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固结灌浆施工要点及注意事项
 
来源:河南建基 日期:[2017-5-2]
    钻孔施工必须按设计要求施工钻孔,孔位、孔距误差不得大于5公分,孔斜不大于2。终孔后必须洗孔,深度必须达到设计要求,孔深误差不得大于10公分,如果验孔不合格,必须重新扫孔并冲洗干净。

    一、钻孔施工

    1、必须按设计要求施工钻孔,孔位、孔距误差不得大于5公分,孔斜不大于2。

    2、终孔后必须洗孔,深度必须达到设计要求,孔深误差不得大于10公分,如果验孔不合格,必须重新扫孔并冲洗干净。

    3、必须严格记录混凝土、卵石层、基岩深度位置及孔内溶洞、裂隙位置,并及时告知技术人员。

    4、段钻孔施工必须分序按孔号顺序进行,未经技术人员同意,不得施工下序孔。

    5、及时回答技术人员提出的有关施工方面的问题。

    二、灌浆施工

    1、钻孔验收合格后,必须及时灌浆,相邻孔不得同时灌浆。

    2、基岩灌浆以5:1和2:1浆液为主,压力控制在0.2~0.5MPa,并按照实际情况作适当调整。进浆量小于1升/分时,连续灌注30分钟即可结束灌浆。如果2:1灌入吸浆量大时,可变为1:1或0.5:1灌注,如果浓浆吸浆量还是很大,应采用间歇法和加处理剂法灌浆,并及时请示技术人员确定灌浆方案。

    3、砂卵石层灌浆,初灌用2:1浆液,如果有灌压,应多灌该比级浆液,灌压大于0.2MPa时,可不变换浆液浓度。如果吸浆量不变或增大而灌压不上升时,可变浓一级浆液灌注,直至吸浆量变小灌压升高(应控制在0.2~0.3MPa)时,才不变水灰比。当浓浆水灰比达到0.5:1仍无灌压时,应加砂、粉煤灰、锯末、水玻璃、海带等材料进行处理,并及时请示技术人员确定处理方案。

    4、灌压一般控制范围:(灌浆压力是根据工程的地质条件来确定的)

    10-20m段基岩0.3~0.5MPa

    7-10m段基岩0.3~0.4Pa

    0.5-7m段卵石及基岩强风化段0.1~0.2MPa

    5、灌浆时必须严格按要求进行分段灌浆。止浆塞应止塞好。灌浆中,必须随时观察有无串浆、冒浆情况,如果串浆,必须将串浆孔止塞封闭,如果地层冒浆,应及时降压,限量灌入,采用浓浆闭浆法施工。

    6、固结灌浆宜在有混凝土覆盖的情况下进行。钻孔灌浆必须在相应部位的混凝土达到50%设计强度后,方可开始。

    7、固结灌浆应按分序加密的原则进行,可分为二序或三序施工;安排总体工程进度时,对固结灌浆施工时间应作合理安排。

    8、固结灌浆孔相互串浆时,可采用群孔并联灌注,孔数不宜多于3个,并应控制压力,防止混凝土面或岩石面抬动。

    9、固结灌浆浆液比级和变换,可参照帷幕灌浆的规定根据工程具体情况确定。

    10、固结灌浆,在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注30min,灌浆可以结束;固结灌浆孔封孔应采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。

    11、当压力达到设计值时,严禁升压灌浆。严禁开盘用浓浆。

    12、其它按技术规范和现场技术人员的有关指令执行。

    三、施工质量过程控制

    质量控制检查严格执行“三检一验”制,即机组内部班组自检、施工机组质检员二检、项目部质检员三检、监理工程师检查验收制度。

    1、机组内部班组自检

    机组班长、记录员控制施工孔孔深段长及灌浆时装置的正确与否、灌浆压力、结束标准等情况。对各环节、施工人员必须服从班长、记录员的安排,施工时记录员必须如实记录施工情况,确保施工质量.

