水庫除險加固工程壩肩帷幕灌漿施工技術(shù)

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  賈宇珍 一、工程概況 龐莊水庫位于汾河支流烏馬河上,壩址位于山西省太谷縣窯子頭龐莊村上游1.0km處。水庫于1971年動工興建, 1974年11月竣工。該水庫是一座具有灌溉、防洪、發(fā)電及養(yǎng)魚等綜合效益的中型水庫。需進行除險加固處理。 工程由“水利部山西水利水電勘測設(shè)計研究院”設(shè)計,“山西省水利水電建設(shè)監(jiān)理公司”監(jiān)理，山西省水利建筑工程局承建。壩肩帷幕灌漿工程可分為:工前試驗、左壩肩和右壩肩帷幕灌漿三部分。 二、帷幕灌漿工程施工 （一）施工工藝 帷幕灌漿工藝流程見下圖： 鉆孔灌漿的施工程序是：Ⅰ序孔    Ⅱ序孔    Ⅲ序孔   檢查孔 （二）帷幕灌漿孔位布置 帷幕灌漿的軸線測定是布孔的首要工作,它直接關(guān)系到防滲帷幕座落位置和其尺寸等準確與否,該工程帷幕灌漿軸線和高程水準控制點的測定是由水工局項目部委派專業(yè)測量人員測定的。鉆孔進行了統(tǒng)一編號。 （三）鉆孔 本工程帷幕灌漿鉆孔采用100型和150型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機，鉆頭選用Ф91mm金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭。鉆進孔深為（61.00－77.15）m,按單排布孔,排內(nèi)分三序進行。 1、鉆機定位準確，立軸垂直；開孔孔位偏差值不得大于10cm；鉆孔時,段長、孔徑、孔深必須按規(guī)定要求進行；孔斜對灌漿質(zhì)量至關(guān)重要,鉆孔過程中每5m進尺便測斜一次,發(fā)現(xiàn)孔斜超過設(shè)計要求便重新掃孔糾偏,使孔底的偏差值不得大于下列規(guī)定值：  孔深（m） 20 30 40 50 60 >60 最大允許偏差值（m） 0.25 0.50 0.80 1.15 1.50 另定 2、對設(shè)計和監(jiān)理工程師要求的取芯鉆孔,其巖芯按取芯次序統(tǒng)一編號,填牌裝箱,并繪制鉆孔柱狀圖和進行巖芯描述。 3、試驗施工時，采用“高壓脈動沖洗法”洗孔，帷幕灌漿孔（段）因故中斷時間間隔超過24h者應(yīng)在灌漿前重新進行沖洗。 （四）壓水 施工中均按自上而下分段卡塞進行壓水試驗。所有灌漿孔都按簡易壓水（單點法）進行，檢查孔采用五點法進行壓水試驗。 （五）制漿材料 帷幕灌漿的漿液為純水泥漿液，主材為水泥,采用了山西省文水縣新星水泥廠“文峪河牌”32.5普通硅酸鹽水泥。經(jīng)過水質(zhì)檢驗灌漿時用庫區(qū)水。水泥在制漿時采用重量稱量法，其稱量誤差小于5%。 （六）漿液攪拌 水泥漿液必須攪拌均勻，拌漿時使用普通攪拌機，攪拌時間不少于3min，漿液在使用前過篩，從開始制備至用完時間小于4h。 （七）灌漿 1、灌漿方法 灌漿采用自上而下分段卡塞法，孔內(nèi)循環(huán)式，射漿管底部距孔底不大于50cm。所有鉆孔段長均按每5-6m為一段進行施灌。特殊情況下可適當縮短或加長,但不得大于10m。 2、灌漿壓力 循環(huán)式灌漿，壓力表安裝在孔口回漿管路上。 灌漿段次 孔深（m） 灌漿壓力（Mpa） 備注 1 0-5 0.1 每段按5m劃分，若段長變化，其壓力值隨之調(diào)整?？咨畲笥?5m后均采用1Mpa。 2 5-10 0.3 3 10-15 0.5 4 15-20 0.8   3、灌漿漿液水灰比 灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級變換。水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七個比級，開灌水灰比　　　　　　　采用5:1。 4、灌漿施工漿液變換標準 ⑴當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。 ⑵當某一比級漿液的注入漿量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級。 ⑶ 當注入率大于30L/min時，根據(jù)施工具體情況，可越級變濃漿液灌注。 ⑷灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)措施處理。 5、灌漿結(jié)束標準 自上而下分灌漿，在規(guī)定壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續(xù)灌注60min，或不大于1L/min時，繼續(xù)灌注90min，灌漿可結(jié)束。 6、灌漿孔封孔 每個帷幕灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，會同監(jiān)理工程師及時進行驗收，驗收合格的灌漿孔采用“分段壓力灌漿封孔法”并結(jié)合人工水泥砂漿封孔。 7、特殊情況處理 對意外的機械故障、停水、停電、孔內(nèi)事故、自然因素、地層漏漿串冒等,施工前必須對此有強有力的防犯和應(yīng)對措施,一旦意外情況發(fā)生,現(xiàn)場技術(shù)人員便可妥善處理,使工程順利恢復(fù)正常施工。 ⑴灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理。 ⑵帷幕灌漿過程中發(fā)生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可同時進行灌漿，應(yīng)一泵灌一孔。否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進和灌漿。 ⑶灌漿工作必須連續(xù)進行，若因故中斷，可按下述原則進行處理： A、應(yīng)及早恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應(yīng)進行掃孔，而后恢復(fù)灌漿。 B、恢復(fù)灌漿時，應(yīng)使用開灌比級的水泥漿進行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應(yīng)逐級加濃繼續(xù)灌注。 C、恢復(fù)灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補救措施。 ⑷灌漿段注入量大，灌漿難于結(jié)束時，可選用下列措施處理： A、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿； B、漿液中摻加速凝劑； C、灌注穩(wěn)定漿液或混合漿液。 ⑸灌漿過程中如回漿變濃，宜換用相同水灰比新漿進行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30min，即可停止灌注。 8、灌漿施工的質(zhì)量控制 根據(jù)全面質(zhì)量管理的科學(xué)理論,影響質(zhì)量的因素為“人、機、料、法、環(huán)”。為了對施工質(zhì)量做全盤控制。嚴守質(zhì)量“三控制”的原則, , : （1） 鉆灌前質(zhì)量控制 思想準備，技術(shù)準備，機具準備，材料準備。 （2）鉆灌過程質(zhì)量控制 A、嚴格按照設(shè)計要求和施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進行。 B、灌漿過程中嚴格控制灌漿壓力、水灰比、變漿標準、開灌標準等。并嚴把灌漿結(jié)束標準關(guān)，使灌漿過程中所有的施工參數(shù)均控制在設(shè)計和規(guī)范要求的范圍內(nèi)。 C、質(zhì)檢員要經(jīng)常深入現(xiàn)場，做到“三勤”，即腳勤、眼勤、嘴勤，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。 （3）灌漿結(jié)束后質(zhì)量控制 A、質(zhì)量控制實行“三檢制”，三檢結(jié)束后，監(jiān)理工程師最后檢查驗收、簽證評定。 B、堅持執(zhí)行質(zhì)量一票否決制，上一道工序未經(jīng)檢驗合格簽證，不得進行下道工序的施工。 C、對質(zhì)量事故處理必須堅持“三不放過”原則。 9、認真做好原始記錄 帷幕灌漿工程系地下隱蔽工程，灌漿質(zhì)量效果的判斷主要是依*各種記錄資料，因此施工的全部原始記錄必須認真做好。 