沉管灌漿工藝在東谷水電站工程中的應(yīng)用

1、 沉管灌漿工藝在東谷水電站工程中的應(yīng)用 【摘要】沉管灌漿工藝被廣泛用于水利工程基礎(chǔ)加固、防滲墻質(zhì)量缺陷裂縫修補(bǔ)等各方面的施工處理,其作用和效果越來(lái)越顯著。為研究其深厚砂卵石覆蓋層沉管灌漿的設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝流程和效果對(duì)確保工程質(zhì)量，充分發(fā)揮沉管灌漿工藝在水利工程中的應(yīng)用有其重要意義?！娟P(guān)鍵詞】基礎(chǔ)加固；沉管灌漿工藝；深厚砂卵石覆蓋層1 導(dǎo)入東谷水電站擋水工程防滲墻施工深度不夠的補(bǔ)充措施，依據(jù)業(yè)主提供的丹巴縣東谷電站大壩防滲墻檢測(cè)情況匯總（檢測(cè)單位：葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司）初步成果結(jié)論及建議：“根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)東谷水電站大壩防滲墻部位抽樣檢測(cè)結(jié)果情況分析，所檢測(cè)部位混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)要求

2、，混凝土內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷；防滲墻孔號(hào)f5、f9、f10、f11、f12、f14、f18、f23、f24、f45、f46位置深度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，建議由設(shè)計(jì)單位評(píng)估后考慮是否采取相應(yīng)措施處理?！?帷幕灌漿修補(bǔ)段底部灌漿高程均為2174.00m，根據(jù)灌漿起始高程的不同劃分為三段，即橫0-001.00至橫0-019.00段 （長(zhǎng)18m，灌漿起始高程2190.00m）、橫0-019.00至橫0-045.00段 （長(zhǎng)26m，灌漿起始高程2188.00m）和縱0-025.00至縱0-038.50段（長(zhǎng)13.5m，灌漿起始高程2186.00m）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防滲墻缺陷修補(bǔ)沉管灌漿試驗(yàn)確定，本工程采用沉管灌漿。充

3、分發(fā)揮沉管灌漿工藝在砂卵石覆蓋層灌漿的應(yīng)用，正確科學(xué)的施工方法是必要條件，所以本文主要圍繞沉管灌漿工藝在防滲墻缺陷修補(bǔ)灌漿的施工方法進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。2地質(zhì)情況根據(jù)防滲墻缺陷修補(bǔ)沉管灌漿試驗(yàn)地質(zhì)情況分析:0.02.80m該地層為土石方圍堰回填層地層松散；2.80m7.50m碎石含砂礫、夾砂層與孤石層,夾砂層厚度5cm左右；12.50m23.00m松散砂卵礫石層；23.00m28.50m松散砂卵礫石層、夾砂層,孔口偶爾返細(xì)砂伴有細(xì)卵石顆粒；28.50m30.50m淤泥夾砂層,黑色淤泥質(zhì)土；30.50m35.00m砂礫石層。3沉管灌漿工藝施工3.1 鉆孔布置沉管灌漿為三排三序孔，橫向圍堰防滲墻缺陷修補(bǔ)

4、灌漿孔距2.0m，排距1.5m；縱向圍堰防滲墻缺陷修補(bǔ)灌漿孔距2.0m，排距1.0m，呈梅花型布置。沉管灌漿施工次序按砂卵石覆蓋層灌漿的施工次序進(jìn)行施工，遵照分排分序逐漸加密的原則進(jìn)行：先灌注下游排，再灌注上游排，后灌注中間排孔。同一排孔中分3個(gè)次序灌注，先施工序孔，后施工序孔、序孔。相鄰兩個(gè)不同次序孔的灌漿，原則上應(yīng)待先序孔灌注漿液產(chǎn)生終凝后，后序孔方可開(kāi)始施工。但在正式施工前必須做沉管灌漿工藝試驗(yàn)，以確定最終各施工參數(shù)。3.2 灌漿材料本工程采用普通碳酸鹽42.5r水泥，拌制純水泥漿灌注，純水泥漿具有結(jié)石強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、材料來(lái)源豐富、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的一

5、種灌漿材料。由于水泥漿液是一種顆粒材料的懸濁液，其最大粒徑約為80m，對(duì)于深厚砂卵石覆蓋層灌漿，其可灌比值均大于15，且滲透系數(shù)大于110-3cm/s。3.3 灌漿試驗(yàn)按水電水利工程覆蓋層灌漿技術(shù)規(guī)范（dl 5267-2012-t）、水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程（sl 345）、混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)（jgj63-89）、通用硅酸鹽水泥(gb 175)、水電水利工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程（dl/t 5331）和設(shè)計(jì)要求對(duì)純漿液進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，獲取有關(guān)的灌漿參數(shù)。施工中的灌漿試驗(yàn)區(qū)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和監(jiān)理指示選擇地質(zhì)條件與實(shí)際灌漿區(qū)相似的地層作為灌漿試驗(yàn)區(qū)，對(duì)試驗(yàn)區(qū)的灌漿成果報(bào)送監(jiān)理。3.4 施工工藝測(cè)量定孔位鉆機(jī)就

