大坝趾板帷幕灌浆试验方案.doc
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中水五局小井沟项目部大坝帷幕灌浆试验调整方案
大坝帷幕灌浆试验调整方案
1.工程概况
小井沟水利工程混凝土面板堆石坝大坝灌浆,包含趾板及溢洪道、导流泄洪洞、取水洞结合部位帷幕灌浆,趾板、溢洪道闸室、泄洪洞闸室、取水洞等部位基岩固结灌浆。
1.1地质概况
枢纽区位于越溪河中上游螺丝凼河段,一般河床高程340~345m,两岸山脊高程为420~520m,相对高差80~180m,属侵蚀构造低山地貌。
坝址区为基本对称的“Ⅴ”形谷,地形坡度为25~40°为主,局部为陡崖。
谷坡地形受岩性控制,较硬的厚层块状砂岩地段一般基岩裸露,为陡坡峭壁;而软弱岩石地段则为缓坡,覆盖崩坡积物。
越溪河呈S30~50°E流经坝址区,为横向谷,河床纵坡比降为3~4‰,河道较为平直。
坝址谷底在轴线(下坝3剖面)下游为一深切河槽,长度350m、宽度25~40m、水深2~3m,覆盖冲洪积堆积物厚度一般10~16m,最厚24m,下伏基岩顶面状如船形,当地称之为“螺丝凼”。
枢纽区分布基岩为三迭系上统须家河组(T3xj),第四系全新统松散堆积层为冲洪积层(Q4al+pl)、崩塌堆积层(Q4col)、崩坡积层(Q4col+dl)和坡残积层(Q4dl+el)。
枢纽区物理地质现象表现为岩体的风化作用、岸坡岩体的卸荷与崩塌。
强风化岩带厚左岸3~10m、右岸4~13m、河床0~3.5m;弱风化带厚度左岸3~12m、右岸4~14m、河床2~5m。
枢纽区第四系覆盖层分布零星,范围和厚度都不大,河床除螺丝凼外多基岩浅滩,因此坝址区覆盖层中的孔隙潜水工程意义不大。
而须家河组砂岩、粉砂岩与粉砂质泥岩、泥岩相间分布,分别构成基岩裂隙含水层和相对隔水层,根据地下水的赋存条件可分为基岩裂隙潜水和裂隙承压水。
据枢纽区水质简分析成果资料表明地下水对普通水泥拌制的砼都无腐蚀。
据调查枢纽区一带一般煤层厚0.1~0.3m,局部尖灭,主要分布在T3xj5-
(1)(三层炭)、T3xj5-(3)(独层子)、T3xj3-(4)层(老底炭)。
煤层主要分布在河床坝基以下及右岸坝肩溢洪道上部一带,据调查在河床一带,在左岸高程360m和368m处分布有两个煤洞、右岸在高程357m处分布一个煤洞,都在坝轴线上游300m以外,其开采主要沿NE——SW向,未向下游大坝坝基一带开采,其下限高程大致为河床高程(345~348m)为界。
右岸煤洞(MD17)开采深度仅60~70m。
左岸(MD15、MD16)两煤洞相通,NE——SW长180~220m,宽50~110m,分布高程345~358m,顺层展布。
另外在右坝肩溢洪道一带分布7个煤洞,其井口分布高程410~453m,顺层分布。
1.2灌浆设计要求
(1)由于趾板河床段帷幕试验段在灌浆时从挤压边墙漏浆,业主召开了专家咨询会,专家到现场查看后建议将试验段改在趾板岸坡上进行,减小对排水体的污染,经四方研究决定帷幕试验段位置定为:
趾0+122.46~趾0+136.46,设帷幕灌浆孔1排,水平投影孔距是2m。
(2)帷幕灌浆施工前,应根据地形、地质条件选择有代表性的Ⅰ序孔作先导孔补充勘探并宜进行灌前稳定地下水位观测,所选择的先导孔应报监理工程师批准,并及时汇报监测结果。
(3)灌浆材料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥;
(4)灌浆必须同时具备以下条件才能施工:
①趾板混凝土应达到50%设计强度后,方可开始钻孔灌浆施工。
②趾板基岩固结灌浆已施工完成。
③趾板上游岩石的裂隙等岩面已经封闭完成。
④抬动变形观测装置安装完毕且能进行正常观测工作。
⑤先导孔取芯应按有关取芯要求作业,确保岩芯获得率和采取率,并为地质素描提供必要的条件。
2.试验主要依据及标准
⑴《通用硅酸盐水泥》(GB175——2007);
⑵《水工混凝土试验规程》(SL352——2006);
⑶《水利水电工程物探规程》(SL326——2005);
