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摘要：帷幕灌浆是水工建筑物地基防渗处理的一种主要手段,它对保证水工建筑物的安全运行起着非常重要的作用。文章主要针对某水库大坝由于蓄水压力逐渐增大，出现渗漏而危及大坝安全的严重问题，分析研究和采取了科学有效的帷幕灌浆工艺方法，对水库大坝进行了除险加固，有效地解决了大坝渗漏问题，确保了水库大坝的安全，在同类工程施工中具有借鉴的作用。
关键词：水库大坝；除险加固；帷幕灌浆；施工
中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
某水库大坝为混凝土拱坝，最大坝高41.52m,坝底宽8.2m,顶宽2.1m。当地政府将其作为山区人畜饮用水供水水源地,由于当初修建时未做地质工程处理,蓄水后水压力大,日均漏水量在700m3左右。为了确保供水区群众生产生活用水的正常使用及大坝的安全运行,急需对水库大坝进行除险加固,本次帷幕灌浆工程是总工程的其中一个重要的部分。工程历时50d,共施工钻孔28个,钻进延米1388m,帷幕灌浆895.8m,灌浆总量119124m3,圆满完成了设计施工任务。
2 设计要求及完成工程量
2.1设计技术要求
2.1.1 帷幕灌浆钻孔实际位置与设计位置的偏差不得大于10cm,孔深应符合设计规定。
2.1.2 帷幕灌浆孔终孔宜选用51mm～91mm的孔径,钻孔孔壁应平直完整。
2.1.3 帷幕灌浆孔(段)在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗直至回水清净为止,冲洗压力为灌浆压力的80%,该值若大于1MPa,采用1MPa。
2.1.4 灌漿孔(段)在灌浆前进行钻孔冲洗时,孔内沉积厚度不得超过20cm。
2.1.5 灌浆孔采用自上而下分段灌浆法,帷幕灌浆段长度宜采用5m～6m。
2.1.6 帷幕灌浆应采用循环式,射浆管距孔底不得大于50cm。
2.1.7 灌浆压力应通过压水试验,在灌浆施工过程中调整确定,灌浆压力应根据不同部位保证在0.5MPa～3.0MPa。
2.1.8灌浆浆液的浓度应由稀到浓逐级变换,水灰比也可采用5：1,3：1,2：1,1：1,0.8：1,0.6：1,0.5：1等比级,开灌水灰比可采用5∶1。
2.2 完成工程量
2.2.1设计工程量
图纸设计工程量为钻孔27个,钻孔延米1310.28m,帷幕灌浆895.8m,C20混凝土细石混凝土封孔368.8m。
2.2.2实际完成工作量
施工过程中,依据工程施工具体情况,设计院和监理又对个别孔进行了调整,同时在坝上又增加了一个钻孔。本次帷幕灌浆工程共施工钻孔28个,钻进延米1388m,帷幕灌浆965.22m,封孔437.04m,注浆125.4m3。
3.具体施工方案
本次灌浆工程钻孔采用150型钻机施工,注浆采用设立搅拌站,浆液集中拌制,统一输送,各钻机采用分体注浆法。
3.1施工工艺流程
测量放样→钻机安放→钻孔施工→钻孔冲洗→裂隙冲洗及压水试验→浆液配备→输送灌浆施工→C20细石混凝土封孔。
3.2钻孔施工方法、技术要求及质量保证措施。
3.2.1钻孔施工方法
钻孔采用回转钻机和Φ73mm金钢石钻头钻进,本次钻孔孔径为75mm,钻机安装平整稳固,钻机立轴和孔口管的方向与设计方向一致。钻孔过程中经常进行孔斜测量,发现偏斜超过要求及时纠正或采取补救措施,钻进时对岩性及孔内各种情况进行详细记录,钻进结束后,等待灌浆孔应堵塞,妥加保护。
3.2.2技术要求及质量保证措施
1)钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm,因故变更孔位时,应征得设计单位同意。
2)钻孔应经常进行孔斜测量,发现偏斜超过要求,应及时纠正或采取补救措施,应保证每班开钻前校验一次。
3)钻孔终孔孔深不得小于设计孔深。
4)孔底偏差应不大于0.8m。
5)钻孔中应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。
6)钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时,可先进行灌浆处理,而后继续钻进。如发现集中漏水,应查明漏水部位、漏水量和漏水原因,经处理后再行钻进。
3.3钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验
3.3.1钻孔冲洗