    2、机组质检员

    检查控制钻孔的孔位、孔斜、方位,保证准确及时的测斜,并将资料整理分析,如发现有违反技术要求的施工方法,应及时通知施工人员纠正处理如无效上报项目部质检人员。

    3、终检人员

    对施工的全过程进行质量控制,对关键工序实施签证制度,以确保施工满足设计要求,对施工环节现场检查发现问题及时处理。对施工中出现的异常情况采取有效的措施及时处理并上报项目部。主要工序通知监理工程师验收。

    四、固结灌浆质量检查

    固结灌浆质量检查宜采用测量岩体波速或静弹性模量的方法。岩体波速或静弹性模量的改善程度应符合设计规定;固结灌浆质量检查也可采用单点压水试验的方法。检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5%。检查结束后,应按技术要求进行灌浆和封孔;固结灌浆质量压水试验检查、岩体波速检查、静弹性模量检查应分别在灌浆结束3~7、14、28d后进行;固结灌浆质量压水试验检查,孔段合格率应在80%以上,不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%,且不集中,灌浆质量可认为合格。否则应由建设单位会同设计、施工单位商定处理方案。

    1.目前大坝水泥灌浆工程质量控制新趋势

    1.1督促施工单位健全三检制

    在工程质量监控中,我们监理首先督促施工单位建立健全质量保证体系,特别是技术员兼自检和质保部质检人员齐全和到位、监理根据施工进度、质量要求多次下联系单要求施工单位增加质保部质检人员。施工部位每一台记录仪必须配一名技术员和记录员。灌浆工作线长、点多,实践需要进行动态监理、监理人员绝对不能替代施工单位搞自检和施工,必须加强施工方自检人员责任心和权威性。监理必须摆正自己的位置,坚持各工序在施工自检后才能进行检查签证,定期与质保部开质量例会,共同商量解决施工中遇到的一些问题。支持督促施工单位自检人中按合同文件设计图纸及修改通知单、技术规范和质量标准进行质量检查实行奖罚措施且落实到个人,树立自检权威,必要时发监理联系单。

    1.2监理质量控制

    施工控制即是施工过程中的质量控制,从施工的准备工作、原材料现场试验和进场设备的检查验收,各工序的验收签证、关键工序的旁站监理到检查孔的检查孔的检查结果及质量缺陷的返工处理等进行全过程控制。以事先、事中控制为主。

    1.3加强灌浆设备的检查控制

    灌浆设备能否正常运转工作,是保证灌浆施工顺利实施的关键,进场的主要设备有:双缸型或三缸型灌浆泵(进场后经试验证明其工作压力均满足大于灌浆压力1.5倍的要求),压力表、灌浆自动记录仪,在灌浆设备进入工作面前,监理督促施工单位对所投入的设备进行全面检查。压力计、流量计、自动记录仪等要求送到有资质的部门进行鉴定,合格后方可投入生产使用。由于施工单位投入的灌浆泵等老化程度较高,工作压力不稳定,为了保证灌浆质量和灌浆工作的连续性,要求在施工前对其进行全面拆除,检修、重点检查活塞密实性,缸体球座的磨损程度,缸体畅通性能,检修后经过试验运行后(监理、质保旁站),能够保证压力稳定,排量达到原排量标准后,才可投入生产使用。并要求在现场对易磨损、易消耗的零部配件要备量充分,以达到机器随时坏,随时修理,随时有零配件更换,不影响设备的正常运行。

    2.灌浆的主要工艺流程及灌浆方法

    2.1灌浆工艺流程:
物探孔钻孔测试→抬动观测孔钻孔及观测设施安装→Ⅰ序孔钻孔→冲洗→压水→灌浆→Ⅱ序孔钻孔→冲洗→压水→灌浆→检查孔钻孔取岩芯→压水检测→封孔→物探孔测试→抬动观测孔、物探孔封孔。

    2.2灌浆方法:采用自上而下,孔内循环,段顶阻塞的施工方法。压水灌浆时发现冒水、漏浆,采用嵌缝,表面封堵、低压、浓浆、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

    3.为保证质量采取的新工艺

    在施工中采用水泥湿磨机湿磨水泥,高速搅拌制浆,保证了浆液质量;采用灌浆微机自动记录仪,对施工过程的冲洗、压水、灌浆进行全过程自动监护记录,减少了人为的记录数据误差;物探孔单孔采用超声波仪,垮孔采用岩土工程质量检测分析仪测试,提高了质量评定的科学、真实、准确性。

    一般在什么样的地质或地层情况下,会出现当浓浆水灰比达到0.5:1仍无灌压?

