高压摆喷灌浆试验方案.docx
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高压摆喷灌浆试验方案
分类:
施工方案
编号:
021
南水北调中线一期总干渠宝丰郏县段第二施工标段
渠道摆喷灌浆试验方案
批准:
审核:
校核:
编制:
中国水利水电第八工程局有限公司
南水北调中线工程总干渠宝丰郏县段第二标项目部
二O一一年五月
渠道摆喷灌浆试验方案
一.工程概况
南水北调中线一期总干渠宝丰郏县段工程位于河南省平顶山市境内,第二标段位于宝丰县境内,桩号:
SH(3)25+759.6~SH(3)29+500,全长为3.74km,本标段内共有各类建筑物8座,其中河渠交叉2座,左岸排水1座,分水闸1座,节制闸1座,公路桥3座,其中渠道防渗处理段为SH(3)28+350.0~SH(3)28+927.5左右岸总长为1.155km。
本工程渠底板以上地层为上粘性土、下软弱膨胀岩双层结构:
上覆土层为第四系松散层,岩性主要为重粉质壤土,净肠河两岸粘性土下为卵石层,土层厚度较薄;下伏基岩为上第三系砾岩、砂岩、粘土岩及泥灰岩,厚度较厚。
场区地下水以潜水为主,局部具微承压性,主要赋存于上第三系砾岩、砂岩和泥灰岩中,部分赋存于第四系卵石层中。
砾岩、砂岩、泥灰岩渗透系数为K=5.3×10-4~1.4×10-3cm/s,一般为中等透水,局部为弱~强透水;卵石K=1.3×10-1cm/s,具强透水性。
各赋水岩土层富水性一般较好。
勘察期间地下水位埋深为1.5~14m,一般在渠底板以上,地下水具动态变化特征。
地下水主要接受大气降水入渗及侧向迳流补给,主要以人工开采及侧向迳流排泄。
二.编制目的
为了确保灌浆施工能达到设计要求,验证和优化灌浆参数寻求合理的施工方法,在灌浆施工前进行各个参数的试验。
根据要求进行生产性灌浆试验。
通过灌浆试验确定适合灌浆施工的技术参数和合理的施工工艺,为后续施工提供有效、可靠、经济、合理的灌浆方法。
高喷灌浆通过试验最终确定下列灌浆施工技术参数:
①孔距;②灌浆压力;③浆液浓度;
提升速度,及其他灌浆参数。
三.编制依据
(1)《总干渠宝丰至郏县段(第2标段)渠道卵石地基处理图》;
(2)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2001);
(3)《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL25-92);
(4)《混凝土拌和用水标准》(JGJ63-89);
(5)《水利水电工程渠道喷射灌浆技术规范》(DL/5200-2004)。
四.试验部位及围井布置
4.1试验部位
本次高喷灌浆生产性试验部位拟布置在净肠河倒虹吸进口SH(3)28+927.5处,
左右岸各布置一个围井,1#围井布置左岸,2#围井布置右岸。
4.2围井布置
1#围井间距1.0m,2#围井间距0.8m,孔深4.0m,如下图布置所示。
摆喷角度120°。
五.试验准备
5.1场地布置
(1)在工作面处摆设2台3.5m3空气压缩机集中供风;
(2)水、电沿用混凝土浇筑所用的供水、供电系统;
(3)每个工作面的污水使用污水泵抽至沉淀池集中处理;
(4)在试验部位附件搭设1个3×3m制浆平台。
5.2试验材料
(1)水泥
渠道喷射浆液应采用普通硅酸盐水泥拌制,水泥强度等级应不低于42.5级。
质量符合GB175的规定,不得使用过期的和受潮结块的水泥。
(2)水
渠道喷射浆液拌和用的水质应按中国标准JGJ63—2006的规定执行。
(3)掺和料
为减缓水泥浆液沉淀速度,根据施工需要,可在硅酸盐水泥中添加3%水泥重量的膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠。
膨润土的细度应为200目。
(4)外加剂
各种外加剂的质量应符合中国标准DL/T5100—1999的有关规定,其掺量应通过室内试验和现场试验确定。
(6)ø48脚手架钢管2T,扣件50个,竹跳板50m2。
5.3试验设备
高喷灌浆主要配置设备表
序号
设备名称
型号
功率
备注
1
渠道旋喷钻喷一体机
PH-5D
40KW
2
渠道浆泵
XPB-90D
90KW
3
空压机
LG-6/8
30KW
4
潜水泵