灌浆孔(段)在灌浆前应进行钻孔冲洗,冲洗后孔内沉积厚度不得超过20cm。
3.3.2裂隙冲洗
灌浆孔(段)在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净时止,冲洗压力可为灌浆压力的80%,该值若大于1MPa时,采用1MPa。
3.3.3压水实验
本次施工经监理指定将3号、18号、21号三个设为先导孔,对先导孔设计注浆段应自上而下分段进行压水试验。简易压水试验结合裂隙冲洗进行,压力可为灌浆压力的80%,该值若大于1MPa时,采用1MPa,压水20min,每5min测读一次压入流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果以透水率表示。
3.4浆液制备
3.4.1浆液配制要求
1)浆液材料由425号普通硅酸盐水泥,清水制成。外加剂是否掺加,以及掺加量由现场具体试验情况确定。
2)制浆材料必须称量,称量误差应小于5%。
3)浆液搅拌使用普通搅拌机,搅拌时间不少于3min。
4)浆液在使用前应过筛,自制备至用完的时间宜少于4h。
5)浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。
3.4.2注浆设备
1)搅拌机的转速和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应,并应能保证均匀、连续地拌制浆液。
2)灌浆采用多缸柱塞式灌浆泵,泵性应与浆液类型、浓度相适应。
3)灌浆管路应保证浆液流动畅通,并应能承受1.5倍的最大灌浆压力。
4)灌浆管路上配有自动流量仪,并在泵口处设压力表。
5)所有灌浆设备应注意维护保养,保证其正常工作状态。
3.5灌浆方法及技术质量保证措施。
3.5.1灌浆方法
灌浆孔采用循环式灌浆法,自上而下分段灌浆。
3.5.2灌浆技术要点及质量保证措施
1)帷幕灌浆段长度宜采用5m～6m,特殊情况下可适当缩减或加长,但不得大于10m。
2)射浆管距孔底不得大于50cm。
3)灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处,以防漏灌。
4)孔口无涌水的孔段,灌浆结束后可不待凝,但在断层,破碎带等地质条件复杂地区则宜待凝,待凝时间应根据地质条件和工程要求确定。
5)灌浆应尽快达到设计压力,但注入率大时应分级升压。
6)灌注细水泥浆液,可采用水灰比为2:1,1:1,0.6:1或1:1,0.8:1,0.6:1三个比级。
7)帷幕灌浆浆液变换。
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1h,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。
8)灌浆结束标准。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆时,在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min,或不大于1L/min,继续灌注90min,灌浆可以结束。
3.5.3特殊情况处理
1)灌浆过程中,发现冒浆、漏浆,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法进行处理。
2)帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,待灌浆孔灌浆结束后,串浆孔再行扫孔,而后继续钻进和灌浆。
3)灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理。
4)应及早恢复灌浆,否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。
5)恢复灌浆时,应使用开灌比例的水泥浆进行灌注,如注入率与中断前的相近,即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注入率较中断前的减少较多,则浆液应逐级加浓继续灌注。
6)恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆时,应采取补救措施。
4 工程进度管理
