水库大坝帷幕灌浆施工方案最终

秦家沟水库帷幕灌浆施工方案

编制人：地环公司姚子厚

编制时间：2014年11月28日

秦家沟水库帷幕灌浆施工方案

一、工程概况

1、工程简介

秦家沟水库大坝帷幕灌浆共布置有一个灌浆洞，向大坝两岸延伸至山体深部总长20m，并向上游与引水系统帷幕接为一体，形成大坝的整体防渗屏障。大坝总长400m，需要施工部位帷幕左坝肩至坝体共计100m。

帷幕灌浆布置：排内孔距均为2.0m，排数根据不同的部位设置1～2排，即在桩号0+100.00～0+200.00之间设计有2排帷幕灌浆孔，分别为上游排和下游排；在0+00.00～0+100.00设计有2排帷幕灌浆孔，分别为上游排和下游排。

2、交通条件

大坝附件有县级公路，路面结构为混凝土和沥青，里程约100km。进场公路、左高线公路、左岸高低线连接线、左岸缆机平台公路、左低线公路。大坝路面混凝土浇筑，交通方便。

3、地质简述

本地大坝地层主要为二叠系上统玄武岩、角砾集块熔岩组（P2β），表层为第四纪覆盖层。

左岸坝基岩体为P2β15-2角砾集块熔岩，岩石坚硬；错动带发育程度不均匀，裂隙发育。坝肩地基全强风化、强卸荷、弱风化上段岩体完整性差，多张开、松弛。右岸坝肩岩性主要为P2β15-2角砾集块熔岩，上部涉及少量P2β21杏仁状玄武岩；坝肩地基全强风化、强卸荷及弱风化上段岩体特点与左岸相近。弱风化下段在岸坡下部次生泥较少，分布深度浅。

4、施工范围

本合同工程的主要工作包括：大坝帷幕灌浆及左坝肩廊道帷幕灌浆；

二、施工布置

大坝帷幕灌浆工程量大，工作面分布范围广。为保证施工质量、进度、安全及施工的连续性，必须合理有效布置集中制浆系统、供水、供电、通讯、排污等；考虑本标段总体布置及进度情况，帷幕灌浆施工布置情况如下

1、生活及办公设施

在大坝下游自行修建生活以及办公场所，对场地进行平整并进行地基处理后，建活动板房。

本工程高峰时项目部6人，清渣、制浆工等2人；施工机组4,套，1套备用，按8人/台套计，计24人，共32人。

2、集中制浆站

2.1集中制浆站选型

为保证灌浆过程的连续性，满足现场用浆需求，在施工过程中采用临时制浆站集中制浆方式。

2.2 集中制浆站布置

1）1#集中制浆站布置左岸廊道帷幕灌浆施工用浆。

2）2#、3#集中制浆站分别布置在大坝中部，主要供给坝基帷幕灌浆施工用浆及消力池帷幕灌浆施工用浆。

3）4#备用。

每个制浆站附近各设一个水泥仓库，其占地面积约为40 m2。每个站内配置1台ZJ400高速搅拌机高速制浆机、1个储浆桶、1台送浆泵。送浆管采用Φ50的

钢管，制备的浆液用BW-200泥浆泵及 C32砂浆泵从制浆站分送至各灌浆点，再通过各灌浆点的高压灌浆泵3SNS输入孔内。

4）浆液中转站:

根据距离的长短情况，在廊道内设置送浆中转站向洞内输送浆液。

5）水泥中转仓库

为保证灌浆高峰水泥用量，在工地范围内适当位置建一个水泥储存仓库，面积100㎡，储存水泥约100t。

3、供水

直接在水库下放四台水泵，连接塑料胶管。

4、供电

帷幕灌浆的施工用电，从就近布置的主变压器直接向各层灌浆洞和基础灌浆廊道内架设专用线，廊道内的线路架设要求沿下游墙壁2.00～2.50m高的部位统一布置，并每间隔15.00m布置一个配电箱。

5、消防及安全

在生活办公区以及施工现场，配备足够数量的干粉灭火器及其他消防器材。在大坝上部配备足够数量的游泳救生设备。

6、排污

钻孔、灌浆产生的污水、废弃浆液较多，灌浆产生的污水须排至下游围堰后侧。计划在左、右岸各设一套排污系统，设一个沉淀池，排污管采用Φ25水袋，左、右岸各长1500m，每套排污系统配1台排污泵轮换抽排。为了防止其流入坝体及污染环境，在施工中采取以下措施：

