引水隧洞灌浆的施工方案文档格式.docx

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大山口二级水电站工程项目经理部

2012年9月23日

批准/日期：

审核/日期：

编写/日期：

大山口二级水电站发电引水洞灌浆施工措施

一、工程概况

1.1、地质条件

洞身段上覆岩体厚度19.0~37.0m，穿越的岩性主要为中泥盆统萨阿尔明组下亚组灰岩、火山角砾岩及上第三系中新统桃树园组砂质泥岩。

灰岩属中硬岩，厚层状结构，岩层产状85°

SE∠80°

，洞身段处于微风化~新鲜基岩，纵波速度Vp＝5500~5800m/s。

根据试验资料：

灰岩颗粒密度为2.75g/cm3、天然密度2.70g/cm3、自然吸水率为0.55%、饱和吸水率为0.76%、孔隙率1.82%、烘干后抗压强度110.0MPa、饱和抗压强度66.7MPa、软化系数0.61。

火山角砾岩，棕红色，厚层状结构，微风化~新鲜状态，纵波速度Vp=5100~5200m/s。

颗粒密度为2.70g/cm3、干密度2.65g/cm3、饱和密度2.67g/cm3、自然吸水率为0.50%、饱和吸水率为0.61%、孔隙率1.85%、烘干后抗压强度64.1MPa、饱和抗压强度43.5MPa、软化系数0.68。

烘干后抗剪强度c为2.2MPa、Φ为46.0°

、浸水后抗剪强度c为2.0MPa、Φ为44.0°

。

变模：

烘干50.8×

103MPa，饱和36.0×

103MPa；

弹模：

烘干54.3×

103MPa，饱和41.4×

103MPa。

砂质泥岩属软岩，中厚层状结构，岩层产状318°

NW∠10°

，洞身段处于微风化~新鲜基岩，纵波速度Vp=2700~2800m/s。

颗粒密度为2.70~2.73g/cm3、干密度2.05~2.25g/cm3、孔隙率16.0%、天然抗压强度20.0~31.3MPa、烘干后抗压强度3.32~6.08MPa、饱和抗压强度0.756~6.87MPa、软化系数0.02~0.37。

烘干后抗剪强度c为0.6~2.4MPa、Φ为41.5~43.5度、浸水后抗剪强度c为0.01~0.5MPa、Φ为38.0度。

烘干3.32~5.80×

103MPa，饱和0.164~0.305×

烘干4.11~6.91×

103MPa，饱和0.354~0.393×

根据砂岩、泥岩、砂岩泥岩自由膨胀率（据试验成果）：

微风化~新鲜岩为33~40%，小于40%的判定标准，不具膨胀性。

洞线断裂构造及节裂不发育，洞身段岩体完整性较好，按岩石强度、岩体完程度、结构面状态、产状和地下水条件对围岩分类，隧洞段0+015~0+452.695以Ⅲ类围岩为主，0+452.695~1+200以Ⅳ类围岩为主。

1.2、施工部位及工程量：

施工部位

施工项目

单位

工程量

引水洞0+000~1+200

回填灌浆

m2

13320.35

固结灌浆钻孔

m

18480

固结灌浆

二、施工进度计划

根据砼浇筑施工计划安排和目前混凝土浇注情况，灌浆施工计划工期：

上游段砼灌浆施工2012年12月20日前完成所有已浇筑完成的砼的灌浆施工。

按钻灌220m/d工效，计划2013年3月1日~2013年7月15日完成所有砼灌浆施工（包括钻孔、灌浆施工台车的搭设和所有管线的铺设工作以及检查孔施工）。

2013年6月20日之前完成1#支洞封堵工作的固结灌浆和回填灌浆预埋管的埋设工作;

2013年5月20日之前完成2#支洞封堵工作的固结灌浆和回填灌浆预埋管的埋设工作。

三、资源配置

3.1、劳动力计划

根据本工程工期短，工程量大，施工面分散的特点，施工高峰期投入施工人员为：

上游段灌浆施工20人，技术人员2人，管理人员2人，共计24人。

下游段灌浆施工14人，技术人员2人，管理人员2人，共计18人。

每一工作面各配备3个风钻工，总计48人。

3.2、主要施工设备

施工高峰期设备投入：

上游施工面配备YT-28手风钻3台、3m3电动空压机一台、13m3电动空压机一台、SGB6-10型灌浆泵二台、3SNS型灌浆泵二台、HSD200一拖二灌浆自动记录仪一套、捷通（JT）系列智能灌浆自动记录仪一套、高速搅拌机一台、低速搅拌机三台。