本工程计划工期60d,为了保证工程按期顺利完工,为本工程投入150型钻机5台,注浆设备1套,发电机4台,索道1套。项目施工在合同工期内,以旬进度计划为主,并分别编制月、旬计划,主要检查旬计划的实施情况,并根据施工具体情况,逐步优化进度计划。通过这一系列有效措施的严格实施,工程比计划工期提前10d,保质保量圆满完成施工任务。灌浆工程完成后,没有再发现水库大坝有渗漏现象,受到业主和监理的好评。
关键词：水库大坝；除险加固；帷幕灌浆；施工
中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
某水库大坝为混凝土拱坝，最大坝高41.52m,坝底宽8.2m,顶宽2.1m。当地政府将其作为山区人畜饮用水供水水源地,由于当初修建时未做地质工程处理,蓄水后水压力大,日均漏水量在700m3左右。为了确保供水区群众生产生活用水的正常使用及大坝的安全运行,急需对水库大坝进行除险加固,本次帷幕灌浆工程是总工程的其中一个重要的部分。工程历时50d,共施工钻孔28个,钻进延米1388m,帷幕灌浆895.8m,灌浆总量119124m3,圆满完成了设计施工任务。
2 设计要求及完成工程量
2.1设计技术要求
2.1.1 帷幕灌浆钻孔实际位置与设计位置的偏差不得大于10cm,孔深应符合设计规定。
2.1.2 帷幕灌浆孔终孔宜选用51mm～91mm的孔径,钻孔孔壁应平直完整。
2.1.3 帷幕灌浆孔(段)在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗直至回水清净为止,冲洗压力为灌浆压力的80%,该值若大于1MPa,采用1MPa。
2.1.4 灌漿孔(段)在灌浆前进行钻孔冲洗时,孔内沉积厚度不得超过20cm。
2.1.5 灌浆孔采用自上而下分段灌浆法,帷幕灌浆段长度宜采用5m～6m。
2.1.6 帷幕灌浆应采用循环式,射浆管距孔底不得大于50cm。
2.1.7 灌浆压力应通过压水试验,在灌浆施工过程中调整确定,灌浆压力应根据不同部位保证在0.5MPa～3.0MPa。
2.1.8灌浆浆液的浓度应由稀到浓逐级变换,水灰比也可采用5：1,3：1,2：1,1：1,0.8：1,0.6：1,0.5：1等比级,开灌水灰比可采用5∶1。
2.2 完成工程量
2.2.1设计工程量
图纸设计工程量为钻孔27个,钻孔延米1310.28m,帷幕灌浆895.8m,C20混凝土细石混凝土封孔368.8m。
2.2.2实际完成工作量
施工过程中,依据工程施工具体情况,设计院和监理又对个别孔进行了调整,同时在坝上又增加了一个钻孔。本次帷幕灌浆工程共施工钻孔28个,钻进延米1388m,帷幕灌浆965.22m,封孔437.04m,注浆125.4m3。
3.具体施工方案
本次灌浆工程钻孔采用150型钻机施工,注浆采用设立搅拌站,浆液集中拌制,统一输送,各钻机采用分体注浆法。
3.1施工工艺流程
测量放样→钻机安放→钻孔施工→钻孔冲洗→裂隙冲洗及压水试验→浆液配备→输送灌浆施工→C20细石混凝土封孔。
3.2钻孔施工方法、技术要求及质量保证措施。
3.2.1钻孔施工方法
钻孔采用回转钻机和Φ73mm金钢石钻头钻进,本次钻孔孔径为75mm,钻机安装平整稳固,钻机立轴和孔口管的方向与设计方向一致。钻孔过程中经常进行孔斜测量,发现偏斜超过要求及时纠正或采取补救措施,钻进时对岩性及孔内各种情况进行详细记录,钻进结束后,等待灌浆孔应堵塞,妥加保护。
3.2.2技术要求及质量保证措施
1)钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm,因故变更孔位时,应征得设计单位同意。
2)钻孔应经常进行孔斜测量,发现偏斜超过要求,应及时纠正或采取补救措施,应保证每班开钻前校验一次。
3)钻孔终孔孔深不得小于设计孔深。
4)孔底偏差应不大于0.8m。
5)钻孔中应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。
6)钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时,可先进行灌浆处理,而后继续钻进。如发现集中漏水,应查明漏水部位、漏水量和漏水原因,经处理后再行钻进。
3.3钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验
3.3.1钻孔冲洗
灌浆孔(段)在灌浆前应进行钻孔冲洗,冲洗后孔内沉积厚度不得超过20cm。
3.3.2裂隙冲洗
灌浆孔(段)在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净时止,冲洗压力可为灌浆压力的80%,该值若大于1MPa时,采用1MPa。