    对大耗浆孔段的处理

    主要渗漏通道为断层、裂隙密集带,灌浆的首要任务就是灌封这些透水裂隙。遇到断层、裂隙密集带大耗浆孔段,要求灌浆连续进行,不得中断;或是待凝。

    帷幕灌浆过程中特殊情况处理

    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、限量、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,持灌浆孔灌浆结束后。串浆孔并行扫孔、冲洗,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:

    (1)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。

    (2)恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。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。

    (3)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,应采取补救措施。

    4.孔口有涌水的灌浆孔段,在灌浆前应测记涌水压力和涌水量,根据涌水情况,可选用下列措施综合处理:

    (1)自上而下分段灌浆;

    (2)短的段长;

    (3)高的灌浆压力;

    (4)浓浆结束;

    (5)屏浆;

    (6)闭浆;

    (7)纯压式灌浆;

    (8)速凝浆液;

    (9)待凝;

    (10)压力灌浆封孔。

    5.灌浆段注入量大,灌浆难于结束时,可选用下列措施处理:

    (1)低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;

    (2)浆液中掺加速凝剂;

    (3)灌注稳定浆液或混合浆液。

    6.该段经处理后仍应扫孔,重新依照技术要求进行灌浆,直至灌浆过程中如回浆变浓,宜换用相同水灰比的新浆进行灌注,若效果不明显,延续灌注30min。即可停止灌注。

    7.在岩溶地区的溶洞灌浆,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。

    (1)溶洞内无充填物时。根据溶洞的大小,可采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施。待凝后,扫孔,再灌水泥浆。

    (2)溶洞内有充填物时,根据充填物类型、性能以及充填程度,可采用高压灌浆、高压喷射灌浆等措施。灌浆注入量大时,可参照第5条进行处理。

    无混凝土盖重固结灌浆的优缺点

    无混凝土盖重是在找平混凝土上进行的,有盖重是在3m厚的混凝土上进行的。从基岩的灌浆效果及是否抬裂主要与岩石本身的工程地质条件和灌浆压力有关,而与有无混凝土盖重关系不明显。3m左右的混凝土盖重板真正起的作用不大,阻止水力压裂和控制抬动是有限的,并且发生抬动后处理是很困难的。3m厚混凝土与找平混凝土所起的主要作用都是嵌缝堵漏,约束岩面表面裂隙张开。与有混凝土盖重固结灌浆比较,无混凝土盖重固结灌浆有如下优缺点。

    主要优点:

    1)解决了浇筑与固结灌浆相互干扰的矛盾,加快施工进度。

    2)避免了有混凝土盖重固结灌浆盖板的抬动与处理困难。

    3)避免了有混凝土盖重固结灌浆盖板混凝土层面长时间暴露而产生温度裂缝及继续浇筑时新老混凝土变形不一致的问题。

    4)易于观察岩石表面的串、冒浆等问题,便于及时处理。

    5)避免钻坏混凝土内埋设的冷却水管、受力钢筋、测试仪器等构件。

    6)节省直接钻混凝土或预埋导管的费用。

    主要缺点:

    1)由于岩石表面无盖重,不能采用大的灌浆压力,致使一部分需要较大压力才能灌浆的细小闭合裂隙,没有得到很好的灌注。

    2)在裂隙发育地段,易产生冒浆、串浆尤其是周边孔段,需采取一些封堵措施才能完成灌浆工作。

    3)找平混凝土不易震捣、质量难以保证。因此找平混凝土的质量和与基岩的胶结紧密程度是进行无混凝土盖重固结灌浆首先要解决的问题。

    无混凝土盖重固结灌浆的实施

    1.无混凝土盖重固结灌浆部位的选定

    按设计要求兼辅助帷幕防渗的固结灌浆部位,地质缺陷部位,陡直立边坡部位要求采用有盖重固结灌浆,但混凝土浇筑是按块划分,兼辅助帷幕防渗的固结灌浆孔与一般固结灌浆孔位于同一坝块,地质缺陷部位是局部的,所以在兼辅助帷幕防渗的固结灌浆孔,地质缺陷部位采用有盖重,其他部位采用无盖重是难以操作的。为解决这一矛盾,在今后施工中可以兼辅助帷幕防渗的固结灌浆孔移到帷幕灌浆廊道内施工,对地质缺陷进行妥善处理后,再进行无混凝土盖重固结灌浆。

    坝址基岩优良岩体占98%以上,断层碎裂岩体不足2%,所以大面积地进行无混凝土盖重固结灌浆是有条件的。

    2.关于无混凝土盖重固结灌浆的压力

    灌浆压力的使用至关重要。压力偏小,岩体得不到很好的灌注;压力偏大,会引起水力压裂和抬动。因此应在不引起水力压裂和抬动的原则下,尽量使用较大的灌浆压力,即最佳灌浆压力,这个最佳灌浆压力往往是由岩体本身工程地质特性确定,不是由岩体的上覆压力确定。

    根据岩体裂隙的大小,张开程度、渗透性、可灌性,三峡坝基岩体大致可以分为Ⅳ类。

    I类是宽大裂隙。裂面张开,伸延一般大于10m,透水性强、大于101u可灌性好、注入量大于20~15kg/m,在低压力下(0.1Mpa)吸浆量很大,此类裂隙不发育,起着导水作用,是首要灌注对象,不需用多大压力(0.1~0.3Mpa)就能取得良好的灌注效果。

    Ⅱ类是较大的无充填闭合裂隙,因卸货、爆破影响后张开的闭合裂隙,短小的张性裂隙。透水性中等,透水率3~101u,注入量5~20kg/m,一般在小区域内自行封闭,开始吸浆中等,吸浆量逐渐减少,较快地达到结束标准。此类裂隙,在浅部较发育,一般在0.3~0.5Mpa压力下就能得到较好的灌注,超过此压力值,可能发生初步的水力压裂和抬动。

    Ⅲ类是细小的致密裂隙。充填胶结好,岩石原本不透水和透水轻微,透水率1~3Lu,吸浆量小,单位注入率小于5kg/m。

    此裂隙较发育,在吸浆量较小的情况下,可以提高灌浆压力到0.5~1.0MPa,一旦达到此压力值而吸浆量仍不大,再进一步提高灌浆压力,使原本闭合的裂隙张开,虽然灌了一些水泥,但要承受发生水力压裂和提高渗透性的风险。

    Ⅳ类裂隙是极致密的裂隙。原本不透水、不吸浆,能承受较高的灌浆压力,极限压力可能达到5Mpa,此类裂隙是不需要做灌浆处理的。

    灌浆压力应根据岩体的裂隙发育特征确定,而裂隙发育特征主要反映在岩体的单位吸浆量上,可以根据吸浆量确定灌浆压力,在无混凝土盖重固结灌浆时压力与吸浆量关系如表1

    表1

    ________________________________________

    单位吸浆量/L/M>5010~505~10<5

    ________________________________________

    压力Mpa0~0.10.1~0.30.3~0.50.5~1.0

    ________________________________________

    3.关于找平混凝土

    本次所谓无混凝土盖重灌浆都是在找平混凝土上进行的,找平混凝土的主要作用是阻塞基岩表面裂隙,防止浆液串冒,保证灌浆质量,创造施工环境,免除废弃浆液对建基岩面的污染,减少建基面清除难度。考虑到建基面有起伏差,找平混凝土的浇筑,原则上是填平低凹的坑槽,对凸出的完整岩体应外露。找平混凝土可不分缝,但浇筑时应振捣密实,严格控制施工质量。本次三组无混凝土盖重灌浆试验,找平混凝土全都出现了裂缝,裂缝的主要原因是找平混凝土厚薄不一,变形不—致,混凝土的质量又没有严格控制。在灌浆过程中,沿裂缝有冒、漏浆现象,使裂缝进一步扩宽。对出现裂缝的部位必须进行处理。对怎样保证找平混凝土的质量,须进一步研究,制定出具体切实可行的措施。

