江垭接触灌浆施工组织设计原版

1江垭水利枢纽工程大坝坝基接触灌浆现场试验施工组织设计湖南宏禹水利水电岩土有限公司2013年3月2批准：核定：校核：编写：1工程概况江垭水利枢纽工程位于湖南省张家界市境内的澧水支流娄水中游，大坝坝址在张家3界市慈利县江垭镇上游1.5km处，距慈利县城57km。江垭水利枢纽工程坝址控制流域面积37llkm2，水库总库容17.4l亿m³,其中防洪库容7.40亿m3，多年平均年发电量7.56亿kW·h。该工程以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运、供水、旅游等综合效益。于1999年完工。江垭大坝系全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高131m，坝顶高程245m，建基面高程114m。自建基面至坝顶分为13台阶开挖，各台阶之间形成了砼与岸坡接触面。原设计在施工时，布置埋设岸坡接触灌浆管系统，由于多种原因岸坡内接触灌浆管被堵均无法通水。2009年7月15日至9月4日，湖南宏禹水利水电岩土工程有限公司对大坝岸坡接触面张开度进行了钻孔检测，通过取芯、压水试验等手段检查了砼与岸坡接触面的张开情况，并提交了《江垭大坝安全鉴定复检大坝岸坡接触面开合度检测报告》。37个钻孔检测结果显示：钻孔中砼与基岩接触面已张开者28个，两岸岸坡接触张开率达75.7%；压水试验成果统计，46%的段次＜10Lu，49%的段次为10Lu～100Lu，＞100Lu的段次为5%。根据张开度和透水性成果说明两岸岸坡接触面大部分已张开，具有一定的连通性，已具备实施接触灌浆条件。但大坝建成已有10多年，原有的预埋管基本堵塞和损坏，因此，本次岸坡接触灌浆拟采用直接钻孔灌浆法。为了确保接触灌浆处理安全可靠，先进行岸坡接触灌浆试验，确定合适的灌浆材料、压力、孔距等参数。2施工依据及试验目的2.1施工依据1)《江垭大坝安全鉴定复检大坝岸坡接触面开合度检测报告》，2009年；2)《水利水电工程钻探规程》SL29－2003；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）江垭大坝其他相关的设计文件和技术要求。2.2试验目的1）试验检验砼与岸坡接触面张开后的可灌性；2）确定砼与岸坡接触面灌浆的施工工艺及其工艺参数、灌浆材料、检查方法；3）检验砼与岸坡接触面的灌浆效果。43接触面灌浆试验方案3.1试验场地选择为保证试验成果的代表性，试验场地选择砼与基岩接触面已张开，在廊道内和大坝下游坝面台阶上、岸坡接触面透水率为5～25Lu的6个区域进行接触灌浆试验。即左岸EL147.0-EL160.0，右岸EL144.0-EL154.0两个边坡进行生产性灌浆试验。3.2灌浆材料及材料室内试验要求考虑到接触面张开度小、连通性差、接触面处可灌性不强的特性，灌浆材料拟采用普通硅酸盐水泥和超细水泥材料分别进行灌浆试验。灌浆之前先应进行灌浆材料室内试验。浆材室内试验要求对不同水灰比、不同外加剂的浆液进行下列项目的试验：浆液密度；浆液流动性或流变参数；浆液的沉淀稳定性；浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间；浆液结石的强度。3.3灌浆方法本次岸坡接触灌浆采用直接钻孔灌浆法进行。钻孔开孔部位分别在160廊道和坝后相应高程上，终孔至混凝土与岸坡接触面以下0.5m，孔内阻塞采用孔内循环灌浆法对接触面进行灌浆。3.4钻孔布置布孔原则：为防止接触灌浆钻孔时穿过上游帷幕而引起大量涌水，以及减少接触灌浆时浆液串至坝基排水孔堵塞的可能性，上游边缘灌浆孔设在帷幕中心线以下5m，即距大坝轴线以下10.5m的位置。试验区的孔、排距按2m*2m、2.5m*2.5m、3m*3m分部布置，对不同的孔、排距进行效果对比，选取最佳孔、排距布置，优化工程方案。根据灌区所在位置，在左右岸分部布置抬动观测孔，共5个，布孔方向与灌浆孔方向一致，超过灌浆孔深度5m。