3.3.3压水实验
本次施工经监理指定将3号、18号、21号三个设为先导孔,对先导孔设计注浆段应自上而下分段进行压水试验。简易压水试验结合裂隙冲洗进行,压力可为灌浆压力的80%,该值若大于1MPa时,采用1MPa,压水20min,每5min测读一次压入流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果以透水率表示。
3.4浆液制备
3.4.1浆液配制要求
1)浆液材料由425号普通硅酸盐水泥,清水制成。外加剂是否掺加,以及掺加量由现场具体试验情况确定。
2)制浆材料必须称量,称量误差应小于5%。
3)浆液搅拌使用普通搅拌机,搅拌时间不少于3min。
4)浆液在使用前应过筛,自制备至用完的时间宜少于4h。
5)浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。
3.4.2注浆设备
1)搅拌机的转速和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应,并应能保证均匀、连续地拌制浆液。
2)灌浆采用多缸柱塞式灌浆泵,泵性应与浆液类型、浓度相适应。
3)灌浆管路应保证浆液流动畅通,并应能承受1.5倍的最大灌浆压力。
4)灌浆管路上配有自动流量仪,并在泵口处设压力表。
5)所有灌浆设备应注意维护保养,保证其正常工作状态。
3.5灌浆方法及技术质量保证措施。
3.5.1灌浆方法
灌浆孔采用循环式灌浆法,自上而下分段灌浆。
3.5.2灌浆技术要点及质量保证措施
1)帷幕灌浆段长度宜采用5m～6m,特殊情况下可适当缩减或加长,但不得大于10m。
2)射浆管距孔底不得大于50cm。
3)灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处,以防漏灌。
4)孔口无涌水的孔段,灌浆结束后可不待凝,但在断层,破碎带等地质条件复杂地区则宜待凝,待凝时间应根据地质条件和工程要求确定。
5)灌浆应尽快达到设计压力,但注入率大时应分级升压。
6)灌注细水泥浆液,可采用水灰比为2:1,1:1,0.6:1或1:1,0.8:1,0.6:1三个比级。
7)帷幕灌浆浆液变换。
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1h,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。
8)灌浆结束标准。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆时,在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min,或不大于1L/min,继续灌注90min,灌浆可以结束。
3.5.3特殊情况处理
1)灌浆过程中,发现冒浆、漏浆,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法进行处理。
2)帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,待灌浆孔灌浆结束后,串浆孔再行扫孔,而后继续钻进和灌浆。
3)灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理。
4)应及早恢复灌浆,否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。
5)恢复灌浆时,应使用开灌比例的水泥浆进行灌注,如注入率与中断前的相近,即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注入率较中断前的减少较多,则浆液应逐级加浓继续灌注。
6)恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆时,应采取补救措施。
4 工程进度管理
本工程计划工期60d,为了保证工程按期顺利完工,为本工程投入150型钻机5台,注浆设备1套,发电机4台,索道1套。项目施工在合同工期内,以旬进度计划为主,并分别编制月、旬计划,主要检查旬计划的实施情况,并根据施工具体情况,逐步优化进度计划。通过这一系列有效措施的严格实施,工程比计划工期提前10d,保质保量圆满完成施工任务。灌浆工程完成后,没有再发现水库大坝有渗漏现象,受到业主和监理的好评。