10、帷幕灌漿施工中的安全問題 我們在施工中始終把安全工作放在一切工作之首位,在向職工技術(shù)交底的同時,也對職工進行了安全思想教育,制定并頒發(fā)《安全技術(shù)操作規(guī)程》,成立了安全組織機構(gòu),設(shè)有專職安全員,隨時隨地檢查施工現(xiàn)場的安全問題,使職工在生產(chǎn)中始終樹立安全第一的生產(chǎn)意識,使得我們安全順利地完成了該標段灌漿施工任務(wù)。 三、帷幕灌漿完成工程量 龐莊水庫壩肩帷幕灌漿工程施工從2004年11月19日起, 2005年8月22日止,總歷時276天,實際施工純歷時208天。左右兩壩肩帷幕灌漿工程共完成59個單孔,質(zhì)量檢查孔6個,全工程從左岸向右岸循序總計劃分為12個單元工程。其中:鉆孔總進尺3986.86m,灌漿總進尺2226.50m,,水泥注入量230799.97kg,全工程平均單位注入量103.66kg/m;檢查孔總進尺407.80m,透水率0.17—2.58Lu。 項目名稱 單位 數(shù)量 帷幕灌漿試驗 項 1 鉆孔進尺 m 3986.86 灌漿進尺 m 2226.50 檢查孔進尺 m 407.80 四、帷幕灌漿工程施工的資料整理與成果分析 （一）資料整理 1、原始記錄 灌漿施工的原始記錄資料按統(tǒng)一的施工程序把各個單孔以“單元工程量報審表 → 單元工程質(zhì)量評定表 → 單元工程施工質(zhì)量報驗單→灌漿造孔工序質(zhì)量檢驗表 → 灌漿工序質(zhì)量檢驗表 → 鉆孔測斜成果表 → 鉆孔柱狀剖面圖 → 鉆孔記錄表 → 壓水試驗綜合記錄表 → 壓水試驗原始記錄表 → 灌漿工程壓水試驗P—Q曲線表→ 灌漿試驗綜合表 → 灌漿作業(yè)原始記錄表”循序逐一編排并進行了整理與校核裝訂，以單元為單位將資料統(tǒng)一裝盒，以備存檔。 2、成果資料 在整理校核原始記錄的基礎(chǔ)上，計算填寫了各種成果記錄表，繪制了帷幕灌漿竣工綜合剖面圖。具體資料如下： （1）工程完成情況表 （2）檢查孔壓水試驗成果一覽表 （3）各次序孔灌漿成果表 （4）灌漿分序統(tǒng)計表 （5）灌漿成果一覽表 （6）各次序孔單位注入量頻率曲線和頻率累計曲線圖 （7）各次序孔透水率頻率曲線和頻率累計曲線圖 （8）檢查孔壓水試驗透水率頻率曲線和頻率累計曲線圖 （9）灌前各次序孔和檢查孔壓水試驗透水率頻率曲線和頻率累計曲線圖 （10）帷幕灌漿竣工綜合剖面圖 （11）灌漿材料檢驗資料 （12）檢查孔巖芯柱狀圖 （二）資料的成果分析 1、從鉆孔和灌漿的原始資料與成果資料看,本次施工均能按“試驗成果”和有關(guān)技術(shù)規(guī)范及要求標準正常施工,施工中沒有出現(xiàn)異常情況。說明本工程施工工藝合理,技術(shù)可行,能滿足工程要求和保證質(zhì)量的。 2、從灌漿資料中可以明顯看出,所有灌漿試驗孔其平均單位注入量均隨著灌漿次序的增加而顯著減小,特別是Ⅲ序孔灌后,檢查孔的單位透水率,較灌前更是有極大的減小,該工程最后檢查孔透水率為0.17— 2.58Lu,均滿足設(shè)計規(guī)定的小于5Lu標準,這表明灌漿工程質(zhì)量效果是良好的,質(zhì)量標準是保證的。 3、從待凝14天后檢查孔鉆取的巖芯樣品看，巖石裂隙被灌漿水泥結(jié)石充填密實，水泥結(jié)石強度良好，這表明經(jīng)灌漿后防滲帷幕必將完整連續(xù)，牢固可*。 4、從整個灌漿孔最后結(jié)束的漿液配合比看，多數(shù)孔段均系以稀漿灌漿結(jié)束，這表明該工程壩基巖石中細小裂隙較多，屬可灌性較好的巖層。 5、通過帷幕灌漿全面質(zhì)量檢查所取得的數(shù)據(jù)說明,帷幕灌漿起到了明顯的防滲作用,足已達到所要求的相對不透水的要求。 五、帷幕灌漿工程質(zhì)量效果的評定 全工程壩肩帷幕灌漿總計59個單孔,共劃分為12個單元,其質(zhì)量全部合格,合格率為100%,其中優(yōu)良單元為 11 個,優(yōu)良率 91%。該工程按上述驗收評定結(jié)果被最后評定為優(yōu)良工程。 六、帷幕灌漿施工的體會 太谷縣龐莊水庫壩肩帷幕灌漿工程不僅為帷幕灌漿在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工進行質(zhì)量控制積累了豐富的經(jīng)驗，同時也為控制和保證質(zhì)量提出了發(fā)展方向。