止水工程施工

第六章止水工程施工6．1概述本工程止水环节较多，包括岩面以下止水，抛石基床内止水及各构造物之间的止水、旋喷灌浆、新老结构部位施工及水下砼。岩石内止水包括临时止水帷幕及永久止水帷幕。在北坞墙及中间坞墙处各有一道永久和临时止水帷幕，中间门槽处有一道永久止水帷幕，坞口有一道永久止水帷幕、一道临时止水帷幕和两道钢止水，南坞墙有一道临时止水帷幕。永久止水帷幕除北坞口处为三排孔外，其余均为两排，孔距为2m，排距为1m,临时止水帷幕为三排布孔，孔距为2m,排距为1m。各构造物间的止水包括沉箱间的橡胶止水，底板伸缩缝的橡胶止水及坞墙廊道的橡胶止水。坞口与相邻结构之间的止水方式分为两种：一是坞口与北坞墙、水泵房、中间坞墙之间的橡胶止水带或钢止水片，此处的止水带是在预埋止水片的范围内浇筑水下砼，形成干施工条件后再埋设橡胶止水带或钢止水片；二是坞口与坞室底板之间直接焊在钢浮箱上的止水钢片和安装橡胶止水带，并与坞墙和水泵房止水带连成整体。抛石基床内止水主要是在基岩面以上抛石部位进行升浆砼施工。旋喷灌浆包括原北坞口箱形结构基础处的旋喷、紧靠箱形结构的新沉箱基础及水泵房蓄水池处的旋喷灌浆。新老结合部位主要是原南北坞口与原箱形结构结合部位的高分子化学灌浆及箱形结构与新沉箱间的袋装砼灌砼填实。水下砼包括沉箱之间的水下砼、水泵房处的水下砼及北坞墙和中间坞墙处的永久止水帷幕下的水下砼。6．2帷幕灌浆6．2．1灌浆系统总布置灌浆系统布置主要包括钻孔、灌浆系统、制浆系统以及为灌浆施工服务的器材等。灌浆施工平面布置包括永久止水帷幕施工布置及临时止水帷幕施工布置。1、永久止水帷幕灌浆施工布置永久止水帷幕灌浆是在坞室内的干地施工，所有的灌浆设备沿坞室灌浆帷幕布置。2、临时止水帷幕施工布置临时止水帷幕施工是在沉箱安放后进行的，其布置采用钻孔、灌浆、制浆系统分散布置的方案。钻孔和灌浆系统布置在搭设在沉箱上的临时施工平台上，沿施工现场分散布置，制浆系统布置在各个坞墙灌浆施工部位附近的方驳上。6、2、2施工准备（1）设临时施工平台：临时止水帷幕施工，是在沉箱安设就位，达到稳定后，且升浆砼施工完毕且达到设计强度后进行的，所以施工时，在沉箱顶面需搭设临时施工平台，采用槽钢做垂直支撑，槽钢与沉箱上的钢筋焊接，顶面用槽钢形成骨架，槽钢与槽钢之间焊接连接，槽钢上铺设钢管，钢管与槽钢焊接连接，平台高度为沉箱顶面到5.2高程，其上铺脚手架专用钢板。（见图6-1）（2）设备安装：钻机安放水平，管路接头拧紧达到不堵不漏。且安装完后，经过运行试验合格后，方可进行施工。6．2．3施工顺序：1）永久止水帷幕在坞室形成干施工条件后，先开挖，再打桩，然后施工排水层，在进行升浆砼施工时，进行中间坞墙与北坞墙处的永久止水帷幕的水下砼施工，待形成干施工条件后，进行永久帷幕下面的灌浆盖板砼施工，然后再进行永久帷幕施工，最后进行底板砼浇筑。在坞墙、坞口施工完成且坞室形成干施工条件后，再施工永久止水帷幕。对三排孔的帷幕，先做两边排，再做中间排，同一排灌浆孔，均按逐渐加密的原则进行。2）临时止水帷幕：先进行北坞墙、中间坞墙处的临时止水帷幕施工，再进行坞口、水泵房处的临时止水帷幕施工，最后进行南坞墙的止水帷幕施工，在坞口钢浮箱安放下以后，先进行两边坞墙的临时止水帷幕，再施工中间的临时止水帷幕。临时止水帷幕施工在升浆砼完成且达到设计强度后进行。6.2.4灌浆试验灌浆前，先进行灌浆布孔方式试验和工艺试验，试验时，选取地质条件与实际施工地质条件相似地段，采用不同间距的布孔方式，以确定施工中采取的灌浆压力，浆液稠度、压力与灌浆变换等技术参数及原设计布孔间距是否合理。试验时，对每一灌浆段进行正规的压力试验并设置地面（永久止水帷幕）及沉箱（临时止水帷幕）抬动观测点，进行观测，详细计算记录各种材料的消耗量。6.2.5施工工艺1）帷幕灌浆施工工艺流程见图6-31、钻孔采用SGZ-1A岩芯钻机，钻孔结束时对孔深孔斜和孔底残留物等进行检查。钻孔过程中，对孔内各种情况作业详细记录，如断层、溶洞、破碎带位置以及涌水、漏水情况等。