大坝基础固结灌浆施工方法

摘要：本文主要介绍了固结灌浆在大坝心墙基础处理中的施工方法和质量控制。

关键词：基础、固结灌浆、施工方法

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

一、工程概况

清远抽水蓄能电站位于广东省清远市的清新县太平镇境内。装机容量4×320MW，工程担负为承担广东电网调峰、填谷、调频、调相以及紧急事故备用等任务。

为提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，需对枢纽工程部分建筑物基础进行固结灌浆处理。

二、施工方法

1、施工程序为：施工布置→测放孔位→抬动观测孔造孔及装置安装→Ⅰ序排孔钻灌→Ⅱ序排孔钻灌→质量检查验收→单元施工结束→进行下一单元施工。

2、抬动观测孔施工

2.1、钻孔

拟在每一灌浆单元设置抬动观测孔1～2个，造孔采用回转式钻机（XY—2PC）、潜孔锤冲击钻进，钻孔终孔孔径不小于75mm，钻孔孔深确定为伸入基岩8米。

2.2抬动装置安装

钻孔完成后，先插入直径为20mm的钢管(管口应高出地表30~50cm)，再从20钢管管内向孔内注入部分水泥砂浆（至孔底以上1m）；在20mm钢管的外侧套一直径为40mm的钢管（40钢管管口距地面5~10cm），在40mm钢管和20mm钢管的底部用黏土封隔，封隔高度不小于1米；20mm钢管与40mm钢管之间的间隙用棉纱封隔，以避免水泥浆液或其它杂物进入。见抬动测量装置安装示意图：

2.3灌浆施工

2.3.1灌浆材料

⑴固结灌浆灌浆材料采用普通硅酸盐水泥，所用水泥标号为P.0.42.5，细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不得大于5%。

⑵灌浆用水泥应保持新鲜，符合规范要求。

⑶灌浆材料在制浆时必须称量，其误差不大于5%。

⑷灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水要求。

⑸灌浆过程遇有特殊情况可选用下列外加剂：

①速凝剂：水玻璃、氯化钙、三乙醇胺等；

②减水剂：苇浆废液，铬木素等；

③稳定剂：膨润土及其它高塑性粘土等。

外加剂与水泥浆的配合比例，根据现场的实际情况通过试验确定。

所有外加剂凡溶于水者，均应以水溶液状态加入。

2.3.2制浆

①纯水泥浆液使用普通搅拌机时不得少于3min，使用高速搅拌时，一般不小于30s。水泥浆从制备至用完时间不得超过4h。

②集中制浆站宜制备水灰比0.5:1的水泥浆，输送浆液的流速宜为1.4~2.0m/s。各灌浆地点应测定来浆比重，调制后使用。

③制浆系统至输浆系统的送浆管路，每次送浆结束后在1小时内不输浆时，应先用压缩空气将管道中的浆液排至储浆筒，再用水清洗干净，待用。

2.3.3灌浆施工工艺流程

灌浆施工工艺流程如下

2.3.4钻孔

砼内采用潜孔锤冲击钻进，孔口0.5m范围内则采用金钢石回转钻进，基岩采用金钢石或合金钻头回旋钻进造孔。

⑴孔位布置及分序

①基础固结灌浆孔位布置严格按设计图纸进行。

②所有钻孔统一编号，并注明施工次序。

③灌浆孔分序按逐渐加密的原则进行——排间分两序进行施工

⑵钻孔

固结灌浆孔钻孔按分序加密的原则进行，钻孔孔径采用75mm；上部盖重混凝土采用潜孔锤冲击钻进，孔口0.5m范围内则采用金钢石回转钻进；基岩部分采用回旋钻机配合金钻头钻进；钻孔为铅直孔，钻孔开口位置与设计孔位的偏差不得大于10cm。

2.3.5冲洗及压水试验

①灌浆孔在灌浆前进行钻孔裂隙冲洗。

②压水试验:冲洗孔结束后，选择有代表性的孔段采用单点法进行压水试验。试验孔段为灌浆孔段总数的5%～10%。压水压力值同洗孔压力取值，每3min测读一次压入流量，取连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10﹪时的最终值，或最大值与最小值之差小于1L/min时的最终值取作为计算流量，成果以透水率表示，计算方法：

q=Q/PL

式中：q—透水率（Lu）；

Q—压入流量（L/min）；

P—作用于试验段的全压力（以表压取值）；

L—试验段长（m）。

③抬动变形控制

在洗孔及压水过程中随时观测和记录盖重混凝土的抬动变化值；其最大允许变形量为100m，若超过此值，应立即降低压力。

2.3.6灌浆施工

（1）灌浆方法：灌浆施工中孔深小于等于6m实行全孔一次灌浆，孔深8m实行分段灌浆，第一段段长3m，第二段5m,自上而下灌浆。采用孔口封闭、孔内循环灌浆方法，整个灌浆过程采用手工记录；灌浆泵采用BW—200灌浆泵，孔口利用机械栓塞加压封孔。

