贵安新区车田湖大坝帷幕灌浆施工技术方案.docx
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贵安新区车田湖大坝帷幕灌浆施工技术方案
贵安新区车田村“美丽乡村”景区建设项目
湖区拦河坝帷幕灌浆施工技术方案
一、工程概况
1.1工程概述
车田湖位于花溪区湖潮乡与车田村之间的三岔河上,距花溪20km,利用原河道建坝,向河道两侧开挖成湖,拦河坝为混凝土坝,坝顶高程为1195.0m,最大坝高为8.0m,水库回水长度630m。
坝址位置河谷形态为V型纵向河谷,两岸均有大冶组薄至中厚层灰岩裸露,伴生裂隙非常发育,位于坝址上游30m处河道边发现有漏水现象,于漏水点下游附近未发现其出露点,库区岩溶管道发育,与库内相通联系,所以需要对坝基做防渗处理。
1.2主要工程项目及工程量
主要工程项目及工程量见表1
部位
单元
孔数
孔深
合计
备注
拦河坝
帷幕灌浆
34
10
340
合计
340
1.3主要控制工期
拦河坝帷幕灌浆工程控制性工期如下
帷幕灌浆于2014年3月1日——2014年3月30日完成
1.4施工依据
1)《坝基帷幕灌浆孔布置图》;
2)《水利水电工程钻探规程(DL5013—92)》;
3)《水利水电工程钻孔压水试验规程(SL31—2003)》;
4)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范(DL/T5148—2001)》;
5)《水电水利工程施工安全防护设施技术规范》DL5162-2002;
二、施工布置
本着易于控制施工质量、就近、方便、节省的原则,在确保施工需要和工程按期完成的前提下,充分利用现场已有条件合理有效的布置供水、供电、通讯及排污、制浆系统。
2.1水电布置
2.1.1供电布置
施工现场供电主要采用250kw.h柴油发动机作为动力主电源。
所有用电设备安装漏电保护器。
用电线路、设施、设备使用应符合规范要求,线路搭设整齐,场内照明应设置行灯变压器,并确保有足够照明。
2.1.2供水布置
本工程用水主要用于拦河坝浇筑及养护用水,用水量较小,用水泵在河里抽水就可满足施工需要。
2.1.3排水、排污布置
对于帷幕灌浆钻孔施工过程中产生的岩粉、岩芯、废渣等由施工班组收集在一起后,每天安排专人进行清理,装袋后弃于指定地点。
产生的废水、弃浆通过排污泵抽排到临时的沉浆池,待澄清处理合格后再排出清水池,循环使用。
2.2集中制浆站布置
帷幕灌浆所用水泥浆液,采用集中制浆,制浆站布置在坝体适当位置。
用钢管搭设3m×5m水泥平台,用来存放灌浆用水泥,采用高速搅拌机制浆,搅拌时间不少于30s,制备浆液过筛后由灌浆泵直接对灌浆孔施灌,灌浆管线上接三参数自动记录仪进行灌浆记录。
2.3钻灌平台布置
帷幕钻孔直接在坝体上进行,钻机需要垫高时利用枕木或木板,灌浆设备、机棚布置在坝体上合适位置以便与钻孔工作面错开,并不影响施工。
三、资源配置
3.1设备选择
施工强度分析,本工程工期紧,根据灌浆吸浆量的递减规律,钻孔机械的配置要能充分满足施工强度要求,所以施工时共配置3台XY-2PC型回转式钻机(其中1台备用);2台SGB6-10型灌浆泵(其中1台备用);2台灌浆自动记录仪。
施工主要机械设备如表2:
主要施工机械设备表表2
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
回转钻机
XY-2PC
台
3
2
灌浆泵
SGB6-10
台
2
配灌浆记录仪
3
立式双桶搅拌机
JJS-2B
台
1
4
高速搅拌机
ZJ-400
台
1
5
贮浆机
JJS-10
台
1
6
水泵
4″
台
4