⑷《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31——2003);
⑸《水利水电工程岩石试验规程》(SL264——2001);
⑹《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62——1994)
⑺《混凝土拌和用水标准》(JGJ63——2006);
⑻《土坝坝体灌浆技术规范》(SD266——88);
⑼《水利水电工程施工质量评定规程》(SL176-1996);
⑽《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》(DL/T5125-2001)
⑾《枢纽建筑及安装工程招标文件》(第七章技术标准和要求)
⑿《小井沟水利工程固结灌浆与帷幕灌浆施工技术要求及建议》
⒀《混凝土面板堆石坝基础灌浆结构图》(1/4)~(4/4)
⒁《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2012)
3.帷幕灌浆试验方案
3.1帷幕灌浆试验的目的
为了使小井沟大坝灌浆工程帷幕灌浆设计和施工更符合实际情况,布置更合理,在初步拟定的设计基础上,通过灌浆试验,以试验所得的成果作为基础灌浆,设计施工的主要参考资料。
3.2灌浆试验的任务
⑴论证小井沟大坝灌浆工程帷幕灌浆在技术上的可行性,效果上可靠性。
⑵推荐合理的施工程序,良好的施工工艺,合宜的灌浆材料和最优的浆液配合比。
⑶提供有关灌浆技术参数,如孔距﹑孔深﹑选定灌浆压力,初步确定灌浆材料耗用量,提出灌浆设备意见及编制基础灌浆设计和施工技术要求文件的依据。
4.施工布置
4.1制浆系统
⑴根据现场地形条件,拟在取水洞闸室左岸空地布置集中制浆站。
集中制浆系统分别布置有水泥平台、ZJ-800高速搅拌机1台、JJS-2搅拌机1台、BW250型泥浆泵1台。
⑵制浆站用Φ50mm架管搭设,上铺5cm厚的木板,四周围彩条布,顶部盖石棉瓦。
⑶钻孔、灌浆及排水施工通道采用各部位开挖施工时的通道。
4.2施工用风、水、电
施工用风:
采用电动移动式空压机进行供风。
施工用水:
从上游围堰堰后坡脚集水坑抽引至各施工现场。
施工用电:
采用左岸HZS60拌和站配电房低压端接至工作面。
4.3排水、排污
及时清理灌浆施工产生的废水、废浆液,保持工作面整洁。
工作面设排污沟和集水坑(井),淤积物用人工装编织袋搬出,弃至1#或2#渣场。
在集中制浆站附近和施工现场分别设置临时集水排污池,将工作面污水集中进行净化处理后排放。
4.4施工通讯
钻孔、灌浆施工过程中通讯采用对讲机或手机。
5.帷幕灌浆试验
本工程帷幕灌浆试验采用XY-2地质回转钻机分段钻进成孔,灌浆设备采用3SNS灌浆泵,灌浆方式采用孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆的方法进行施灌。
孔口管段栓塞应进行特别处理:
栓塞应塞至该段顶部(自上而下分段灌浆)。
5.1抬动变形观测
(1)抬动观测孔孔径为φ76mm,采用XY-2型地质钻机配金刚石钻头钻孔,在灌浆试验区内布置1个钻孔,安置1套抬动变形观测装置。
(2)在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中,派专人进行抬动变形观测并作记录,抬动变形允许值按照200μm进行控制。
当变形值接近变形允许值或变形值上升速度较快时,及时采取降低压力措施。
(3)抬动变形观测采用全自动化抬动观测记录仪与报警装置,使用前经过检测,并经常检查,确保其灵敏性和准确性。
(4)抬动变形观测过程中,严格防止碰撞,保证在正常工作状态下进行观测,确保测试精度。
灌浆工作结束后,按帷幕灌浆要求进行抬动观测孔的灌浆回填。
5.2钻孔工艺流程
现场作业准备→孔位测量放样→钻机安装定位→开孔→埋设孔口管→钻进→取芯冲洗→终孔验收
5.3钻灌施工顺序
5.3.1各类钻孔施工控制顺序为:
抬动观测孔、先导孔、帷幕灌浆Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、质量检测孔。