上游施工面配备YT-28手风钻2台、3m3电动空压机一台、13m3电动空压机一台、SGB6-10型灌浆泵二台、3SNS型灌浆泵二台、捷通（JT）系列智能灌浆自动记录仪一套、高速搅拌机一台、低速搅拌机二台。

3.3、主要材料

计划需用P.O42.5普通硅酸盐水泥3000t。

四、风、水、电系统布置

4.1、供风系统

在上下游两个施工面各安放一台13m3和一台3.5m3移动式电动空压机供固结灌浆和回填灌浆钻孔使用。

空压机和钻孔、灌浆设备随施工平台移动。

4.2施工用水

上游段洞内砼灌浆施工用水从发电引水洞洞口取水点铺设2〃塑料管,通过发电引水洞闸门通气孔进入洞内,用2〃水泵抽至灌浆施工面。

下游段段砼灌浆施工用水从1#和2#施工支洞洞口的取水点抽取至洞内制浆站处供钻孔、制浆使用。

4.3、施工用电

2012年洞内灌浆施工用电由业主提供的电源端口，通过发电引水洞洞口通气孔进入。

2013年洞内灌浆施工用电由1#和2#施工支洞与主洞交叉口的电源端口接引，穿过砼钢模台车时，由固定在砼钢模台车上的硬质塑料管通过。

洞内架设支线接引至施工面附近的配电箱，再由配电箱接引至施工设备。

洞内支线沿洞壁悬挂。

施工高峰期最大用电量约200KW/h。

五、制浆系统

上游段洞内砼灌浆施工的制浆站拟建在发电引水洞进口附近，制备的0.5:

1的浆液通过灌浆泵输送到施工面。

当灌浆施工至距离发电引水洞洞口约600m处时，在1#和2#施工支洞与主洞交叉处搭设制浆站；

下游段段砼灌浆施工的制浆站可以利用1#和2#施工支洞与主洞交叉处搭设的制浆站或根据现场情况就近搭建，浆液通过高速制浆机输送。

六、排污

在距离灌浆施工面下游150m处修建临时挡水围堰，钻孔、灌浆的岩粉、污水在此处沉淀，沉淀后的污水用排污泵排到指定位置；

沉淀的岩粉和弃浆随时装袋、控水后，装车运至指定的弃渣场。

七、回填灌浆施工

7.1、钻孔

混凝土浇筑结束后，在混凝土强度超过70%设计强度后开始钻孔。

钻孔利用一次性搭设移动脚手架平台施工，采用YT-28手风钻从预埋管中进行钻孔，钻孔孔径不小于φ38mm，孔距2.78m，排距3.0m，单数排3个孔，双数排2个孔；

固结灌浆孔孔距为2.78m，排距为3.0m，每排孔数11个，梅花型布置。

孔位布置剖面示意图及展示示意图如下。

固结（回填）灌浆孔位布置剖面示意图

固结（回填）灌浆孔位布展示示意图

7.2、回填灌浆

⑴回填灌浆范围为顶拱1200，回填灌浆孔兼做固结灌浆孔。

⑵回填灌浆钻孔孔深为入岩10cm。

⑶回填灌浆施工以4个混凝土浇筑段为一个施工单元，单元内回填灌浆分两序进行，其中，没有顶拱孔的环为I序环，有顶拱孔的环为Ⅱ序环。

⑷每个单元各序灌浆孔施工时，将所有施工的各序灌浆孔均钻至设计孔深。

⑸灌浆材料：

回填灌浆水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥；

灌浆用水满足混凝土搅拌用水的要求；

外加剂和掺合料根据现场实际情况，经监理工程师批准后方可使用。

⑹灌浆设备：

灌浆选用3SNS型灌浆泵。

⑺制浆：

制浆时水泥等固相材料必须进行称量，称量误差应小于5%。

⑻浆液搅拌：

浆液搅拌采用高速搅拌机，搅拌机转速为1200r/min，搅拌时间不少于30s；

浆液温度保持在5~400C，超出此范围的浆液视为废浆；

浆液使用前应过筛，从开始制备到用完时间不能超过4h，否则应予以弃掉。

⑼浆液水灰比：

回填灌浆的水灰比Ⅰ序孔拟采用0.5:

1，Ⅱ序孔拟采用1:

1和0.5:

1，当孔内吸浆量较大时采用水泥砂浆，掺砂量不大于水泥重量的200%。

⑽灌浆压力：

灌浆压力拟选用：

I序孔选用0.2Mpa，II序孔选用0.3Mpa，或按监理工程师的指示确定；

在灌浆过程中，灌浆压力应尽快达到设计值，注入率大的孔段应分级升压。

⑾灌浆顺序：

灌浆采用环间分序，环内由低向高依次施工的顺序，在灌浆过程中，较高孔和顶拱孔作为排气孔；

灌浆过程中，如果出现串浆，待串浆浓度达到或接近进浆浓度时，封堵此孔的预埋管，继续灌注，直到达到结束标准。

⑿结束标准：

在设计压力下，孔内停止吸浆，持续灌注10min，即可结束灌浆；

对于灌浆孔和串浆孔均采用带压闭浆。

⒀封孔：

灌浆结束待凝7~12个小时后，取出灌浆孔口装置。

⒁特殊情况处理：

灌浆作业应连续进行，如果因故中断，应及早恢复灌浆，若中断时间超过30min，应进行扫孔复灌。

7.3、质量检查

⑴灌浆结束后，将灌浆资料上报监理工程师，由监理工程师布置灌浆效果检查孔，检查孔均布置在顶拱处。

⑵压浆检查在灌浆结束7天后进行；

检查采用钻孔注浆法进行，在设计压力下，向检查孔内注入2:

1的水泥浆，初始10min内注入量不超过10L，即为合格；

对于不合格的回填灌浆部位，按监理工程师的批示进行处理。

八、固结灌浆施工

8.1、固结钻孔

⑴顶拱固结灌浆在回填灌浆检查合格后进行；

边墙固结灌浆孔可在回填灌浆前进行，钻孔选用YT-28手风钻进行，孔径不小于φ38mm，孔深为入岩4m。

⑵钻孔冲洗：

钻孔结束后，先采用风水联动的方式进行孔壁冲洗，灌浆前，下设灌浆塞进行裂隙冲洗，冲洗水压力为灌浆压力的80%，裂隙冲洗应冲洗至回清水后10min结束。

⑶灌前压水：

选择基本孔的5%在裂隙冲洗结束后进行灌前简易压水，压水时间20min，每5min测量一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

8.2、固结灌浆

⑴灌浆材料：

固结灌浆水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥；

⑵灌浆设备：

⑶制浆：

⑷浆液搅拌：

浆液温度保持在5~400C，如浆液温度达不到要求，用水箱把水加热在进行浆液搅拌。

超出此范围的浆液视为废浆；

浆液使用前应过筛，从开始制备到用完时间不能超过4h，否则应予以废弃。

⑸浆液水灰比：

固结灌浆的水灰比拟采用2:

1、1:

1、08:

1、05:

1四个比级，开灌水灰比为2:

1。

⑹灌浆压力：

灌浆压力拟采用Ⅰ序孔0.3Mpa；

Ⅱ序孔0.4Mpa，或根据监理工程师确定；

⑺灌浆方式：

灌浆采用孔口循环全孔一次灌注的方式。

⑻灌浆分序：

灌浆采用环间分序，环内加密的原则进行，其中单数为I序环，双数环为II序环；

环内则单数孔为I序孔，双数孔为II序孔。

⑼变浆标准：

灌浆浆液应由稀到浓逐级变换；

当灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或注入率保持不变而灌浆压力持续升高，不得改变水灰比；

当某一比级浆液注入量达到300L，或注浆时间达到1h，而注入率和灌浆压力均无显著变化时，应加浓一级水灰比；

当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。

⑽并联灌浆：

灌浆宜采用单孔灌浆的方法，但在注入率较小的情况下，同一环的灌浆孔可并联灌浆，孔数不宜超过3个。

⑾结束标准：

在设计压力下，单孔注浆注入率不大于1L/min时，群孔灌浆注入率不大于15L/min时，持续灌注30min，即可结束灌浆。

⑿封孔：

灌浆结束后，排除孔内的积水和污物，采用机械注浆进行封孔，并将孔口抹平。

洞内涌水段处理措施

⑴涌水孔的钻孔、灌浆

①钻孔过程中如遇孔内涌水时，测计涌水流量和压力，记录涌水部位。

②涌水孔钻进结束后，应立即下设灌浆塞控制涌水，及早进行灌浆处理。

③涌水孔灌浆结束时的压力应为设计灌浆压力和涌水压力之和。

④浆液选择与变换

开灌浆液材料采用水灰比为2:

1的普通水泥浆。

水泥浆的变浆原则按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）执行。

⑤大吸浆量钻孔灌浆方法

a.低压。

用稍高于涌水压力的灌浆压力进行灌浆，待裂隙逐渐充满浆液，浆液的流动性降低后，再逐渐升高压力，再按常规要求进行灌浆。

b.限流。

限制注入率不大于15~20L/min，以减小浆液在裂隙里的流动速度，促使浆液尽快沉积。

直至达到灌浆结束标准后结束灌浆。

c.浓浆灌注。

采用最稠的水泥浆（0.5：

1）进行灌注。

d.加速凝剂。

在最稠的浆液（0.5：

1）中掺入水玻璃、氯化钙速凝剂。

采用2TGZ-60/210双液注浆泵灌注。

e.灌注水泥砂浆。

根据灌注情况，掺砂量可以按水泥重量的10%、20%……100%逐步增加；

砂的粒径也可逐渐变粗。

将砂浆搅拌均匀后，采用UB8.0A砂浆泵进行灌注。

f.间歇灌浆。

在灌注一定数量水泥或灌注一定时间后，停止灌浆一段时间。

每次间歇时间为2~8h。

g.化学灌浆。

采用SNS-10/6化学注浆泵灌注HW水溶性聚氨酯。

⑵灌浆作业应连续进行，如果因故中断，应及早恢复灌浆，若中断时间超过30min，应在冲孔至设计孔深后复灌；

如果中断后的注入率不小于中断前注入率的50%，则认为该孔段合格，否则，应重新钻孔灌浆。

⑶灌浆过程中如果发生和相临孔串浆，若有条件，可进行并灌，如果不具备条件，则及时将该串浆孔封堵，待此孔灌浆结束后，扫孔复灌；

若被串孔正在进行钻孔，应立即停止钻孔，并对该孔进行有效的封堵。

⑷当灌浆孔内灌入水泥量超过一定数量（1t），而注入率和压力均无明显变化时，及时通知监理工程师，在监理工程师的指导下，采用降压、间歇灌浆或灌砂浆等方法处理。

8.4、质量检查

⑴灌浆结束后，将灌浆资料上报监理工程师，由监理工程师布置压水检查孔，检查孔的数量不少于基本孔的5%。

⑵压水检查在灌浆结束3天后进行，压水压力与灌前压水相同，压水方法采用单点法。

⑶当压水吕容值小于规定的数值时，则认为该孔合格；

当单元内孔段合格率超过85%，且不合格孔段透水率不超过设计规定值的150%且不集中时，可认为该单元合格；

否则，按监理工程师批准的措施进行处理。

九、支洞封堵后施工措施

1、固结灌浆

①、钻孔

⑴固结灌浆钻孔采用搭设临时性脚手架平台施工，采用YT-28手风钻直接进行钻孔，钻孔孔径不小于φ42mm，孔深为入岩4m。

选择基本孔的5%在裂隙冲洗结束后进行灌前简易压水，压水20min，每5min测量一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

②、固结灌浆

固结灌浆在支洞封堵混凝土浇注前进行。

1、0.8:

1、0.5:

固结灌浆灌浆压力为0.5Mpa。

③、特殊情况处理

⑴灌浆作业应连续进行，如果因故中断，应及早恢复灌浆，若中断时间超过30min，应在冲孔至设计孔深后复灌；

⑵灌浆过程中如果发生和相临孔串浆，若有条件，可进行并灌，如果不具备条件，则及时将该串浆孔封堵，待此孔灌浆结束后，扫孔复灌；

⑶当灌浆孔内灌入水泥量超过一定数量而注入率和压力均无明显变化时，及时通知监理工程师，在监理工程师的指导下，采用降压、间歇灌浆或灌砂浆等方法处理。

2、回填灌浆

①钻孔

混凝土浇筑前，按设计孔位钻孔，钻孔采用搭设临时性脚手架平台施工，采用YT-28手风钻直接进行钻孔，钻孔孔径不小于φ50mm，孔深0.2m，孔内埋设φ50mm铁管，铁管深入岩石0.15m。