2、冲孔钻完孔后，灌浆前进行冲洗，采用压水冲洗，使用灌浆泵将压力水通过孔内循环管路对灌浆孔进行冲洗，直到回清水后再延续10min为止，冲洗水压不大于灌浆压力的80%。3、压水试验灌浆前的压水试验在冲洗结束后进行。孔数根据实际情况确定，灌后检查孔压水试验不少于总孔的10%，压水试验压力值一般为10kgf/cm2,为便于成果分析，压水试验压力尽量前后一致，压水试验长与灌浆段长度相一致。压水试验压入流量的稳定标准为：将压力调到规定值并保持稳定后，每5-10min测读一次压入流量，当试验成果符合下列标准之一时即可结束，以最终流量作为计算流量：4、制浆采用分散制浆，制浆时，对水泥浆液进行下列必要的试验：比重、粘度、搅拌时间、稳定性、流动性、凝结时间、析水率、沉淀速度、结石强度和透水性等、制浆采用NJ-600和NJ-300的浆液搅拌机。当吃浆量很大时，采用水泥砂浆，其技术性能满足：砂浆流动度（18±2）S,砂浆泌水率≤3%，膨胀率为0.5%-1%,砂浆初凝时间12-14小时。5、输浆输浆时避免水泥浆在管中沉积，保证输浆管路中畅通。输浆压力不宜太高，一般采用5-10Kg/cm2,输浆管路尽量平整、光滑、转弯半径不能太小，过流断面不得产生突变，输浆流速以1.4-1.6m/s为宜;输送的浆液不能太稀,浓度以水灰比为0.5:1为宜;当灌浆中断1小时以上时,将管路彻底冲洗。6、灌浆1）灌浆方法:钻孔冲洗干净后,下入套管及灌浆管,安装橡胶塞。采用自上而下分段钻孔灌浆,（见图6-2）段与段间距不待凝,但在孔口段,破碎带、吃浆量特大和有涌水的孔段,则适当待凝,灌浆的表层第一段不大于2m,以下各段一般采用5m，逐段灌浆，直到结束。在吃浆量特大和严重坍孔处适当缩短。2）吸浆率控制灌浆过程中按规定的吸浆率大小进行控制，若吸浆率大于规定压力值时则降低压力，以控制吸浆率不超过规定值，再逐渐升压，直到结束。在灌浆过程中对压力的控制，结合吸浆率浓度一同考虑。吸浆率较小时，灌稀浆，尽快升到最大压力，当吸浆率较大时，灌浓浆，逐渐降压。3）浆液变换灌浆的浆液变换，综合考虑地层条件，灌浆方法、压力变化和吸浆量大小而定，原则上遵循从稀到浓的原则，逐级改变。浆液的水灰比可采用8：1；5：1；3：1；2：1；1.5：1;1:1;0.8:1;0.5:1(重量比)九个比级,初始水灰比一般采用8:1。灌浆中，当压力保持不变，吸浆率均匀减少时，或吸浆率不变，压力均匀升高时，均不得改变水灰比。当某一级水灰比浆液的注入量已超过规定值，而灌浆压力及吸浆率均无改变时，则改浓一级水灰比。7、结束标准与封孔灌浆结束标准：根据地层条件、防渗要求及灌浆所在排位等试验确定，一般有两种控制标准：一是在大灌浆压力下不再吸浆或吸浆量小于一定数值并延续一定时间即可结束，这适用于渗透性较弱和帷幕的中间排；二是控制单位干料重量，只要灌入孔段的干料累计量达到规定限量时即可结束灌浆；限制灌入干料数量结束标准，在边排1期孔或耗浆量很大的孔段限用3-9T，中间排在规定的灌浆压力下灌至吸浆量已小于1-2L/min，并持续15-30min结束灌浆。6.2.6施工质量控制（1）灌浆钻孔孔位偏差不得大于10cm，孔壁平直完整，并进行孔斜测量，钻进5-10m测斜一次，以便及时发现，及时纠正补救，并做好记录，终孔须报监理参加测斜定位及孔深度，钻孔完成后，立即用不大于灌浆压力的80%，也不超过1Mpa的压力水冲洗，直至回水清静时止，校核钻孔深度，残留岩心或沉积物不得超过20cm。（2）压水试验分段进行，每段试验长度不超过5m。压水试验压力的确定标准：当灌浆压力≥1Mpa时，采用1Mpa；当灌浆压力≤1Mpa时，采用0.3Mpa;当灌浆压力≤0.3Mpa时采用灌浆压力.（3）灌浆孔在灌浆前进行简易压水,用单点法,可在钻孔冲洗干净后进行,压力为灌浆压力的80%,压水20Min,每5Min读一次压入流量,取最后的流量作为计算流量。（4）灌浆泵性能与管距排浆量，其容许工作压力大于最大灌浆压力的1.5倍;现场配置足够数量已核标准的流量计,压力计和千分表,比重计,温度计等测量计。压力计精度为±3%，使用压力应在压力表最大值间的1/4-3/4范围。