3.2材料准备
1、钻孔过程中应配备足够的钻头、钻杆、扩孔器、岩芯管等。
2、压力表在压水、洗孔时使用小量程压力表,压力表标值在0~6.0Mpa,灌浆时使用大量程高压耐震压力表,压力表标值在0~10.0Mpa。
3、进浆管路及高压阀门之前回浆管采用高压钢丝编织胶管。
3.3施工人员配备
根据工程量及工期,以及帷幕灌浆的重要性与技术要求的严格性,选择具有丰富施工经验的管理人员和施工人员,实行动态管理,优化配置,配备计划如表3所示:
施工人员配置表表3
职务
人数
职责
生产副经理
1
现场生产调度,安全管理
总工程师
1
质量控制,技术指导
现场管理员
2
工作协调,质量、安全、文明施工管理
安全员
1
安全检查及文明施工监督
记录员
2
以自动记录仪为主,人工记录为辅
钻工
6
钻孔
灌浆工
6
灌浆
检修人员
1
钻孔、灌浆设备修理及材料加工
资料员
2
负责资料的统计和数据分析整理
辅助用工
6
配浆、材料搬运,文明施工
合计
28
四、帷幕灌浆施工
4.1施工方法
帷幕灌浆先导孔、Ⅰ序孔、Ⅱ序孔均采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆法施工,钻杆伸入每段段底以上0.5m处。
4.2施工顺序及分序分段原则
帷幕灌浆施工顺序为:
抬动观测孔钻孔→抬动观测装置安装→帷幕先导孔→帷幕灌浆孔→质量检查孔(取芯),根据试验要求,质量检查及取芯可在帷幕结束后,在再该部位进行。
帷幕灌浆分序、分段原则:
帷幕灌浆分两个次序施工。
段长划分为:
第1段:
2.0m,第2段:
3m,第3段终孔段段长为5.0m,遇有断层、地质不良地段,段长不宜超过5.0m。
钻孔穿过软弱破碎岩体发现塌孔和集中漏水,不能继续下钻时,应作为一段。
帷幕孔施工顺序为:
先导孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔。
在同一区段内相邻的两个次序孔之间。
帷幕灌浆各孔施工流程为:
测量放孔→钻机就位→开孔钻进第一段→钻孔冲洗及压水→灌浆→第二段及其以下各段钻孔、压水、灌浆直至终孔→封孔→迁移钻机。
4.3施工要求
4.3.1钻孔
1、抬动观测孔钻孔
1)抬动观测孔采用地质钻机钻孔,金刚石钻头开孔,孔径为Φ75mm;钻孔结束后经验收孔深后及时按技术要求安装抬动观测装置,抬动观测装置在灌浆作业前完成了安装、调试工作。
2)设有抬动观测装置的部位,对其周边10.0m范围内的灌浆孔段在裂隙冲洗、压水试验及灌浆工程中均进行观测,并记录观测结果。
抬动变形观测采用千分表进行观测,抬动变形观测允许值△≤0.2mm,所用千分表须经计量部门鉴定合格,在使用过程中经常检查,确保了其灵敏性和准确性,在使用和存放期间,对千分表进行了有效的防护,避免出现碰撞、震动现象,影响测试精度。
3)抬动变形观测由专人负责,每10min测记一次读数,变形值上升较快时加密测读次数,并通知压力控制人员注意控制灌浆压力,保障灌浆压力不再上升,当变形值接近允许值0.2mm时,采取降压措施,防止发生抬动变形破坏,对施工中发生抬动变形超出允许值的情况,采取立即停止施工的措施,并上报监理、设计单位研究处理措施。
2、先导孔钻孔
1)先导孔布置在帷幕灌浆中心线上,从Ⅰ序孔中选取,每单元1个,由监理等现场确定。
3、帷幕灌浆孔钻孔
1)帷幕灌浆钻孔采用XY-2PC型号地质钻机造孔,金刚石钻头钻进,开孔孔径为Φ91mm,终孔孔径不小于46mm。
开孔前先用罗盘仪对钻机进行校正。
2)第1段钻孔结束、压水试验、灌浆结束后需埋设孔口管,孔口管伸入岩层2m,并外露混凝土面10cm。
孔口管必须镶铸牢实,确保外侧不冒水、冒浆。