铁管固定在岩壁上，并接引至施工支洞永久检修通道内（或靠近支洞一端的支洞混凝土封堵端），铁管露出混凝土面0.3m。

在混凝土强度超过70%设计强度后，进行灌浆施工。

②回填灌浆

⑴回填灌浆范围为顶1200。

⑵钻孔孔深为入岩20cm。

⑶灌浆材料：

回填灌浆水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥；

⑷灌浆设备：

⑸制浆：

⑹浆液搅拌：

⑺浆液水灰比：

回填灌浆的水灰比Ⅰ序孔采用05:

⑻灌浆压力：

灌浆压力0.3Mpa，在灌浆过程中，灌浆压力应尽快达到设计值，注入率大的孔段应分级升压。

⑼灌浆顺序：

⑽结束标准：

⑾封孔：

⑿特殊情况处理：

③质量检查

灌浆结束后，将灌浆资料上报监理工程师，由监理工程师确定灌浆效果检查方法及合格标准。

十、冬季施工措施

当地表水温度低于5℃时，灌浆施工就进入了冬季施工阶段，此时露天施工所用施工设备、管路、水泥、水等均应采取保（升）温措施，以保证工程质量满足要求。

1．施工现场需搭设保温棚对制浆设备、管路、水泥、水等进行保温，保温棚用脚手杆搭建，棚外覆盖棉被，棉被外铺苫布和彩条布。

在保温棚内搭设水泥存放平台。

保温棚尺寸为12ⅹ6ⅹ6（长*宽*高）。

保温棚搭设需要材料见下表

保温棚搭设所需主要材料用量表

序号

名称

规格型号

数量

备注

1

脚手杆

1½

″

t

1.5

表中所列数量

为估算量

2

卡扣

固定式

个

120

一字式

30

自由式

20

3

棉被

150

4

彩条布

宽8m

160

5

加热棒

3000W

6

苫布

10m×

10m

块

2．保温棚建在高压水池附近空旷平坦的地方，便于水泥车靠近，避免水泥的二次倒运。

卸水泥的一侧应处于避风位置。

3．所有管路外包玻璃棉进行保温，需要用玻璃棉保温的管路（供水管、送浆管和排水管）总长约为300m。

4．送浆管路在送浆前要用热水冲洗，确保管路内壁没有结冰现象，否则，容易造成管路堵塞，以至于造成管路报废。

5．供、排水管路应尽量保证管路内水始终处于流动状态。

6．保温棚内采取相应的取暖措施，以保证施工的顺利进行。

棚内用砖砌筑简易火炉取暖，并派专人负责看护。

7．制浆用水采用在水箱内加热棒电热加温至35~40℃后，再和直接抽取的地表水在6m3水池内混合，确保制浆用水的水温不低于5℃。

然后，用水泵抽取供制浆使用。

8．制浆的废弃物和废水及时清理，避免占用保温棚内的空间。

9．保持保温棚内的整洁，倒放水泥时应轻倒，避免造成棚内空气污浊。

十一、施工质量控制措施

11.1、施工前控制

⑴、施工前进行灌浆材料、设备、仪表的检验。

其性能、指标满足施工要求。

⑵、对全体施工人员进行技术培训，考核合格后方可上岗。

⑶、建立质量保证体系组织机构，项目负责人任第一责任人，实施质量终身制。

⑷、制定质量管理细则及奖罚制度。

11.2、施工过程重点控制

⑴、保证制浆过程中搅拌时间及水泥掺量满足设计要求。

⑵、保证钻孔偏斜率符合设计要求。

⑶、保证供浆、灌浆的连续性，中断时间不可超过规范要求。

⑷、严格控制灌浆压力，保证灌浆过程中压力满足设计要求。

⑸、严格控制灌浆结束标准，确保每段灌浆结束时间和注入率满足规范要求。

⑹、监控封孔施工过程，确保封孔密实。

⑺、认真填写各种原始记录，做到准确、清晰、完整。

11.3、结果控制

施工完毕，按监理工程师指定位置进行检查孔压水（浆）试验，以检查灌浆

效果。

十二、安全保证措施

1、认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针以及国家颁布的有关安全生产的法律、法规和规范。

2、建立健全安全生产管理组织机构，由项目负责人担任安全生产第一责任人，配备专职安全员，各生产班长为班组安全生产第一责任人，并配备班组兼职安全员，负责开展各项安全生