压力表与管距间设隔浆装置。（5）灌浆工程采用普通硅酸盐水泥，品质力求做到：水泥标号不低425号，每批水泥有出厂合格证，不使用受潮结块或过期水泥。（6）灌浆过程中，压力或注入率虽然改变较大，或采用最大浓度灌浆而灌浆量不见减少时，立即查明原因，采取相应措施处理。（7）灌浆作业必须连续进行，若因故中断，按下述原则处理：1）及早恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆，若无法冲洗或冲洗无效，则进行扫孔，而后恢复灌浆。2）恢复灌浆后，使用开灌比级的水泥继续灌注，如注入率与中断前相近，即可改用中断比级的水泥浆液继续灌注；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，如注入率较中断前减少很多，还在短时间内停止吸浆，则采取补救措施处理。（8）灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，可选用下列措施处理。1）低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；2）浆液中掺加适量细砂或速凝剂。3）注入稳定浆液或混合浆液。该段处理后仍应扫孔，重新按照技术要求进行灌浆直结束。图6-3帷幕灌浆施工工艺流程图施工准备设备安装钻孔冲孔压水试验灌浆压水试验封孔灌浆试验确定施工参数材料采购制浆输浆（9）灌浆过程中如回浆变浓，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后，即可停止灌注。（10）帷幕灌浆检查孔应在下述部位布置。1）岩石破碎、断层、大孔隙等地质条质复杂的部位。2）注入量大的孔段附近。3）钻孔偏斜较大，灌浆情况不正常以及经分析资料认为帷幕质量有影响的部位。（11）灌浆过程中发现冒浆、漏浆、串浆、涌水等情况，根据具体情况采用嵌缝，表面封堵、低压、浓浆、限流、限量或间歇灌浆等方法处理。6.3旋喷灌浆6.3.1施工准备（1）搭设施工平台：北坞口（29）-（30）轴处是先做旋喷，再放沉箱，所以，要在原箱形结构和（29）-（30）轴处新做沉箱的相邻沉箱上搭设临时施工平台，平台采用槽钢及钢管搭架子，其上铺脚手架专用钢板。平台搭设方法同帷幕灌浆。（参见图6-1）（2）设备安装：钻机安放力保水平，旋喷管的允许斜度不大于1.5%，将管路，旋转活接头和喷嘴等拧紧，达到安全密封；高压水泥浆液、高压水和压缩空气各管路系统达到不堵不漏不串。设备安装后，经过运行试验，试验压力达到工作压力的1.5-2.0倍,方可进行施工.6.3.2现场试验旋喷前,须进行现场试验,试验时,在不同地段采用不同间距的布孔方式进行试验.根据试验结果,确定施工中应采取的喷嘴孔径、数目、钻机的旋转速度、提升速度及高压泵的压力和流量。6.3.3施工顺序本工程旋喷包括原坞口（28）-（29）轴处箱形结构下基础，水泵房蓄水池处，原北坞口（29）-（30）轴处新做沉箱处的旋喷。施工时，先进行原坞口（28）-（29）轴处箱形结构下的旋喷、再进行北坞口（29）-（30）轴处新做沉箱处的旋喷，最后进行水泵房处的旋喷。6.3.4施工工艺1、钻孔：采用SGE-1A钻机进行钻机，为防止钻进和旋喷中孔口塌陷，要埋设孔口管，孔口管可重复使用。2、制浆：制浆时，对水泥浆液进行下列必要的试验：比重、粘度、搅拌时间、稳定性、流动性、凝结时间、析水率、沉定速度、结石强度和透水性等。3、输浆：输浆时尽量避免水泥浆在管中沉积，保证输浆管路畅通。其余帷幕灌浆。4、浆材：采用水泥浆为主，水灰比（重量比）为1：1或1.5:1,也可适量加外加剂，以达到减缓浆液沉淀抗冻等目的。5、旋喷：采用三重管法（高压水、压缩空气和水泥浆同轴喷射）喷射水泥浆液，钻孔钻到设计深后下入旋喷管，旋喷时，旋喷管随钻头一次钻到设计孔深后，根据试验确定的压力、流量进行旋喷，同时按试验确定的钻机提升速度向上提升旋喷管（采用76型震动钻提升旋喷管，固定旋转装置），直到桩顶高程。（见图6-4）。6、注浆：旋喷结束后，要进行压力注浆，以