1）充分利用各层廊道内的排水沟做好施工污水的初步沉淀收集工作，在施工

面排水沟内设置过滤网或挡水堰，拦挡岩芯碎块等大颗粒物质并能够让部分水泥浆尽快沉积；并在各灌浆洞洞口相应的坝段内预留一个尺寸为 1.5m×1.0m×1.0m(长×宽×高)集水坑。经初步沉淀后将污水抽排至污水沉淀池。

2）沉淀池沉淀的废渣每天设专人清理，采用人工抬运出洞内，存放于坝后指定地点，定期由自卸车运至指定的碴场。

3每天安排专人及时对施工区清理，保证文明施工。

2.7照明

在灌浆廊道及灌浆平洞加装统一照明系统，均使用低电压照明，照明灯具采用加装防护罩的灯具，灌浆廊道及灌浆平洞间隔3.00m安装，照明线路为单独供电线路。

三、施工进度计划

帷幕灌浆施工进度安排如下:

1、10天主体帷幕灌浆前期施工准备；

2、60天主体帷幕灌浆施工；

3、20天后期资料整理及竣工验收。

四、帷幕灌浆施工

1、灌浆材料

1.1水泥

1）帷幕灌浆所用的水泥为普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为P.O42.5。水泥的品质必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999规定的质量标准。

2）水泥细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%。

3）帷幕灌浆用的水泥的化学成分及其物理力学性质，必须符合国家规定，所

用水泥定期抽样检查，不合格者不使用。不使用受潮结块的水泥。

1.2水

帷幕灌浆用水必须符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006和《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001的要求的规定，拌浆水的温度不得高于40°C。

1.3掺合料

根据灌浆需要，经监理工程师批准，可在水泥浆液中掺入砂、粘性土和水玻璃等掺合料。各种掺合料质量必须符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001第5.1.6条规定，其掺入量通过试验确定，试验成果必须经批准。

1.4外加剂

根据灌浆需要，在灌浆过程中,如遇到特殊情况,经监理工程师批准，可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及批准的其他外加剂。各种外加剂的质量必须符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001第5.1.7条规定，其最优掺入量通过室内试验和现场灌浆试验确定，所有能溶于水的外加剂均以水溶液状态加入。

2、钻灌设备

2.1钻孔设备

1)钻孔采用XY-2型回转式钻机，根据施工实际情况采用金刚石或硬质合金钻头。

2)使用的钻孔冲洗和压水试验设备，水泵的工作压力均按设计和规范的要求选定，压力稳定，工作可靠；并保证在所有压力下都有足够的供水量，出水均匀；仪表经标定并保持足够的精度，同时符合要求的标值范围。

3）配备足够的流量计、压力表、压力软管、供水管及阀门等物品，并有必需

的备用量。

XY-2型回转式钻机

钻机廊道施工

钻机坝基施工

2.2灌浆设备

1)灌浆采用3SNS型高压灌浆泵进行灌浆，采用长江科学院生产的GJY4型灌浆自动记录仪进行记录。灌浆泵的技术性能与所灌注浆液的类型、浓度相适应，其容许工作压力大于最大灌浆压力的1.5倍，压力波动范围小于灌浆压力的20%，并有足够的排浆量和稳定的工作性能。

2)根据灌浆需要配置高速和普通浆液搅拌机，搅拌机的转速和拌合能力分别与所搅拌的浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并能保证均匀、连续地拌制浆液。高速拌浆机的转速不小于1200r/min。所有搅拌设备在用于拌制浆液前都在现场进行试运行。

3)灌浆管路保证浆液流动畅通，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。

4)灌浆泵和灌浆孔口处均安设压力表。进浆管路亦安装压力表，压力表与管路之间设有隔浆装置。所选用的压力表在使用前均进行率定，在使用过程中经常检查核对，不合格和已损坏的压力表严禁使用。

5)灌浆塞与所采用的灌浆方式、方法、灌浆压力及地质条件相适应，有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠的封闭灌浆段，并易于安装和拆除。

