盐水泥。经过水质检验灌浆时用库区水。水泥在制浆时采用重量称量法，其称量误差小于5%。 （六）浆液搅拌 水泥浆液必须搅拌均匀，拌浆时使用普通搅拌机，搅拌时间不少于3min，浆液在使用前过筛，从开始制备至用完时间小于4h。 （七）灌浆 1、灌浆方法 灌浆采用自上而下分段卡塞法，孔内循环式，射浆管底部距孔底不大于50cm。所有钻孔段长均按每5-6m为一段进行施灌。特殊情况下可适当缩短或加长,但不得大于10m。 2、灌浆压力 循环式灌浆，压力表安装在孔口回浆管路上。 灌浆段次 孔深（m） 灌浆压力（Mpa） 备注 1 0-5 0.1 每段按5m划分，若段长变化，其压力值随之调整。孔深大于25m后均采用1Mpa。 2 5-10 0.3 3 10-15 0.5 4 15-20 0.8   3、灌浆浆液水灰比 灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七个比级，开灌水灰比　　　　　　　采用5:1。 4、灌浆施工浆液变换标准 ⑴当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。 ⑵当某一比级浆液的注入浆量已达300L以上或灌注时间已达1h，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。 ⑶ 当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓浆液灌注。 ⑷灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应措施处理。 5、灌浆结束标准 自上而下分灌浆，在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆可结束。 6、灌浆孔封孔 每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理工程师及时进行验收，验收合格的灌浆孔采用“分段压力灌浆封孔法”并结合人工水泥砂浆封孔。 7、特殊情况处理 对意外的机械故障、停水、停电、孔内事故、自然因素、地层漏浆串冒等,施工前必须对此有强有力的防犯和应对措施,一旦意外情况发生,现场技术人员便可妥善处理,使工程顺利恢复正常施工。 ⑴灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理。 ⑵帷幕灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。 ⑶灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按下述原则进行处理： A、应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。 B、恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。 C、恢复灌浆后，如注入率较中断前的减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。 ⑷灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理： A、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆； B、浆液中掺加速凝剂； C、灌注稳定浆液或混合浆液。 ⑸灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。 8、灌浆施工的质量控制 根据全面质量管理的科学理论,影响质量的因素为“人、机、料、法、环”。为了对施工质量做全盘控制。严守质量“三控制”的原则, , : （1） 钻灌前质量控制 思想准备，技术准备，机具准备，材料准备。 （2）钻灌过程质量控制 A、严格按照设计要求和施工技术规范的规定进行。 B、灌浆过程中严格控制灌浆压力、水灰比、变浆标准、开灌标准等。并严把灌浆结束标准关，使灌浆过程中所有的施工参数均控制在设计和规范要求的范围内。 