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1、潼南航电枢纽一期工程固结灌浆试验方案中国水利水电第四工程局潼南航电枢纽工程项目部2015 年 4 月目录一、工程概况 1工程概述1固结灌浆试验区工程地质条件1二、固结灌浆及试验的必要性 2三、编制依据 2四、试验准备 2试验地点2试验时间2试验布置2试验设备3试验人员3试验材料3五、固结灌浆抬动观测钻孔施工 3施工次序3抬动观测孔施工3六、试验程序和方案 4试验程序4试验方案4七、特殊情况处理 5八、固结灌浆试验质量要求 6质量要求6灌浆效果检测孔布置7固结灌浆效果检测7灌浆和封孔7灌浆试验成果整理7九、注意事项 7一、工程概况工程概述涪江干流梯级渠化潼南航电枢纽工程位于重庆市潼南县城区涪江大
2、桥下游 约 3km 处，开发任务是以航运为主兼顾发电，修复涪江干流潼南县城段水生态 系统。水库正常蓄水位为236.50m,相应库容1571万m3,校核洪水位249.26m P=0.2%，相应流量36000m33,船闸和航道等级为V级，设计通航船舶吨级为 300t，电站装机容量42MW。本工程等别为II等，工程规模为大2型。枢纽 主要建筑物泄水闸、船闸上下闸首和闸室、发电厂房、挡水土坝为3级建筑物, 引航道建筑物等次要建筑物为 4 级，临时建筑物为 5 级。本工程枢纽主要建筑物从左至右依次为：左岸土坝连接段、厂房安装间、厂 房主机间、18 孔泄水闸坝段、船闸上闸首段、船闸门库坝段和右岸土坝连接段
3、。 枢纽轴线全长685.00m,坝顶高程252.40m。泄水闸为18孑L,采用开敞式平底宽顶堰，孔口净宽为14m，堰顶高程为 225.00m，前沿总长307.80m，闸室顺水向宽25.5m,泄水闸采用底流消能型式， 消能工分三区设置。船闸布置于右岸，为V级船闸，船舶吨位按300t设计，闸 室有效尺度为120mX 12mX3m （长X宽X门槛水深，为整体式结构，船闸前沿 总长为30m。电站厂房为河床式厂房，布置于枢纽左岸，厂房前沿总长101.86m, 主机间共布置3台灯泡式贯流机组，总装机容量42MW,电站厂房采用垂直进厂 方式。挡水土坝采用粘土防渗分区土石坝坝型，坝顶宽10m,坝体上游侧填筑料
4、 为防渗土料，下游侧填筑砂砾料。上、下游坡比为 1:2.5，基础采用垂直截渗方 式，选用混凝土防渗墙+帷幕灌浆，帷幕深度为qW3Lu线以下5m。泄水闸坝基础由侏罗系中统上沙溪庙组上段第三岩组J2s2-3，中厚层巨厚 层状粉砂岩、泥质粉砂岩与厚层中厚层细砂岩、粉细砂岩互层，属CW类岩体， 中等风化岩体强度承载力 R= 0.91.0Mpa。考虑到坝基坐落在中等风化上部，岩体裂隙仍比较发育，为了增强基岩的整 体性，提高基岩的弹性模量，对泄水建筑物的基础视开挖后的具体情况，对于裂 隙较发育的基岩， 进行固结灌浆， 经有效加固后可以满足本工程水工建筑物要 求。固结灌浆试验区工程地质条件本工程为泄水闸段桩
5、号0+191.20m桩号0+m,长度为m。设计灌浆孔共6 排，其中上、下游侧各3排，共186个孔，灌浆总进尺为930m。固结灌浆试验区灌段内主要为中等风化岩体的泥质粉砂岩与细砂岩。二、固结灌浆及试验的必要性设计灌浆段的河床坝基中上部岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩，岩体质量较差。 固结灌浆的主要目的是提高闸基的均匀性和整体性，增强基础的承载力。本次固结灌浆试验的主要目的是通过试验优化灌浆施工方案，为整个固结灌 浆工程确定灌浆工艺、灌浆材料、材料配比、灌浆压力，灌浆孔位布置以及检测 标准等参数。三、编制依据潼南航电枢纽工程泄水闸基础固结灌浆试验任务书；泄水闸、门库段基础固结灌浆布置图FT-4GB-06；