3)钻孔过程中除必须填写记录的内容之外,还将钻孔过程中孔内的各种情况(如砼厚度、回水颜色、塌孔、掉块、卡钻等及其相应孔深位置等)均在钻孔记录表中做出详细记录。
4)为确保钻孔孔向准确,在钻机就位时,用枕木或木板将钻机垫平,并用水平尺将钻机座找平,并确保稳固,使钻机立轴和孔口管的方向与设计孔向一致。
5)帷幕灌浆孔孔距为2.0m,孔位必须通过测量放点,孔位偏差不得大于10cm。
6)钻孔深度与设计孔深误差不大于20cm。
7)钻孔结束待灌或灌浆结束待钻孔,若在短时间之内不施工时,孔口应妥善保护,以防杂物掉入孔内。
4.3.2钻孔冲洗、裂隙冲洗
每一段帷幕灌浆孔钻孔结束后需进行钻孔冲洗,采用导管通入大流量水流进行冲洗,从孔底向孔外冲洗至回清水为止。
4.3.3灌浆前压水试验
帷幕灌浆孔灌浆前均需作简易压水试验,压水试验应结合裂隙冲洗进行,压水压力为灌浆压力的80%,若该值大于1Mpa时,则采用1Mpa,压水时间为20min,每5min测读一次压入流量,取最终值计算透水率。
4.3.4帷幕灌浆
(1)灌浆方法:
帷幕灌浆覆盖层段采用孔口封闭循环钻灌法;基岩段采用孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆法,射浆管距离孔底不得大于50cm。
灌浆主要施工工艺流程见图1-3、图1-4。
覆盖层:
图1-3覆盖层施工工艺流程图
基岩:
图1-4基岩灌浆施工工艺流程图
1)段长划分及压力
灌浆时应尽快达到设计压力,当注入率大时采取分级升压。
严禁低压灌浆,高压结束。
灌浆过程中应经常转动或上下活动灌浆管,以防灌浆管在孔内被水泥浆凝住。
2)浆液浓度
帷幕灌浆浆液水灰比纯水泥浆采用5:
1、3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1六个比级,开灌比为5:
1。
3)浆液变换
帷幕灌浆浆液浓度应由稀变浓,逐级变换,浆液变换按以下原则执行:
a、当灌浆压力保持不变,注入率持续减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比;
b、当某一比级浆液的注入量已达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。
c、当注入率大于30L/min时,可根据具体情况越级变浓。
4)结束标准
帷幕灌浆各灌浆段在最大设计压力下,当注入率不大于1L/min时,继续灌注60min,可结束灌浆。
5)封孔
帷幕灌浆封孔采用全孔灌浆封孔法:
全孔灌完后,先用导管注浆法将孔内余浆置换成0.5:
1的浓浆,而后将灌浆塞塞在孔口,进行纯压式灌浆封孔。
封孔压力为最大灌浆压力,封孔灌浆时间为60min。
4.3.5帷幕灌浆质量检查
1)质量检查以压水试验为主,结合施工记录、成果资料、钻孔取芯等综合分析评定,检查时间在灌浆结束后14天进行。
2)检查孔数量为灌浆孔总数的10%。
一个单元至少布置一个检查孔,检查孔孔深比该部位灌浆孔深5m,检查孔应分段进行单点法压水试验,单段透水率合格标准为q≤3Lu。
3)检查孔孔位布置由设计、监理及施工三方共同商定,应布置在帷幕中心线上,同时考虑在断层、裂隙发育等地质条件复杂,Ⅱ序孔注入量大的孔段附近或灌浆过程不正常经分析资料可能对质量有影响的部位。
4)评定标准为:
经检查孔压水检查,混凝土与基岩接触段及其下一段的透水率合格率为100%,以下各段的合格率应在90%以上,3Lu~5Lu在10%以下,不合格孔段的透水率不超过设计规定值的150%,且不得集中,灌浆质量可评为合格。
5)检查孔钻孔采用地质钻机,孔径为76㎜。