3.5主要工程量试验区域区域分类钻孔个数钻孔进尺超细水泥灌浆（m）普通水泥灌浆（m）备注5右岸IV-115273.27105IV-210179.3710IV-3587.265检查孔6105.1333抬动孔2左岸IV-115173.63105IV-2555.435IV-310113.1810检查孔665.642抬动孔357.0合计1109.874．施工总布置4.1施工交通场外交通利用大坝右岸上坝公路可连接至县城。场内交通有公路直达坝下，通过坝后阶梯可到达施工面（160廊道）。4.2施工供电、供水及通讯4.2.1施工供电大坝接触灌浆试验用电必须从右岸大坝坝顶配电房接出，架设VV3*70+1*35mm2主电缆至右岸160廊道口，通过设置在廊道口的总开关柜，分至各工作面。4.2.2施工供水试验施工用水由下游集水井内抽至160廊道排水沟，再从排水沟抽取。4.2.3施工通讯施工期间，采用手机保持对外对内联系。4.3制浆灌浆系统在160廊道内电梯井处布置1个集中制、灌浆站。配备高速制浆机、贮浆桶、灌浆泵和灌浆管路等。64.4排水排污系统接触灌浆试验在160廊道内施工，利用廊道内排水沟排水、排污，在左岸廊道口处钻一排水孔，经过排水沟沉淀后，用排污泵抽排至下游石渣区。并定期清除廊道排水沟内的沉积物。5．施工进度计划大坝接触灌浆试验施工计划安排：廊道内供水、供电、照明、输浆、排污管线铺设及设备安装等准备工作：2013年03月06日至03月11日；抬动观测孔：2013年03月12日至03月15日；两岸接触灌浆试验：2013年03月16日至2006年04月16日；试验结束待凝及检查孔施工：2013年05月1日至05月05日；6．接触灌浆试验材料、施工力量及施工设备6.1接触灌浆试验材料6.1.1水泥(1)灌浆原材料性能指标超细水泥：表6.1.1-1超细水泥性能指标品质指标计量单位性能指标比面积m2/kg800安定性合格初凝时间分钟≥60终凝时间小时≤400抗折强度MPa3d≥5.028d≥8.0抗压强度MPa3d≥25.028d≥45.0水：库水。(2)浆液配比及变换原则7采用超细水泥材料灌浆时，开始采用水:超细水泥=1.5:1浆液开灌，待排气管出浆后，浆液水灰比可改为水:超细水泥=1:1；当排气管出浆水灰比接近1:1，或水灰比为1:1的浆液灌入量约等于灌区容积时，即改用水灰比为0.6:1的浆液灌注，直至结束。⑶浆液现场试验①在灌浆开始阶段和水泥批次不同时应进行下列浆液性能试验：浆液的流动性（马氏漏斗粘度）、初终凝时间、析水率、7d、28d不同龄期的结石体抗压强度等。②在灌浆开始阶段和水泥批次不同时，施工现场也应进行浆液性能试验，试验内容主要是浆液的马氏漏斗粘度随历时变化规律，浆液结石体的强度，并对浆液室内试验结果进行验证。6.2接触灌浆试验主要施工设备配置表6.2-1主要施工机械设备配备配置计划表6.3接触灌浆人员配备表6.3-1主要人员配备表工种管理人员技术人员钻工灌浆工电工修理工拌和工合计人数321212114306.4接触灌浆主要材料用量表6.4-1接触灌浆主要材料用量计划表材料名称规格单位数量使用时间序号设备名称规格型号单位数量技术参数备注1地质钻机HGY-200C台4最大钻孔深度为200m钻孔设备2高速制浆机ZJ-400A台2200L/min制水泥浆设备3搅拌桶ZJ-800台2800L/min浆液循环设备4灌浆泵BW-150/1.5台2最大压力1.5MPa灌浆设备5灌浆自动记录仪NW2005Ⅳ套22参数灌浆记录6泥浆泵BW-150台3100L/min7空压机台13m3/min82013．032013．04~05水泥PO42.5t422超细水泥PO42.5800m2/kgt2117．接触灌浆试验施工7.1接触灌浆试验施工程序因原有的预埋管基本堵塞和损坏，本次岸坡接触灌浆采用直接钻孔灌浆法。在160廊道内向两岸接触面钻斜孔，进行接触灌浆。本次试验采用按坝块内分区分别进行施工，试验区域共有6个，各区域之间，通过不同的灌浆参数进行施工后，在灌浆试验结束14d后进行检查孔施工。