6、潼南航电枢纽工程帷幕灌浆、固结灌浆、基础开挖处理施工技术要求；水工建筑物水泥灌浆施工技术标准DL/T 5148-2012；水利水电工程钻孔压水试验规程SL31-2003；水利水电工程施工通用安全技术规程SL398-2007。四、试验准备试验地点试验地点拟选在泄水闸4#、 5#闸段设计固结灌浆孔位共34个孔，深度为 入岩5m。，见附图。试验时间固结灌浆试验定于2015年4月10日进行。试验布置试验用风接23m3空压机一台；水选用基坑渗水，用水泵抽送至施工现场； 电力使用泄水闸部位变压器630KVA。接取。试验过程采用集中制浆方式供浆。集中制浆站主要由1 台高速制浆机、 1 台 储浆槽、 1 台灌
7、浆泵以及一个水泥平台构成。布置在上游泄水闸、厂房交接部位， 由上游区下基坑道路，可到达。浆液用灌浆管引至施工工作面，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，即IMPa。为保证计量准确, 制浆站配备电子称量设备及比重称、比重计、温度计。试验设备主要试验设备如下表 1。主要机械配备一览表 表 1序号设备名称型号规格数量备注1潜孔钻100B12空压机23m313灌浆泵BW15014高速制浆机ZJ-400A15储浆槽400L16自动记录仪GMS20001包括流量计、压力计等7比重计1试验人员固结灌浆试验人员见下表 2。主要施工人员配备一览表 表 2序号部门单位数量备注1工程技术
8、质量部人22生产管理部人14试验室人15灌浆作业人8试验材料水泥选用级普通硅酸盐水泥，水采用干净的基坑渗水。五、固结灌浆抬动观测钻孔施工施工次序首先进行抬动观测孔施工，在抬动观测孔安装完成 24 小时后，再进行试验 孔施工。抬动观测孔设在坝轴线 0+13.5,0+278.5。抬动观测孔施工抬动观测孔施工 固结灌浆基岩抬动观测孔采用浅层抬动装置进行观测，抬动观测孔孔径为56mm，抬动固定测杆深入基岩7m。安装固定完毕后，采取妥善的保护措施，待 凝24h后方能开始灌浆施工和观测，抬动观测允许变形值为200 m。千分表必须 保持灵敏、准确；使用前进行检测标定，使用期间精心观测，妥善保管。观测设有观测
9、抬动装置的部位，观测孔周边10m范围内的固结灌浆试验孔进行裂 隙冲洗、压水试验及灌浆过程的同时，均连续进行观测，并选择个别孔观测在灌 浆结束lh后变型恢复情况。抬动观测安排专人进行观测、记录，按每10min记录一次，变形值上升较快 时加密测记，当变形接近允许值时，及时报告操作人员，采取降压措施，防止发 生抬动破坏。试验灌浆结束后，抬动观测孔按要求进行全孔灌浆封孔法封孔。六、试验程序和方案试验程序制浆I钻孑一验孑洗孔一压水试验一灌浆一封孔一检测孔施工试验方案钻孔钻孔采用潜孔钻机，孔径76mm，按设计间排距位置入岩5m。孔位偏差不 大于10cm，孔斜率不大于2%,钻孔方向、孔深应满足设计要求。因闸
10、底板为钢筋混凝土，需采用预埋11OPVC管至建基面，盖重混凝土完 成后再进行钻孔。钻孔冲洗 固结灌浆孔在钻进完成后，应使用大水流或压缩空气冲洗钻孔，排除孔内的 岩粉、渣屑，孔底沉积厚度应不大于20cm。灌浆孔在灌浆前应采用压力水进行裂隙冲洗。冲洗压力采用灌浆压力的 80%，并不大于1MPa；冲洗时间至回水清净时止，或不大于20min。灌浆方式 根据标准基岩灌浆段长不大于 6m 时，采用全孔一次灌浆法。灌浆压力 在保证不抬动混凝土盖板的前提下，尽快到达设计压力。本试验采用灌浆压 力为0.30.5MPa,起始灌浆压力为0.5MPa,假设发现抬动观测异常，调整压力 为0.4MPa，假设仍有异常可将压