6、位跟管護(hù)壁鉆進(jìn)終孔驗(yàn)收護(hù)壁套管沖洗下入灌漿管及橡膠阻塞器起拔套管灌漿灌漿結(jié)束起拔套管及灌漿管灌漿重復(fù)上述工序，灌注至設(shè)計(jì)頂高程。圖3-1 沉管灌漿工藝流程圖(a)套管護(hù)壁鉆孔；(b)下入灌漿管；(c)起拔套管，第一段灌漿； (d)起拔灌漿花管和套管，第二段灌漿；(e) 起拔灌漿花管和套管，第三段灌漿1護(hù)壁套管；2灌漿管；3橡膠塞；4花管；5漿液擴(kuò)散范圍；6蓋重層；7受灌地層灌漿前進(jìn)行護(hù)壁套管沖洗，沖洗標(biāo)準(zhǔn)以孔口返清水為止，然后制漿和灌漿，制漿嚴(yán)格按配比過(guò)泵稱(chēng)料，攪拌時(shí)間大于3min，隨時(shí)檢測(cè)漿液比重，灌漿過(guò)程采用灌漿自動(dòng)記錄實(shí)時(shí)記錄注入漿液的流量、密度、灌漿壓力等施工參數(shù)。封孔采用注漿封孔的方

7、法。3.5 制漿根據(jù)設(shè)計(jì)要求沉管灌漿工藝制漿的材料必須稱(chēng)量，稱(chēng)量誤差應(yīng)小于5%。制漿過(guò)程中要嚴(yán)格控制投料量和摻加劑。各類(lèi)漿液必須攪拌均勻，并測(cè)定漿液密度和粘滯度等參數(shù)并作好記錄。拌制純水泥漿液時(shí)，采用高速攪拌機(jī)，高速攪拌轉(zhuǎn)速應(yīng)大于1200r/min，攪拌時(shí)間通過(guò)試驗(yàn)確定。純水泥漿液的攪拌從制備至用完的時(shí)間應(yīng)小于2h。純水泥漿使用普通攪拌機(jī)時(shí)的攪拌時(shí)間不少于3min，使用高速攪拌機(jī)時(shí)的攪拌時(shí)間不少于30s。漿液在使用前應(yīng)過(guò)80um方孔篩，其篩余量不大于5%，集中制漿站宜制備水灰比為0.5:1的純水泥漿液，其加料誤差應(yīng)小于5%，輸漿站的輸漿壓力應(yīng)控制在0.21.0mpa輸送漿液流速應(yīng)為1.42.0

8、m/s，灌漿點(diǎn)應(yīng)測(cè)定來(lái)漿密度并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要調(diào)制使用。漿液溫度應(yīng)保持在540，低于或超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)視為廢漿。過(guò)篩后水泥漿在設(shè)計(jì)要求時(shí)段內(nèi)即進(jìn)入輸漿管灌漿。灌漿過(guò)程中產(chǎn)生的廢漿、廢水及廢料進(jìn)行三級(jí)沉淀處理，沉淀后的廢渣運(yùn)至棄渣場(chǎng)堆放，保持工作面的清潔和對(duì)環(huán)境保護(hù)。3.6 沉管灌漿工藝3.6.1沉管灌漿采用hjgw300s型履帶式液壓水井鉆機(jī)跟管護(hù)壁鉆進(jìn)，護(hù)壁套管直徑146mm，一次性跟管護(hù)壁成孔鉆直孔底高程el.2174.00。3.6.2孔斜控制，灌漿孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不得大于10cm，終孔孔徑146 mm，孔深應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，孔底偏斜率應(yīng)不大于2.5%。應(yīng)嚴(yán)格控制孔深20 m以內(nèi)的孔斜率。鉆孔

9、偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。3.6.3 將護(hù)壁套管內(nèi)沖洗干凈，起拔套管0.5 m1 m；3.6.4在套管內(nèi)下入灌漿橡膠阻塞器，安放在套管底端，橡膠阻塞器射漿管口距孔底不大于20 cm，進(jìn)行純壓式灌漿。3.6.5 采用橡膠阻塞器自下而上分段提升護(hù)壁套管和橡膠阻塞器，分段灌漿，直至全孔灌漿完成。分段提升和灌漿的長(zhǎng)度視地層的穩(wěn)定情況而定，一般控制0.5 m1 m。3.6.6沉管灌漿法灌漿壓力以灌漿孔口處進(jìn)漿管路上的壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)。沉管灌漿壓力使用，壓力值見(jiàn)表3-3 。3.6.7沉管灌漿法漿液水灰比的控制由稀到濃，逐級(jí)變換。灌漿漿液水灰比（重量比）采用1:1、0.8:1、0.5:1三個(gè)比級(jí)。3