C、质检员要经常深入现场，做到“三勤”，即脚勤、眼勤、嘴勤，发现问题及时解决。 （3）灌浆结束后质量控制 A、质量控制实行“三检制”，三检结束后，监理工程师最后检查验收、签证评定。 B、坚持执行质量一票否决制，上一道工序未经检验合格签证，不得进行下道工序的施工。 C、对质量事故处理必须坚持“三不放过”原则。 9、认真做好原始记录 帷幕灌浆工程系地下隐蔽工程，灌浆质量效果的判断主要是依*各种记录资料，因此施工的全部原始记录必须认真做好。 10、帷幕灌浆施工中的安全问题 我们在施工中始终把安全工作放在一切工作之首位,在向职工技术交底的同时,也对职工进行了安全思想教育,制定并颁发《安全技术操作规程》,成立了安全组织机构,设有专职安全员,随时随地检查施工现场的安全问题,使职工在生产中始终树立安全第一的生产意识,使得我们安全顺利地完成了该标段灌浆施工任务。 三、帷幕灌浆完成工程量 庞庄水库坝肩帷幕灌浆工程施工从2004年11月19日起, 2005年8月22日止,总历时276天,实际施工纯历时208天。左右两坝肩帷幕灌浆工程共完成59个单孔,质量检查孔6个,全工程从左岸向右岸循序总计划分为12个单元工程。其中:钻孔总进尺3986.86m,灌浆总进尺2226.50m,,水泥注入量230799.97kg,全工程平均单位注入量103.66kg/m;检查孔总进尺407.80m,透水率0.17—2.58Lu。 项目名称 单位 数量 帷幕灌浆试验 项 1 钻孔进尺 m 3986.86 灌浆进尺 m 2226.50 检查孔进尺 m 407.80 四、帷幕灌浆工程施工的资料整理与成果分析 （一）资料整理 1、原始记录 灌浆施工的原始记录资料按统一的施工程序把各个单孔以“单元工程量报审表 → 单元工程质量评定表 → 单元工程施工质量报验单→灌浆造孔工序质量检验表 → 灌浆工序质量检验表 → 钻孔测斜成果表 → 钻孔柱状剖面图 → 钻孔记录表 → 压水试验综合记录表 → 压水试验原始记录表 → 灌浆工程压水试验P—Q曲线表→ 灌浆试验综合表 → 灌浆作业原始记录表”循序逐一编排并进行了整理与校核装订，以单元为单位将资料统一装盒，以备存档。 2、成果资料 在整理校核原始记录的基础上，计算填写了各种成果记录表，绘制了帷幕灌浆竣工综合剖面图。具体资料如下： （1）工程完成情况表 （2）检查孔压水试验成果一览表 （3）各次序孔灌浆成果表 （4）灌浆分序统计表 （5）灌浆成果一览表 （6）各次序孔单位注入量频率曲线和频率累计曲线图 （7）各次序孔透水率频率曲线和频率累计曲线图 （8）检查孔压水试验透水率频率曲线和频率累计曲线图 （9）灌前各次序孔和检查孔压水试验透水率频率曲线和频率累计曲线图 （10）帷幕灌浆竣工综合剖面图 （11）灌浆材料检验资料 （12）检查孔岩芯柱状图 （二）资料的成果分析 1、从钻孔和灌浆的原始资料与成果资料看,本次施工均能按“试验成果”和有关技术规范及要求标准正常施工,施工中没有出现异常情况。说明本工程施工工艺合理,技术可行,能满足工程要求和保证质量的。 2、从灌浆资料中可以明显看出,所有灌浆试验孔其平均单位注入量均随着灌浆次序的增加而显著减小,特别是Ⅲ序孔灌后,检查孔的单位透水率,较灌前更是有极大的减小,该工程最后检查孔透水率为0.17— 2.58Lu,均满足设计规定的小于5Lu标准,这表明灌浆工程质量效果是良好的,质量标准是保证的。 3、从待凝14天后检查孔钻取的岩芯样品看，岩石裂隙被灌浆水泥结石充填密实，水泥结石强度良好，这表明经灌浆后防渗帷幕必将完整连续，牢固可*。 4、从整个灌浆孔最后结束的浆液配合比看，多数孔段均系以稀浆灌浆结束，这表明该工程坝基岩石中细小裂隙较多，属可灌性较好的岩层。 5、通过帷幕灌浆全面质量检查所取得的数据说明,帷幕灌浆起到了明显的防渗作用,足已达到所要求的相对不透水的要求。 五、帷幕灌浆工程质量效果的评定 全工程坝肩帷幕灌浆总计59个单孔,共划分为12个单元,其质量全部合格,合格率为100%,其中优良单元为 11 个,优良率 91%。该工程按上述验收评定结果被最后评定为优良工程。 六、帷幕灌浆施工的体会 太谷县庞庄水库坝肩帷幕灌浆工程不仅为帷幕灌浆在复杂地质条件下施工进行质量控制积累了丰富的经验，同时也为控制和保证质量提出了发展方向。