QY15-26-2.2
2.2KW
5
电焊机
30KYA
17KW
六.灌浆试验
6.1施工程序
采用三管法渠道摆喷灌浆方法施工。
高喷灌浆钻喷施工分二序进行,先导孔→分二序成孔→高喷成墙→墙体厚度和注水试验检查,相邻孔施工间隔时间不少于24小时。
6.2参数选择
高喷灌浆生产性试验根据不同的孔距按照如下参数表进行试验,经试验完成后进行检查选择最优施工参数。
1#围井采用孔距为1.0m参数进行试验,2#围井采用孔距0.8m参数进行试验。
采用三重管定向摆喷的喷射方法。
渠道水嘴为直线双喷嘴(180°夹角),按设计摆喷方向进行喷射灌浆。
摆喷墙体采用折线搭接型式,
高喷灌浆参数表
参数及条件
数值
参数及条件
数值
水
压力(MPa)
35~40
气
压力(MPa)
0.6~0.8
流量(L/min)
70~80
流量(m3/min)
0.8~1.2
喷嘴数量(个)
2
气嘴数量(个)
2
喷嘴直径(mm)
1.7~1.90
环状间隙(mm)
1.0~1.5
浆
压力(MPa)
0.6~1.0
提升速度V
(cm/min)
粉土层
10~12
流量(L/min)
60~80
砾石层
8~10
密度(g/cm3)
1.5~1.7
孔距
1#围井
1.0m
浆嘴数量(个)
2
2#围井
0.8m
浆嘴直径(mm)
6~12
旋转速度(r/min)
5~20
回浆密度(g/cm3)
≥1.4
6.3工艺流程
高喷灌浆工艺流程见下框图。
6.4施工方法
6.4.1施工准备
(1)对施工场地进行平整,对低洼和表部松散部位回填、夯实和加固,以满足施工机械行走的需要。
(2)施工场地布置应进行全面规划,开挖排浆沟和集浆池,作好冒浆排放措施和环境保护措施。
(3)测量放样:
根据设计桩位布置及现场控制点,由技术人员现场放出具体孔位并明确标识,孔位中心偏差不大于5cm。
(4)水、电、气及制浆系统等布置于施工前完成。
(5)灌浆试验,为保证高喷灌浆铁顺利进行,应在现场布置试验孔,以获得较好的灌浆参数。
6.4.2造孔
(1)调整钻机呈水平状态,稳固后方可开孔。
开孔孔位与设计孔位的偏差不大于5cm。
(2)钻孔直径:
开孔孔径φ130mm,终孔孔径φ110mm。
(3)孔深:
灌浆孔超出砂砾石层以下50cm。
(4)采用跟管钻进直接到设计孔深,起钻后注入护壁泥浆,用拔管机拔出套管并保护好孔口,防止异物掉入孔内,钻孔分Ⅰ、Ⅱ两个次序进行。
(5)钻孔完成后进行孔斜和孔深测量,由质检人员进行工序验收,检测孔深达到设计要求、孔底偏斜率≤1.5%以后方可终孔,钻孔终孔验收合格后,对孔口妥善保护。
6.4.3高喷灌浆
(1)高喷台车就位:
使用液压步履装置使高喷台车的井口装置对准孔口,然后升降液压支腿调平台车,并进行试喷检查,各管路及机械正常,各参数均达到要求后方可下入喷管。
(2)喷具入孔:
卷扬机起吊喷具(导流器、喷管、喷头及浆气胶管)通过井口对准孔位中心,将喷管及喷头放入孔内直至孔底,当孔深超15m,需分数次入孔,接头密封处要特别检查,防止漏浆。
(3)制浆:
采高速搅拌机制浆时,搅拌时间不低于30S;采用普通搅拌机时应不少于90s,水泥浆自制备至用完时间不应超过4h。
用比重称或比重计测量浆液比重,符合要求后,经过滤网对浆液进行过滤后存在1m3的贮浆桶中,进行喷灌施工。
采用二重管法喷射注浆的水灰比为1:
1~1.5:
1;采用三重管法喷射注浆的水灰比为1:
1。
(1.4g/cm3~1.37g/cm3),有特殊要求时可掺入下列掺合料:
膨胀土或塑性指标不小于14的黏性土,以及最大粒径不大于2mm的质地坚硬的天然砂或人工砂。
当施工中浆液密度超出上述指标时,应立即停止喷注,并调整至上述正常范围后,方可继续喷射。
(4)喷射提升:
先开动泥浆泵供浆,然后开动渠道水泵喷射,再开动空压机供气,静喷约30s,检查各参数均符合设计要求后按拟定的参数开始摆动提升,在离设计墙顶高程1.0m时放慢提升速度,到达设计墙顶后静喷30s。
(5)孔口回填:
喷射灌浆结束后,关闭渠道水及气,继续往孔内送水泥浆液,直至孔口浆液下降不明显时,结束供浆。
(6)机具清洗:
每喷射完一孔后,用清水冲洗机具及喷管喷头,以免管路堵塞。
(7)成墙施工:
高喷灌浆作业分两序进行,单孔喷射作业连续进行,相邻Ⅰ、Ⅱ序孔的作业时间间隔为12~72h。