11、力调整至0.3 MPa。在灌浆和压水洗孔过程中 应加强抬动观测。制浆灌浆泵额定工作压力按 2MPa 考虑。本试验水泥浆液使用高速搅拌机制浆，搅拌时间应大于30s。浆液在使用前 应过筛，自制备至用完的时间应不大于4h。浆液温度保持在5C40C间。灌浆 灌浆压力由安装在孔口回浆管上的压力表进行控制，灌浆时要尽快到达预定 压力。同时注意抬动观察，逐级提高灌浆压力，确定固结灌浆最终压力值。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。固结灌浆试验采用水灰比为 2:1、 1:1、0.8:1、0.5:1 等四个比级。开灌浆液水灰比采用 2:1。 当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，不得改变水灰比。 当某一比级浆液
12、的注入量已大于300L以上或灌注时间已达lh,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。灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，可 结束灌浆。在灌浆的过程中，要详细记录灌浆时间、浆液配比的变化、灌浆压力的变化、 灌浆量、山体岩基的变化情况。封孔 采用全孔灌浆封孔法，全孔灌浆完毕后，先采用导管注浆法将孔内余浆置换 成为水灰比为0.5:1的浓浆，而后将灌浆塞塞在孔口，进行纯压式灌浆封孔。七、特殊情况处理灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、外表封堵、低 压、浓浆、限流、限量、问歇、待凝等方法进行处理；灌浆过程中发生串浆时，应阻塞串浆孔，待
13、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。如注入率不大，且串浆孔具备灌浆条 件，可一泵一孔同时灌浆。灌浆必须连续进行，假设因故中断，应按下述原则进行处理：尽快恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。假设无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，再恢复灌浆；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小较多，应逐级加 浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减小很多，且在短时间内停止吸浆，则应采 取补救措施。灌浆段注入量大而难以结束时，可选用以下措施进行处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆； 灌注速凝浆液；灌
14、注混合浆液或膏状浆液。灌浆过程中如回浆变浓，可选用以下措施进行处理： 适当加大灌浆压力；换用相同水灰比的新浆灌注，假设效果不明显，则继续灌注30rain后结束; 改用分段卡塞法灌注；假设浆变浓现象普遍，则应研究改用细水泥浆、水泥膨润土浆或化学浆液 灌注。灌浆过程中，为防止射浆管被水泥浆凝住在钻孔中，可选用以下措施进行 处理：灌浆过程中应经常转动和上下活动灌浆管，回浆管宣有15L/rain以上的 回浆量，防止灌浆管在孔内被水泥浆凝住；如灌浆已进入结束条件的持续阶段，可改用水灰比为2或1的较稀浆液灌 注；条件允许时，改为纯压式灌浆；如射浆管已被凝住，应立即放开回浆阀门，强力冲洗钻孔，尽快提升钻杆。 灌浆孔段遇特殊情况时，无论采用何种措施进行处理，其复灌前均应进行 扫孔，复灌后应到达规定的结束条件。八、固结灌浆试验质量要求质量要求 根据涪江干流梯级渠化潼南航电枢纽工程泄水闸基础固结灌浆试验任务书灌浆后坝基岩体需符合如下要求：纵波速度Vp3300m/s；电阻率p30Q；压水试验透水率qW3Lu。灌浆效果检测孔布置灌浆试验效果检测数量为 4 个，检测孔孔径为 76mm。固结灌浆效果检测灌浆效果检测在灌浆结束 14 天后进行；检测采用声波检测和电阻率测试为 主，结合钻孔取芯和压水试验进行。在灌浆孔造孔后，且在压