6)检查孔进行取芯,孔数为总灌浆孔数的2%,岩芯采取率不小于95%,获得率RQD值不小于80%,混凝土与岩石结合面胶结良好。
岩芯应进行拍照、编录、描述、绘制钻孔柱状图,并妥善保留。
7)检查孔结束后,按技术要求进行灌浆和封孔,封孔方法同帷幕灌浆孔的封孔方法。
4.3.6特殊情况处理
1)灌浆过程中如发现串浆时,宜采用下述方法处理:
a、如被串孔正在钻进,应立即停钻。
b、串浆量不大于1L/min时,可在被串孔内通入水流。
c、串浆量较大,尽可能与被串孔同时灌注。
但应注意控制灌浆压力,防止抬动或砼衬砌变形。
当无条件同时灌注时,应封堵被串孔,对灌浆孔继续灌注,直至灌浆结束。
然后扫开被串孔洗净再行灌注。
2)灌浆过程中,若因故中断,应尽早恢复灌浆,中断超过30min时,应进行钻孔冲洗,若冲洗无效,应扫孔复灌,复灌时浆液浓度从起灌水灰比开始灌浆。
3)若灌浆时边墙周围出现漏浆情况,采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。
4)当耗浆量较大无法正常结束时,应采取低压、浓浆或待凝等处理方式,并及时向监理工程师反映。
当灌浆段正常结束后,可不待凝,直接钻灌下一段。
5)涌水处理
当灌浆孔段涌水压力超过0.2Mpa时一般采用下列措施:
a、灌前测定涌水压力和涌水量。
b、尽量缩短灌浆段长,加大灌浆压力。
c、灌浆结束后闭浆时间不小于2h。
d、待凝时间不得小于24h。
e、必要时可在浆液中掺加速凝剂。
6)灌浆过程中如遇到溶洞,应先查明溶洞的充填类型和规模,而后采取相应的措施处理:
a、溶洞内无充填物时,根据溶洞大小,采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆等措施,待凝后,扫孔,再灌注水泥浆。
b、溶洞内有充填物时,根据充填物类型、性能以及充填程度,采用高压灌浆进行灌注,如下浆量较大,仍采用低压、浓浆、限流、间歇灌浆或浆液中掺加速凝剂、砂子等进行灌注。
五、高压灌浆专项安全措施
由于帷幕灌浆采用高压灌浆,因此对施工设备、机具的强度和施工人员的操作能力都有着较高的要求,为此,特制定以下措施,以进一步确保施工的正常开展。
1)选择合适的灌浆设备:
选用高压灌浆泵,其额定工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍,压力波动范围宜小于灌浆压力的20%,灌浆前在其压力极限范围内对耐压性和排浆量进行鉴定,确保灌浆泵要有稳定的工作性能。
2)改善灌浆系统:
灌浆管采用钢丝编制胶管,应保证浆液流动畅通,并能承受1.5倍的最大灌浆压力。
采用大量程压力表和耐蚀高压阀,灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表,进浆管路亦应安装压力表,以便相互对照,有效的控制压力,防止暴管。
所选用的压力表在使用前应进行率定,使用过程中应经常检查校对,不合格和损坏的压力表严禁使用。
压力表和管路之间应设有隔浆装置。
3)采取有效的防护措施:
在灌浆机出口设置减振器,通过缓冲减小浆液对输浆管和灌浆塞的冲击力,减振器要确保焊接牢靠;安装孔口封闭器时必须加固稳定,避免压力过高造成脱落。
4)高压帷幕灌浆开始前,对现场施工人员作详细技术交底和相关操作培训,每个灌浆班组均配置操作熟练的灌浆工实际操作,灌浆时安排专人现场值班,加强现场安全监测巡视工作,灌浆期间随时观察砼及岩体变形情况,闲杂人员禁止在送浆、灌浆范围内逗留,发现孔口封闭器有滑落迹象、漏浆、暴管、砼变形严重等异常现象,及时通报监理工程师和质检人员。
5)钻孔灌浆设备、管子(接头)等,应灌前安排专人检查并应定期进行校验或检定,保持量值准确;灌浆时派专人随时检查。