对灌浆质量进行对比，选出最合适的施工工艺、布孔方式及施工材料等。6个区域分为左岸3个，右岸3个，上游和下游的区域同时施工，待上游区域和下游区域施工完毕后，再进行中间区域的施工。区内灌浆施工总流程：施工准备→按照图纸放样定孔位→抬动孔施工与设施安装→先分序施工上下游边缘区灌浆孔→再分序施工中间灌浆孔→检查孔施工→灌浆资料整理提交。单孔灌浆工艺流程：施工准备→按照图纸放样定孔位→灌浆孔施工→灌浆设备安装与孔内阻塞→接触面冲洗→简易压水试验→灌浆至结束→砂浆回填封孔→单孔灌浆资料整理提交。7.2接触灌浆试验钻孔7.2.1接触灌浆钻孔1）放线布孔根据设计图纸，通过业主提供的控制点，进行钻孔整体放样，并逐孔定好孔位。施工时，用钢卷尺重新校测，逐孔复核孔位。要求开孔位置与设计位置偏差不大于10cm，因故变更孔位事先征求监理或设计同意并详细记录。2)开孔钻进钻孔前，依据设计图纸准确计算基岩面深度。灌浆孔终孔孔径不小于φ75mm，采用HY-2型回转钻机、金刚石回转钻进。93）每孔段钻进时均要详细填写钻探班报表，记录孔深、孔径、钻进时间、遇到的特殊情况（含掉钻、卡钻等）。检查孔作详细地质编录，记录岩层分层厚度、性状描述等地质情况。做到原始资料齐全、数据准确可靠，复核无误后归档备查。钻进过程中，各孔应详细记录孔位、孔深、地层变化、换层情况和水位下降、掉钻。尤其注意接触面分层的位置所在，并准确记录在班报上，便于后续分析情况，此外钻孔过程中的其它处理措施均一一记录清楚。（4）孔斜控制垂直的或顶角小于5°的灌浆孔，孔底偏差不得大于下表。表3.6-1灌浆孔孔底允许偏差表单位：m孔深20304050允许偏差0.250.450.71.00顶角大于5°的斜孔孔底最大允许偏差值可根据实际情况按表3.6-1中的规定适当放宽，但方位角的偏差值不应大于5°。7.3钻孔冲洗及压水试验1）钻孔冲洗洗孔采用脉动水流，由孔底向孔外冲洗。先用有压水冲洗，冲洗压力采用0.3MPa，经5～10min以后，将孔口压力在几秒中后突然降低到零，形成反向脉冲水流。之后再升高到原来的压力，持续几分钟又降到零压力，如此反复冲洗。直至返出清水后方可结束，保证孔内残留物小于20cm。2）压水试验接触灌浆孔仅每区的先导孔和灌后检查孔做检查孔压水试验，压水试验采用BW150型泥浆泵，压水压力采用灌浆压力的80%。超过1Mpa时，采用1Mpa。在稳定的压力下，压水20min，每5min测读一次压入流量，以最终值作为计算值。压水试验成果以透水率（Lu）值表示。即q=Q/P.L式中：q：透水率（Lu）Q：最后一次的压水流量（L/min）P：试验的全压力（Mpa）10L：试段长度（m）压水试验针对接触面进行，栓塞塞于接触面以上1m。压水试验必须保证孔内阻塞止水有效的情况下进行，压水试验前，认真进行试压，确认止水有效后，方可进行压水试验。压水试验采用5点法，即三级压力五个阶段。根据技术要求，压水试验压力采用P1=0.1MPa、P2=0.2MPa、P3=0.3MPa、P4=0.2MPa、P5=0.1MPa。在稳定的压力下每1min测读一次压入流量，连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取第三阶段最后的流量值作为透水率的计算值。五点法压水试验成果以压水试验三级压力中的最大压力值（P3）及相应的压入流量Q3及如下计算公式计算透水率：q=Q3/（P3·L）式中：q：试段的透水率（Lu）；Q3：第三阶段的计算流量（L/min）；P3：第三阶段的试段压力（MPa）；L：试段长度（m）。五点法压水试验成果以透水率（Lu）值和P-Q曲线表示。7.4接触灌浆施工7.4.1灌浆材料本次灌浆试验根据不同区域，分为两种灌浆材料进行施工对比。一种为普硅PO.42.5的袋装水泥，另一种为石门特种水泥厂生产的超细水泥。根据不同的水灰比配制不同水泥浆液进行灌浆施工。7.4.2灌浆设备与机具浆液搅拌桶采用0.4m3立式搅拌桶。输浆管：采用软钢丝加固管或钢管，并保证能承受1.5倍的最大压力。灌浆设备：采用双液灌浆泵