    4.关于群孔灌浆

    群孔灌浆可以进一步提高工效,加快施工进度,保证灌浆质量,建议有条件的部位。采取群孔灌浆。

    特大吃浆量的解决方法

    在只具有一般性裂痕的岩层中灌浆,大都可在1~3h之内灌注结束,注灰量不会超过100~200kg/m[2].然而有时候会出现大量吃浆不止,长时间灌不结束的情况.其原因大多不是因空隙体积太大没有灌满,而是因为地层的特殊结构条件促使浆液从附近地表冒出,或始终沿着某一固定的通道从或明或暗的地方流失了.对此,采取以下方法进行处理.进一步降低灌注压力,限制吸浆率不超过5L/(min•m),以减少浆液在缝隙里的流动速度,促使尽快沉积;在最稠的水泥浆中掺入速凝剂,如水玻璃、氟化钙等,促使尽快凝结;灌注更稠的水泥砂浆;间歇灌浆,以促使浆液在静止状态下沉积,将通道堵住.每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间,视地质条件、灌浆目的等确定,一般可按每次灌入200~500kg/m,以停歇2~8h掌握.这种特殊情况的灌浆,限制吸浆滤,不使其超过5L/(min•s),以减少浆液在缝隙里的流动速度,促使浆液尽快沉积;在最稠的水泥浆中掺入速凝剂,如水玻璃、氟化钙等促使尽快凝结;灌注更稠的水泥砂浆;间歇灌浆,以促使浆液在静止状态下沉积,将通道堵住.每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间,视地质条件灌浆目的等确定,一般可按每次灌入200~500kg/m,以停歇2~8h掌握.这种特殊情况的灌浆,结束时不必强迫达到设计压力,但如能达到则必须达到.若到此压力时就发生冒浆或大量吃浆的,可在较低的压力下结束.但凡在低压结束的,待凝一段时间以后,应再将孔扫开复灌一次,在复灌中争取达到设计压力.对于特大漏水通道采用直接充填细骨料的方法。

    固结灌浆

    为改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的物理力学性能而进行的灌浆工程。其主要作用是:①提高岩石的整体性与均质性;②提高岩石的抗压强度与弹性模量;③减少岩石的变形与不均匀沉陷。对混凝土重力坝,多进行坝基全面积固结灌浆;对混凝土拱坝或重力拱坝,还要对受力较大的坝肩拱座岩石进行固结灌浆;对水工隧洞,常在衬砌后进行岩石固结灌浆。在破碎的岩层中开挖隧洞时,为避免岩石坍塌或集中渗漏,可在开挖前进行一定范围内的斜孔或水平孔超前固结灌浆。在土石坝防渗体底部设置混凝土垫层时,也常对垫层下部岩石进行固结灌浆。为保证灌浆质量,需在岩基表面浇筑混凝土盖板或有一定厚度的混凝土后才进行固结灌浆。

    岩石地质条件复杂时,一般先进行现场固结灌浆试验,确定技术参数(孔距、排距、孔深、布孔形式、灌浆次序、压力等)。浅层固结灌浆孔多用风钻钻孔;深层孔多用潜孔钻或岩心钻钻孔。平面布孔形式有梅花形、方格形和六角形。排距和最终孔距一般为3~6m,按逐渐加密方法钻灌。灌浆材料以水泥浆液为主,在岩石节理、裂隙发育地段,吃浆量很大时,常改灌水泥砂浆。灌浆时先从稀浆开始,逐渐变浓,直至达到结束标准。灌浆全部结束后,对固结效果的检查方法有:①钻检查孔进行压水试验和岩心检查;②测定弹性波速与弹性模量;③必要时开挖平洞或竖井直观检查。
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