六、质量管理措施
1、施工前制定详细的《质量管理办法》,并对施工机组进行交底,在施工过程中应严格执行要求。
2、压力表、千分表、流量计等计量器具在使用前必须经过率定且满足施工精度要求。
3、灌浆过程中,施工人员应严格控制灌段长、灌浆压力及浆液水灰比,灌浆压力和灌浆水灰比要及时进行记录。
4、灌浆要连续进行,一般不允许中断,一旦发生中断,要尽快恢复灌浆。
5、施工机组在钻孔、灌浆过程中,应及时并详细作好各种记录,尤其要详细记录好钻孔失水、塌孔、掉块、掉钻等特殊现象及具体位置。
按技术要求控制好灌浆压力及浆液浓度并如实作好记录。
任何报表都有必须及时上交,任何人不得追记、补记、超前记录报表。
6、严格执行“三检制”,各道工序首先经班组、技术人员自检、质检人员复检、最后由监理工程师进行终检,二检人员应对重点部位或关键工序进行重点检查和控制,并作好值班记录及各种检查验收记录,在现场及时发现和解决各种问题,消除质量隐患。
7、灌浆过程中每30min测记一次浆液比重,要求开灌和更换浆液比级时必须测定浆液比重,浆液温度应控制在5~40℃,搅拌时间不超过4小时,超过者作为废浆处理。
七、施工进度保证措施
1、根据本工程的特点和以往施工经验,按照“先紧后松”的原则安排,能提前安排的项目尽可能早安排,给后续施工留有足够的余地,以确保目标工期的实现。
2、配备高素质的管理人员和技术人员,成立强有力的管理机构,从人员的质和量上满足工程施工需要。
3、每天分二班施工,每班设现场值班技术员2名(施工员、安全员各一名),负责本班的生产安排、协调和技术问题,发现问题及时解决。
4、根据施工总进度计划编制月生产计划,根据月生产计划编制周生产计划,再根据周生产计划编制日生产计划,在周生产计划和日生产计划中,将每项工作落实到个人。
每周定时由项目经理组织召开生产协调会,对本周的工作进行小结及安排下一周的生产任务。
5、配备足够数量、完好程度较高的施工设备,并准备充足的备件。
加强维修力量,提高设备的出勤、完好率。
在施工高峰期,工作面备用一台套钻孔、灌浆设备,以确保钻孔灌浆的月进度。
6、优化施工工艺过程,合理安排施工工序,使各工序之间严密紧凑,衔接合理。
九、安全文明施工管理措施
1、所有施工人员进入现场施工前均进行了安全三级教育,并利用交接班时间进行“班前5分钟安全会”,对施工机组进行强化安全意识的教育,使施工人员能提前注意到施工中可能存在的安全隐患。
2、钻孔灌浆施工主要操作人员持证上岗,机上操作手严格按使用机械的操作规程进行操作。
3、施工用电必须按《施工用电安全操作规程》的规定操作。
4、施工现场配备专职安全员,定期进行安全生产检查及专业性安全生产检查,并形成安全记录。
5、按规定必须配备灭火器的部位及机具全部配置到位,安全管理人员不定期进行检查。
对重大危险源、电源等部位按规定设立了安全标志牌。
6、安全生产管理坚持“安全第一,预防为主”的方针,发生安全事故后必须按“四不放过”的原则处理。
7、从工作面移交到进点、施工、退场,随时进行工作面的清理工作,保证工作面的卫生。
8、减少工作面的污染,保持工作面的清洁、干净。
9、灌浆管路和风、水管排放有序,电源线路装设整齐。
十、职业健康与环境管理措施
1.钻灌施工人员配备防水手套等必需的劳动防护用品,避免因施工产生的废水、噪音、粉尘对人体伤害。
2.钻灌施工过程中产生的废水、废浆排放到工作面合适位置,污水用水泵抽排至指定位置。
钻孔岩芯、废水泥、口袋等固相废物集中堆放,然后用车拉至指定位置丢弃。
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