施工时根据现场施工情况调整同序孔的施工次序。
如施工间隔时间过长,采取提高喷射压力,降低提升速度等措施处理,确保Ⅰ、Ⅱ序墙体的可靠搭接。
(8)高喷灌浆施工采用自下而上的方式进行,喷射管的起喷深度应设计孔底高程以下0.5~1m。
注浆过程中应达到:
渠道注浆设备的额定压力和注浆量应符合要求,并确保管路系统的畅通和密封。
风、水、浆均应连续输送,水泥浆液的渠道喷射作业不得停喷或中断。
二重管机具试运转时的空压机风压保持0.7MPa,并与泵压保持20土2MPa浆液射流同轴喷射;三重管机具试运转时的渠道水泵压力保持20土2MPa,空压机风压保持0.7MPa,泥浆泵泵压保持2MPa,同轴喷射。
七.灌浆注意事项
(1)地面试喷、定向:
高喷台车就位并对准孔口后,为了直观检查渠道系统的完好性以及是否能够满足使用要求,首先应进行地面试喷。
同时,通过调整液压转盘的角度,使渠道喷射流对准设计轴线方向。
方向应经过质检员的校核。
(2)开喷:
喷管钻(下)至指定深度后,拌制水泥浆液,即可供浆、供风、供水开喷。
待各压力参数和流量参数均达到要求,且孔口已返出浆液时,即可按既定的提升速度进行定向摆喷喷射灌浆。
(3)高喷灌浆保持全孔连续一次作业。
作业中因拆卸喷射管而停顿后,重复高喷灌浆长度不小于0.2m。
(4)装、卸喷射管时,采取措施密封、加快装卸动作以防止喷嘴堵塞。
(5)在高喷灌浆过程中,出现压力骤降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常,甚至不返浆等情况时,查明原因后及时处理。
(6)当孔内出现严重漏浆,拟采取以下措施进行处理:
停止提升喷射管;降低喷水压力、流量进行原地灌浆;喷射水流中掺加速凝剂;加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆;向孔内冲填砂土等堵漏材料。
(7)供浆正常情况下,孔口回浆密度变小、不能满足设计要求时,拟采取加大进浆密度或进浆量的措施予以处理。
(8)如高喷灌浆发生串浆,则首先填堵被串孔,继续串浆孔的高喷灌浆;待其结束后,尽快进行被串孔的扫孔、喷射或继续钻进。
(9)高喷灌浆因故中断后恢复施工时,重复高喷灌浆长度不少于0.3m。
(10)高喷灌浆结束后,充分利用孔口回浆或水泥浆液对已完成孔进行及时回灌,直至浆液面不下降为止。
(11)施工中将如实记录高喷灌浆各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理等。
八.质量检查和验收
高喷墙体质量检查在成墙7天后进行围井检查和14天后采用开挖检查。
(1)开挖检查:
每处槽坑长3~5m、深2.5~4.0m,采用人工开挖,对开挖揭露情况作描述并拍照。
(2)围井检查:
围井的开挖深度要求开挖到高喷墙底以上2m位置,围井底部采用水泥浆进行封闭。
围井采用注水试验计算渗透系数,渗透系数按照附录计算公式进行,根据渗透系数分析防渗效果。
(3)围井检查坑在检测结束后按监理人要求及时回填密实。
(4)根据检查情况,选择最优施工进行施工生产。
(5)高喷灌浆渗透系数计算公式:
K=2Qt/L*(H+h0)(H-h0)
式中:
K—渗透系数,m/d;
Q—稳定流量,m3/d;
t—高喷墙厚度,m;
L—围井周边高喷墙轴线长度,m;
H—围井内试验水位至井底的深度,m;
h0—地下水位至井底的深度,m。
九.特殊情况处理
(1)喷射中断
在喷射过程中,因故中断,中断时间超过30分钟,准确记录中断位置,复喷时,将喷管下入中断处以下50cm复喷搭接;如喷管下不到位,扫孔直至搭接部位以下至少50cm。
(2)若地层中空隙较大,孔口返浆浓度偏低,减慢提升速度或进行静喷,直至正常为止。
孔口没有返浆,则采用从孔口注泥浆、在浆液中加入适量的速凝剂,减少浆液流失。
事后进行可控性灌浆补强。
(3)高喷灌浆过程中,若孔内发生严重泥浆,可采取以下措施处理:
孔口不返浆时,应立即停止提升;孔口少量返浆时,应降低提升速度。
降低喷射压力,流量,进行原位灌浆;
在浆液中掺入速凝剂;
加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥黏土浆等;
向孔内填入砂、土等堵漏材料。