6）集中制浆站的制浆能力能满足灌浆进度高峰期所有机组用浆需要,制浆站配备除尘设备,当浆液需掺加外加剂时,增设相应的设备。

7）所有灌浆设备、仪器、仪表均始终保持工作状态正常,平常注意维修保养，保证其正常的工作状态。并配有足够的备用设备。电力驱动的设备，在接地良好并经确认能保证施工安全时,方可使用。

8）测斜仪、压力表、流量计、密度计、自动记录仪等，定期进行校验或检定，保持量值准确。

注浆泵

自动记录仪

3、灌浆施工

3.1施工工艺流程

帷幕灌浆孔的施工严格遵循灌浆程序，分序分段进行。施工顺序为：抬动观测孔→下游排先导孔→下游排Ⅰ序孔→下游排Ⅱ序孔→下游排Ⅲ序孔→上游排Ⅰ序孔→上游排Ⅱ序孔→上游排Ⅲ序孔→检查孔。施工程序见下图。

图4.3.1帷幕灌浆施工工艺流程框图

3.2 浆液制备

3.2.1制浆材料称量

制浆材料必须称量，称量误差小于5%。水泥等固相材料采用重量称量法。3.2.2 浆液搅拌

1）各类浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度等参数，并作好记录。

2）纯水泥浆液采用高速搅拌机搅拌，搅拌时间不少于30s，高速拌浆机的转速大于1200r/min。（r为转动一周）。浆液在使用前须过筛，自制备至用完的时间小于4h。

3）拌制细水泥浆液和稳定浆液，须加入减水剂和采用高速搅拌机，搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液的搅拌，从制备至用完的时间小于2h。

3.3钻孔

3.3.1孔位

所有钻孔的布置严格按设计要求的尺寸和位置进行测量放线布孔，灌浆孔的开孔孔位符合设计规定和要求，保证开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm。如因故需变更孔位，须征得监理人同意，并记录实际孔位。

3.3.2钻进

钻孔在盖重混凝土达到50%设计强度后进行。钻孔采用XY-2型回转式钻机，结合金刚石或硬质合金钻头清水钻进。

1)钻孔孔径

抬动观测孔孔径为Φ76mm，先导孔和灌浆孔孔口管段孔径为Φ89mm，其余段次孔径为Φ76mm；检查孔孔径为Φ76mm。

2)钻孔方向

钻机安装平整稳固，钻孔方向按设计规定和要求确定，钻孔时保证孔向准确。

3)钻孔深度

钻孔深度按设计的灌浆深度进行钻进，在施工中结合压水试验结果，根据设计要求可加深，直至满足设计要求。

4）钻孔观察及记录

①在钻孔过程中，做好钻孔操作的详细记录（包括钻孔冲洗水的颜色、水压、钻孔压力、芯样长度及其他能充分反映岩石或混凝土特性的因素）。

②对于Ⅱ、Ⅲ序孔，在钻进过程中注意观察岩芯中是否有水泥结石存在，并做好记录。

3.3.3钻孔孔斜控制

1）钻孔偏斜率控制在《招标合同文件》限定的偏差值范围内；灌浆孔孔底允许偏差值必须符合表4-1规定的数值。

表4-3帷幕灌浆孔孔底允许偏差

2）同时为确保满足孔斜的要求，采取以下措施施工：

①钻机钻杆对准孔位中心后，用精度2‰的水平尺在两个方向（前后左右）调整立轴处于垂直，钻机立轴偏斜率不大于2‰。

②采用地锚螺栓与施工平台连接以固定钻机，防止施工中产生位移。

③施工中经常检查钻机的稳固情况、钻机立轴的铅垂度，并结合测斜成果采取加长粗径钻具、适当控制钻进压力等措施防止钻孔偏斜超标。

④开孔时采取减压慢转，当钻进一定深度后（0.3～0.5m）采用轻压慢转。在钻进过程中随时校核立轴的角度，随时加以调整。

⑤孔口管的安设要稳固且符合设计孔向。

⑥当深孔钻进时，严格控制孔深20m以内的偏差。

3）发现钻孔孔斜超过允许值时，及时纠正或采取补救措施。

3.3.4钻孔取芯

1）灌浆先导孔、检查孔以及监理工程师指示要求的其它钻孔，均予钻取芯样．检查孔的钻孔必须使用双层岩芯管取芯，取芯钻孔的岩芯获得率要求达到80％以上，且须按取芯次序统一编号，填牌装箱，并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述、拍彩照。

