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1 工程概况
某水电站工程规模属大(2)型,工程等级为Ⅱ等,由拦河坝、泄水建筑物、发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成。
工程灌浆主要包括拦河坝坝基工程的帷幕灌浆,发电站厂房钢衬接触灌浆,以及引水隧洞工程的回填、固结灌浆等。帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆及钢衬接触灌浆施工顺序为:先进行回填灌浆,再进行固结灌浆,后进行帷幕灌浆,帷幕灌浆在现场生产性试验完成后进行。灌浆遵循分序施工、逐序加密的原则,回填灌浆和接触灌浆分成区段进行,固结灌浆和帷幕灌浆按排序、孔序施工。引水隧洞固结灌浆按环间分序、环内加密的原则进行,环间分两个次序。帷幕灌浆先下游排,后上游排,同一排上分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个次序,逐序进行灌浆,在Ⅰ序孔中先进行先导孔施工。
2 施工程序
灌浆段的施工工艺流程为:钻孔→冲洗→简易压水→灌浆→循环进行下一段钻灌→终孔段灌毕后采用“置换和压力灌浆法”封孔。
3 施工方法
3.1 钻孔
3.1.1 引水隧洞回填、固结灌浆孔 固结灌浆采用YGZ-80型圆盘钻机钻孔,孔径Ф55 mm,按设计深度终孔;回填灌浆采用YT-28手风钻造孔,孔径Ф45 mm,孔深深入岩石0.10 m。
3.1.2 钢衬接触灌浆孔 采用分区段封闭预埋灌浆管法,每孔以控制灌浆面积5 m2为宜。预埋管内径50 mm,灌浆前用手风钻钻孔。必要时也可采用JICZ-16型磁座电钻钻孔,孔径12 mm,孔位根据现场锤击检查确定。
3.1.3 基岩固结灌浆孔 采用XY-2PC地质钻机钻进或将其改装成风钻,孔径56 mm,按设计深度终孔。
3.1.4 覆盖层固结孔 采用XY-2型地质钻机偏心钻具跟管法钻进,套管直径127 mm。
3.1.5 帷幕灌浆孔 灌浆孔按上下游两排布置。灌浆孔的布置要根据现场生产性试验,确定孔距、排距的合理性,以及灌浆材料、浆液配合比和灌浆压力、灌浆方法、工艺等。帷幕灌浆孔采用金刚石钻具清水钻进,开孔孔径不小于φ76 mm,终孔孔径不小于φ56 mm。孔深按设计深度终孔。钻孔设备选用XY-2型和XY-2PC型地质钻机。
3.1.6 抬动观测孔 采用XY-2 PC钻机金刚石清水钻进,孔径91 mm,深度30 m。
3.1.7 检查孔 采用的钻孔机具与灌浆孔相同,帷幕检查孔孔径不小于Ф76 mm,回填、固结检查孔与灌浆孔相同。静弹模测试孔为Ф76 mm。
3.2 制浆
为保证工程质量与高效施工,制浆采用集中制输的方式,制浆站分别布置于左、右岸坝肩,采用ZJ-400型高速搅拌机(n=1 450 r/min)制浆,低速搅拌机储浆,BW-200/40泵输浆,采用0.5∶1的水泥浆,并在浆液中掺加1 %~2 %(水泥重量)膨润土,用于改善浆液性能,提高可灌性,也可防止浆液离析,减少堵管事故的发生。用Ф50 mm浆管送至中转站(1 m3储浆桶),再用输浆泵输送到各灌浆机组的拌和机内,调试成所需要的配合比进行灌注。
3.3 灌浆施工
3.3.1 灌浆设备 灌浆泵:为SGB6-10三缸柱塞泵,还能灌注水泥砂浆,有利于大渗漏带的封堵。灌浆记录仪:湖南力合科技发展有限公司生产的GY-IV型灌浆压水自动记录仪,对工作环境的适应性好,数据采集精度能符合施工要求。液压灌浆塞:规格有Φ56 mm、Φ66 mm、Φ76 mm和Φ91 mm四种,可用于灌浆和检查孔压水试验,最大压力大于5 MPa。