(4)若冒浆过大,采取提高喷射压力,加快提升速度,但应经现场监理人批准,同时对冒出地面的浆液对已灌孔进行回填利用。
(5)钻孔遇孤石和块石地层,详细记录,在高喷灌浆前,采取膏浆预充填,高喷时降低提升速度和静喷等措施,以保证灌浆质量。
(6)高喷灌浆过程中发生串浆时,应填堵串浆孔,待灌浆孔高喷灌浆结束,尽快对串浆孔进行扫孔,进行高喷灌浆,或继续钻进。
(7)当局部需要扩大喷射范围或提高凝结体的密实度时,可采用重复喷射措施。
十.质量保证措施
(1)制度控制
建立严格的质量管理制度,施工前由技术负责人对施工操作人员进行技术交底,使施工操作人员充分领会设计意图及有关技术要求。
高喷灌浆工作人员须持证上岗,建立质量奖惩制度,奖优罚劣,避免偷工减料,盲目施工的现象。
(2)施工材料控制
施工材料均要符合质量标准,并附有生产厂家的质量证明。
每批水泥入库前按有关规定进行检验验收;施工现场的水泥仓库作好防潮的设施建设,经检验不合格或受潮结块水泥坚决不用。
(3)检测、计量设备控制
所有施工用的检测、计量仪表、设备均送检测单位进行率定,合格后方可使用。
施工过程中经常效验,保证其测量的准确性。
(4)施工过程控制
为了保证工程质量,在施工过程中,质检人员的检查验收贯穿于整个过程,以质量检查程序和检测手段来保证工程质量。
施工过程中加强施工工序之间的衔接,每道工序按照三检制的程序进行检查。
严格把好质量关。
对施工中发生的质量事故,坚持“三不放过”原则,深入现场,认真分析,严肃处理。
在施工过程中,做好原始资料的记录,现场工程师跟班对施工全过程进行控制,及时对资料整理分析,以指导施工的顺利进行。
钻孔完成后,采用KXP-1测斜仪进行测斜,超过设计允许范围,进行纠偏处理直至达到要求。
灌浆过程中,对灌浆浆液比重、灌浆段长、灌浆压力和结束标准等项目进行检查,使用灌浆自动记录仪和人工同时进行记录并进行核对。
灌浆完毕,按要求进行封孔质量检查,达不到要求的,进行处理直至达到要求。
渠道喷射灌浆过程中,对浆液比重、提升速度、喷射压力等项目进行检查,使用灌浆自动记录仪和人工同时进行记录并进行核对。
十一.安全保证措施
(1)开工前,对施工人员进行安全教育,提高安全防护意识,进入施工现场的人员一律戴安全帽。
(2)施工中根据现场情况和基础处理施工的特点,制定相应的安全管理制度和各工序安全操作规程。
(3)各种机械设备的操作人员未经考核合格不得上岗。
(4)高空作业平台必须牢固可靠并有足够的作业面积,尽量避免上下交叉施工作业,当不能避免交叉作业时,必须对上下作业区进行有效隔离,并挂警示牌。
(5)脚手架施工必须符合相关规范规定要求,确保施工安全。
设备垂直移动搭设龙门架必须符合相关安全规定,严防上部坠物伤人,设备吊起前对所使用的器具进行检查,严防使用不符合安全规定的器具进行操作。
(6)注浆人员必须戴防护眼镜、口罩和防护手套,避免腐蚀性物质对人员造成伤害。
(7)施工用电必须符合安全用电规定。
(8)进行基础处理施工时,其排污设施及固体垃圾处理应符合的规定,保持施工作业面清洁。
(9)各种材料堆放时,应统一规划,严禁随意堆放材料,影响施工。
(10)采用风钻进行钻孔作业时,应在孔口或孔内加水,减少粉尘污染,洞内进行排水孔施工时,应进行通风。
(11)配电箱、机电器设备应有接地保护装置,电线应架空,危险区域应设置安全标志,暴露在外的电机设备传动、卷扬装置,应加盖防雨布和安全护栏。
(12)用电线路应严格选择,合理规划,非电工人员不得随意更移线路器材,临时用电线路中间不得有明接头。
(13)正常开展安全交接班制度与安全活动,在施工中互相监督,做到“三不伤害”、“人人要安全”、“人人必须安全”。
十二.文明施工保证措施
(1)从工作面进点、施工、退场,对施工场地的路面、排水沟、生活垃圾等进行定期清扫和清除,保证工作面整洁的卫生环境。
(2)教育施工人员遵纪守法,爱护环境,以良好的精神风貌投入施工生产,与友邻单位搞好关系。
(3)施工过程中随时进行废水的抽排,选择适当的地点作废浆沉淀池,冲洗工作面及封孔养护用水采用工作面所积清水循环使用。
(4)灌浆所用的风、水、管路和电源线路做到平、直、顺整齐在序,对使用的材料和半成品要堆放整齐,布局合理。
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