2）芯样的最大长度限制在3m以内，一旦发现芯样卡钻或被磨损，则立即取出．除监理人另有指示，对于 lm或大于lm的钻进循环，若岩芯样获得率小于 80％，则下一次减少循环深度 50％，以后依次减少50％，直至50cm为止。如果芯样的回收率很低，则更换钻孔机具或改进钻进方法。

3）在钻孔过程中，对钻孔冲洗水的颜色和水压、钻孔压力、芯样长度、回水情况及其他能充分反映岩土或混凝土特性的因素进行监测和记录。

4）对每盒或每箱芯样拍摄两张以上彩色照片，并做好钻孔操作的详细记录、芯样描述和异常情况的记录，对岩芯中水泥结石进行详细记录。

5）对监理工程师指示要求应予保存的岩芯，按指定的地点存放，防止散失和混装。

3.3.5钻孔保护

所有帷幕灌浆的钻孔,从开始钻进后都要妥加保护,直到验收合格为止。

3.3.6 钻孔裂隙冲洗

1）灌浆孔在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净为止。冲洗后孔

内残留物沉积厚度不大于20cm。冲洗压力为本段灌浆压力的80%，并不大于1MPa。

2）对岩隙、断层、大型破碎带、软弱夹层等地质条件复杂或有特殊要求时，是否需要冲洗以及如何冲洗，通过现场试验确定。

3.3.7灌前压水试验

先导孔在裂隙冲洗完成后，自上而下分段进行压水试验，以了解先导孔灌前的透水率情况。压水试验采用单点法，压水压力按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DLT 5148-2001）第6.3.2条的规定执行。

灌浆孔灌浆前进行简易压水试验，压力为该段灌浆压力的80%，该值大于1Mpa时，采用1Mpa。稳定后压水20min，每5 min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量。

3.4灌浆

3.4.1灌浆方法

1）灌浆孔灌浆方法采用小口径孔口封闭自上而下分段循环灌浆法，灌浆时其射浆管距孔底不大于0.5m。

2）第一段（接触段）灌浆采用卡塞法进行灌浆，灌浆时灌浆塞设置于混凝土内距混凝土底板0.5m处。

3）除第一段（接触段）灌浆因埋孔口管需待凝外，其他各灌浆孔段如无特殊情况均不待凝，灌完后直接进行下一段次施工。

3.4.2孔口管镶铸

1）在第一段灌浆结束后向孔内置入孔口管，孔口管深入混凝土底面以下2m，用灌浆的方法向孔内压入0.5:1的水泥浆，待孔口管与孔壁之间返出同一浓度水泥浆时，导正孔口管。待凝36h后，方可钻灌下一段。

2）孔口管镶铸必须牢固，确保灌浆过程中不会因孔口管镶铸不牢固在孔口管四周出现漏浆、冒浆现象。

3.4.3灌浆分段与灌浆压力

1）帷幕灌浆Ⅰ序孔分段长度及灌浆压力见表4-3。后次序孔的灌浆压力可较前序孔依次提高10%～15%。

表4-3灌浆压力及段长划分

2)进行帷幕灌浆时，接触段在岩石中的长度不大于2m，第二、三段的长度分别为2m和3m，以下灌浆段长度采用5m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。

3）各灌注段的灌浆压力,按基础地质条件尽量采用较高压力,以不抬动基础为限,灌浆过程中密切注意观测基础抬动变形情况。

4）灌浆尽快达到设计压力，但注入率大或易于抬动部位，则限流分级升压，在大注入率时严格控制升压速度，不得采用高压力灌注。

5）灌浆压力及压力与吸浆量关系可在施工中根据实际情况由设计、监理人认

可后进行及时调整。

6）灌浆压力一律以孔口回浆管压力表读数中值为准。

3.4.4浆时浆液变换原则

1）灌浆浆液遵循由稀到浓的原则逐级改变，其水灰比（重量比）为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1等6个比级。

2）灌浆过程中定时测量浆液比重，经常转动和上下活动灌浆管或采取其他措施，防止灌浆管在孔内被浆液凝住。

3）灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少时或当吸浆量不变而灌浆压力均匀升高，灌浆工作必须持续下去，不得改变水灰比。