3.3.2 钻孔冲洗和压水试验 回填灌浆孔:不冲洗、不作压水,钻孔后用风吹出钻渣即可。钢衬接触灌浆孔:灌浆前使用洁净的压缩空气检查缝隙串通情况,吹除孔隙内的污物和积水,其风压小于灌浆压力。固结灌浆孔:固结灌浆孔需进行孔壁冲洗和裂隙冲洗,孔壁冲洗当回水澄清后即可结束,裂隙冲洗选用压力水进行冲洗,直至回水澄清为止或不大于20 min,冲洗水压力为灌段灌浆压力的80 %,并不大于1 Mpa。地质条件复杂以及设计对裂隙冲洗有特殊要求时,冲洗方法需通过现场试验或由设计确定。灌前选择有代表性的孔作压水试验,压水压力为灌浆压力的80 %,压水试验孔数占总孔数的5 %,试验采用单点法。帷幕灌浆孔:每个灌浆段钻孔完毕后进行钻孔冲洗,使孔内沉淀厚度不得超过0.2 m。灌浆前采用压力水进行裂缝冲洗,直至回水干净为止。冲洗压力为灌浆压力的80 %,并不大于1 MPa。灌前简易压水可结合裂隙冲洗进行,压力为灌浆压力的80 %,并不大于1 MPa,压水20 min,每5 分钟测读一次压水流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果以透水率表示。先导孔和检查孔采用单点法或五点法进行压水试验。
3.3.3 灌浆方法
3.3.3.1 回填灌浆 在衬砌砼达到70 %设计强度后进行,分区段进行施工,每个区段长为3个砼衬砌段。采用填压式灌注,由低处向高处推进,灌注0.6(或0.5)∶1的水泥浆,当灌注量较大时,灌注水泥砂浆,砂的掺入量不超过水泥量的200 %。灌浆压力采用设计压力。在设计压力下停止吸浆,延续灌注10 min,回填灌浆即可结束。
3.3.3.2 钢衬接触灌浆 在混凝土浇筑60 d后进行,灌浆前,用压力风检查缝串通情况,吹出空隙内的污物和积水,其风压小于灌浆压力。灌浆压力以控制钢衬变形不超过设计规定值为准,一般不宜大于1 MPa。灌浆自低处孔开始,并在灌浆过程中敲击振动钢衬,待高处孔分别排出浓浆后,依次将其孔口阀门关闭,同时记录各孔排出的浆量和浓度。灌浆结束条件:在规定压力下灌浆孔停止吸浆,延续灌注5 min即可结束。
3.3.3.3 固结灌浆 一般在有盖重下进行,段长>6 m时应进行分段灌浆,采用小灌浆塞灌注。一般一泵灌一孔,当钻孔串浆时,则采用群孔并联灌注,并联孔数不宜多于3个。灌浆压力应按设计图纸或结合现场生产性试验确定。灌浆结束标准:在该灌浆孔(段)最大设计压力下,当注入率不大于1 L/min后,继续灌注30 min,灌浆即可结束。封孔采用“全孔灌浆法”封孔。
3.3.3.4 帷幕灌浆 采用孔口封闭自上而下分段灌浆法,孔内循环式灌注,射浆管距灌浆段底不得大于50 cm。灌浆压力值进行现场生产性试验时,根据岩石特性和灌注情况进行调整。灌注浆液浓度由稀到浓逐级变换原则,灌注时注意控制灌浆升压速度,升压速度与注入率协调,不得超过规定的数值,以减少岩石抬动破坏建筑物,严密监视抬动装置千分表的读数,当抬动值≥200 um时,及时采取降压措施或停止灌浆。自上而下分段灌浆在最大设计压力下,当注入率不大于1 L/min后,继续灌注60 min,灌浆即可结束。灌浆孔采用“分段灌浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”进行封孔。
4 结语
灌浆参数及工艺等均应参照现场生产性试验成果进行改进、完善,使之合理、先进;隧洞进行回填灌浆及固结灌浆后,渗流量明显减小,达到预期的效果;钢衬接触灌浆提高了混凝土与钢管之间的密实度;坝基帷幕灌浆后,测压管水位明显降低。
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