10、.6.8變漿標(biāo)準(zhǔn)（1）當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變漿液比級(jí)；（2）當(dāng)某級(jí)漿液灌入量達(dá)到1000l1500l或灌注時(shí)間已達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)；（3）當(dāng)注入率大于30l/min時(shí)，可變濃一級(jí)。3.6.9特殊情況處理（1）漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)視具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法進(jìn)行處理。（2）灌漿必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)立即沖洗，再恢復(fù)灌漿。若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，再恢復(fù)灌漿；恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)使用開(kāi)灌比級(jí)的漿液進(jìn)行灌注，如注入

11、率與中斷前相近，即可采用中斷前漿液的比級(jí)繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減少較多，應(yīng)逐級(jí)加濃漿液繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。（3）灌漿段注入量大而難以結(jié)束時(shí)，可采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿；灌注速凝漿液；灌注混合漿液或膏狀漿液等措施處理。3.6.10達(dá)到下列條件之一，可結(jié)束灌漿：（1）單位注入量大于3t每米可結(jié)束灌漿；（2）在規(guī)定的灌漿壓力下，注入率不大于2l/min，延續(xù)灌注10min；3.6.11封孔灌漿試驗(yàn)孔和檢查孔封孔采用孔口注漿封孔，用0.5:1純水泥漿注漿至鋪蓋頂高程el.2205.00。3.7 沉管灌漿質(zhì)量檢查3.7.1沉管灌漿質(zhì)量

12、檢查，檢查孔以注水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合對(duì)施工記錄、成果資料和其他檢驗(yàn)測(cè)試資料的分析，進(jìn)行綜合評(píng)定。檢查孔應(yīng)在分析施工資料的基礎(chǔ)上在下述部位布置：（1）帷幕中心線上；（2）大塊石、細(xì)砂層、不同地層交接區(qū)域等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位；（3）末序孔注入量大的孔段附近；（4）鉆孔偏斜過(guò)大、灌漿過(guò)程不正常等經(jīng)分析資料認(rèn)為可能對(duì)帷幕質(zhì)量有影響的部位。沉管灌漿檢查孔的數(shù)量可為灌漿孔總數(shù)的5%10%，一個(gè)單元工程內(nèi)宜布置一個(gè)檢查孔。沉管灌漿檢查孔宜跟管護(hù)壁鉆進(jìn)，根據(jù)孔口返出的鉆渣情況，繪制鉆孔柱狀圖。帷幕灌漿檢查孔注水試驗(yàn)的時(shí)間宜在該部位灌漿結(jié)束14 d或28 d后，按覆蓋層灌漿工程鉆孔注水試驗(yàn)檢查方法進(jìn)行質(zhì)量檢查。

13、3.7.2注水試驗(yàn):（1）在注水試驗(yàn)前，應(yīng)進(jìn)行地下水位觀測(cè)，水位觀測(cè)間隔為5min，至少連續(xù)觀測(cè)30min，當(dāng)連續(xù)2次測(cè)得水位下降速度均小于1cm/min時(shí)，以最后的觀測(cè)值作為本時(shí)段的地下水位值。（2）注水試驗(yàn)應(yīng)自上而下分段進(jìn)行，試驗(yàn)段長(zhǎng)度可為2m10m，地層復(fù)雜時(shí)分段宜短一些，一個(gè)試段不宜跨越滲透性懸殊的兩類(lèi)土層。（3）水采用常水頭方式，水位可與孔口齊平，或采用管路接至某一高程。（4）試驗(yàn)注入流量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：在保持水頭不變的條件下，開(kāi)始時(shí)每5min測(cè)讀一次注入流量，連續(xù)測(cè)讀5次；以后每隔20min測(cè)讀一次并至少連續(xù)觀測(cè)6次。當(dāng)連續(xù)2次測(cè)得注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%時(shí)，試驗(yàn)即可結(jié)束，取最后一次注入流量作為計(jì)算值；（5）防滲帷幕的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按滲透系數(shù)（k）控制，覆蓋層灌漿后的滲透系數(shù)k宜不大于510-4cm/s，可根據(jù)工程的防滲要求、滲流控制要求進(jìn)行調(diào)整。（灌漿后覆蓋層帷幕體滲透系數(shù)k10-4cm/s(或小于5lu)。4 結(jié)束語(yǔ)4.1 沉管灌漿工藝應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況選取一個(gè)合理的灌漿壓力、控制參數(shù)，才能達(dá)到處理的目的。4.