4浆液水灰比的变换原则，须逐级变换，不宜跳级变换，当某一级水灰比的浆液已灌入300L以上或灌注时间达30 min以上，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时，则改浓一级灌注。

5）遇到大耗浆的孔段，当注入率大于30L/ min而灌浆压力又低于设计压力，水灰比大于1：1时可越级变换。

3.4.5灌浆结束标准

1）灌浆各灌浆段的结束条件为：

①在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，可结束灌浆。

2）如果灌浆结束时，浆液初凝达不到标准而发生回浆，则必须重新处理，以达到要求。

3.5地表抬动变形观测

在灌浆段上，设置地表抬动变形观测装置，在灌浆前、灌浆过程中和灌浆后

做地表抬动变形观测。采用千分表进行抬动观测。灌浆过程中安排专人进行观测，严格控制岩层抬动变形量,要求抬动量小于0.1mm。

3.6封孔

每个灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔采用机械封孔,将全孔封填密实。

3.7特殊情况处理

在灌浆中如遇特殊情况，按照设计要求和《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DLT 5148-2001）的规定，并经监理人同意后进行处理。处理方式主要有：1）灌浆过程中发现冒浆漏浆时根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。

2）灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可一泵一孔同时进行灌浆，否则，先塞住串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔冲洗，而后继续钻进或灌浆。

3）灌浆必须连续进行，若因故中断则按下述原则处理：

①尽快恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则进行扫孔，再恢复灌浆。

②恢复灌浆时，使用开灌比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注；如注入率较中断前减少较多，则逐级加浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，则采取补救措施。

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

①自上而下分段灌浆；

②缩短段长；

③提高灌浆压力；

④进行纯压式灌浆；

⑤灌注浓浆；

⑥灌注速凝浆液；

⑦屏浆；

⑧闭浆；

⑨待凝；

⑩采用分段灌浆封孔法或全孔灌浆封孔法封孔。

5）灌浆段注入量大而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灌注速凝浆液；

③灌注混合浆液或膏状浆液。

6）对溶洞灌浆先查明溶洞充填类型规模和渗流情况，再采取相应措施处理：①溶洞内无充填物时，根据溶洞大小和地下水活动程度，可泵入高流态混凝土或水泥砂浆或投入碎石再灌注水泥浆液、混合浆液、模袋水泥浆液等。

②溶洞内有充填物时，根据充填物类型、特征以及充填程度，可采用高压灌浆高压旋喷灌浆等措施，灌浆注入量大时，可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

7）灌浆过程中如回浆变浓，可换用相同水灰比的新浆灌注；若效果不明显，继续灌注30min，即可结束灌注，也不再进行复灌。

8）灌浆孔段遇特殊情况无论采用何种措施处理，其复灌前均进行扫孔，复灌后均达到灌浆结束标准。

3.8灌浆质量检查

灌浆质量以检查孔注水试验成果，灌前灌后波速对比、芯样、压水试验和灌浆施工资料分析为主，结合其它资料和测试成果进行综合分析、评定。

1）灌浆孔灌浆结束后，对灌浆质量及效果进行检查。灌浆质量检查孔在灌浆施工结束14天后在规定位置打孔进行。一个单元内至少布置一个检查孔。

2）灌浆质量检查孔采用自上而下分段卡塞进行压水试验，压水试验采用五点法，压水压力按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DLT 5148-2001）的规定执行。压水试验合格标准为透水率小于1Lu。

3）灌浆质量检查孔采取岩芯，并对采取的岩芯进行检查，观察有无水泥结石、裂隙充填状况、密实性及完整程度，同时进行岩芯描述，绘制钻孔柱状图。

4）检查孔检查工作结束后，按技术要求进行灌浆和封孔。

3.9 灌浆工程验收

1）在灌浆工程的钻孔和灌浆作业过程中，按照规定的各项施灌工艺标准和各类灌浆工程的质量检查项目和内容进行逐项验收，并做好质量检查和验收记录。

2）现场灌浆结束后，及时整理分析灌浆资料，逐步提交灌浆竣工报告及其他完工验收资料。

4.0 机械设备的配置

帷幕灌浆投入的主要机械设备见表4-6。