（2）灌浆压力：固结灌浆压力全孔一次灌浆为0.15MPa~0.25MPa；分段灌浆压力为：第一段0.10～0.20MPa，第二段0.20～0.25MPa(分段灌浆压力见《施工技术要求》)，施灌过程中可根据抬动情况调整灌浆压力。

（3）灌浆浆液水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级，浆液比级变换原则：

①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。

②当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。

③当注入率大于30L/min时，根据具体情况越级变浓。

2.3.7特殊情况处理

(1)灌浆过程发生冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法处理。

(2)灌浆过程发生串浆时，若串浆孔具备灌浆条件，则同时进行灌浆（灌浆采用一泵一孔灌注）；否则将串浆孔孔口用灌浆塞塞住，待灌浆结束后，串浆孔再继续钻进和灌浆。

(3)灌浆工作必须连续进行，若因故中断，按照下述原则进行处理：

a尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆；

b中断时间超过30min，立即进行钻孔冲洗，而后恢复灌浆；

c若无法冲洗或冲洗无效，则进行扫孔，而后恢复灌浆；

d恢复灌浆时，使用开灌比级的水泥浆进行灌注，若注入率与中断前相接近，即换成中断前同比级的水泥浆进行灌注，若注入率较中断减少较多，则浆液由开灌水灰比逐级加浓继续灌注；

e恢复灌注后，如注入率较中断减少较多，且在极短时间内停止吸浆，请设计、监理共同研究补救措施。

(4)在孔口有涌水的灌浆孔段，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量;

(5)大量耗浆孔段的处理；

a遇有大量耗浆孔段时，首先应降低灌浆压力，采用浓浆，减少并限制其注入率，并视耗浆量情况，采用浆液中掺速凝剂，待该段耗灰量超过2t/段，仍不见压力回升，地面又无漏浆的迹象，则应停止灌浆，待凝24小时后复灌；

b复灌时注入率逐渐减少，则应灌至正常结束；

c复灌时注入率仍很大，灌浆难于结束时，则采用掺中、细砂、水玻璃、水泥浆液和水玻璃双液法等方法，待耗灰量超过0.5～1t/m后，再待凝后复灌至正常结束；

d复灌时注入率较待凝前相差悬殊，且耗灰量很小，则应对该段扫孔后再灌浆，如扫孔后注入率仍很小，此孔即告结束。

(6)灌浆过程中若回浆变浓，应该稀释后继续灌注，若无效再改稀灌注，若回浆仍变浓，延续灌注30min，即可结束灌浆。

2.3.8灌浆结束条件

在设计压力下，当注入率小于1L/min时继续灌注30min，结束灌浆。

2.3.9封孔

灌浆结束后，采用0.5:1浆液置换孔内清浆，然后纯压灌注10min，结束封孔。

三、质量检查及安全保证

3．1质量检查

3.1.1灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料、测试成果的分析和检查孔岩心等综合评定。

3.1.2固结灌浆检查孔的位置由监理工程师和设计代表确定。

3.1.3固结灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束7d后进行，采用简易压水试验。

3.1.4当固结灌浆检查孔的透水率不大于8Lu或透水率不大于8Lu的孔段达到85%以上、不合格试段的透水率不大于12Lu且分布不集中时，灌浆质量为合格；否则应由监理、设计、施工商量处理方案。

3.1.5检查孔检查结束后，采用与灌浆孔相同的方法进行封孔。

3.2安全保证

3.2.1项目部设安全员，专人负责施工安全；

3.2.2现场施工用电线路、电缆做到明线架空，做好防漏电措施；

3.2.3在临空作业面，架设安全网，并在各安全重点部位设置相应安全警示标志。

四、结语

固结灌浆，适应于改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的大坝基础处理，它的优点是提高岩石的整体性与均质性，提高岩石的抗压强度与弹性模量，减少岩石的变形与不均匀沉陷。