帷幕灌浆钻孔采用按序加密、全孔分段钻灌的原则进行。
5.3.2同一排相邻的两个序孔之间,钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。
5.4钻孔
5.4.1钻具
采用XY-2PC地质回转钻机分段钻进成孔。
5.4.2钻孔平面位置
按《混凝土面板堆石坝基础灌浆结构图》(1/4)~(4/4)设计图纸施放孔位,并在实地注明各孔序号与孔号。
放样时应进行旁站监理,以保证灌浆孔位的准确性。
孔位偏差不得大于10cm,实际孔位、孔深应有记录。
5.4.3钻孔孔径
帷幕灌浆孔开口孔径为91mm,先导孔孔径76mm,终孔孔径不小于56mm,检查孔孔径76mm,其它一般灌浆孔孔径亦为76mm。
先导孔、检查孔孔径应满足获取岩芯和孔内试验检测的要求。
5.4.4钻孔孔深
⑴达到设计图纸或通知、文件规定的底线高程。
不小于设计孔深(5m)。
⑵堆石坝枢纽终孔段基岩透水率q≦3Lu、且灌浆单耗小于20kg/m,否则应自动分段加深钻灌至同时满足上述两标准为止。
副坝及其他部位基岩透水率q≦5Lu。
⑶终孔段遇性状较差,或其它地质构造时,应加深钻孔至穿过该地质构造5m以上。
5.4.5钻孔分段
原设计为:
第一段(接触段)一般为2m,局部根据孔口管嵌入基岩深度要求可为1.5m;第二、三段均为3m,第四段及以下各段一般为5m。
通过河床段试验段漏浆事件后专家建议:
第一段(接触段)一般为2m,第二段1m,第三段为2m,第四段及以下各段一般为5m,地质缺陷部位经监理机构批准可适当缩短段长。
终孔段根据实际情况,可适当加长段长,但最大段长不得大于10m。
孔口管埋设为入岩3~4m(岩石破碎部位采用4m)。
5.4.6钻孔孔斜
⑴孔斜值应控制在允许范围内。
垂直孔或顶角小于5°的钻孔,其孔底偏差不得大于表5-1的规定。
顶角大于5°的斜孔,其方位角偏差不得大于5°,孔底偏差不得大于表7-1的规定控制。
为保证孔向正确,应埋设孔口管,孔口管的方向必须符合设计要求。
⑵钻孔过程中应每10m进行一次孔斜测量,尤其应控制上部20m范围内的钻孔偏差。
当发现孔斜偏差值超过表5-1的规定时,应及时采取纠偏等补救措施进行处理。
处理无效时,应及时报告监理及设计提出处理措施。
钻孔孔斜测量成果应反映在钻孔综合成果表中。
表5-1钻孔孔底最大允许偏差值
孔深(M)
20
30
40
50
60
大于60
允许偏差值(m)
0.25
0.45
0.7
1.00
1.3
不大于孔距
5.4.7钻孔取芯
有取芯要求的钻孔必须采取岩芯。
岩芯应统一编号,及时填写岩芯牌并装箱,妥善保存。
对岩芯要求进行描述,并绘制钻孔柱状图。
特殊地段的岩芯需摄影存档,对有水泥结石的检查孔和有特殊要求的岩芯应长期保留,竣工验收后移交业主。
此外:
先导孔每段灌浆前和检查孔每段压水前采用孔内电视辅助手段进行岩层查看。
5.4.8钻孔特殊处理
钻孔穿过松软岩层或遇有塌孔掉块时,应先进行灌浆处理,然后再继续钻进;如果发现集中漏水,应立即停钻,查明漏水部位、原因,处理后再进行钻进。
5.4.9特殊记录
钻孔过程中,当遇到孔内涌水、孔段漏水、卡钻、钻进突然加快、岩性变化等情况时,应做好详细记录,并及时向监理工程师报告商榷处理意见。
监理工程师对终孔检查验收时,钻孔指标必须满足设计要求,有完整的钻孔原始记录。
对于取芯钻孔(先导孔、检查孔),应及时完成岩芯的编写和其他相关资料,在必要时出示保存完整的岩芯影像资料。
5.4.10孔口保护
钻孔结束后,应及时将孔冲洗干净,并做好孔口保护直至灌浆完成。
5.5钻孔冲洗质量控制
5.5.1灌浆前应对孔进行冲洗减少孔内的沉积物,以提高灌浆效果。
5.5.2钻孔冲洗的方法为:
每段钻孔结束后,应立即用水将孔内岩粉、石屑等物冲出,直至回水澄清10min后结束,钻孔冲洗后孔底残留物厚不得大于20cm。
5.5.3冲洗压力
⑴水压:
一般采用80%的灌浆压力,但若该值大于1MPa时,采用1MPa。
⑵风压:
一般采用50%
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