高喷灌浆施工方1详解.docx
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高喷灌浆施工方1详解
中国水利水电第八工程局
华电常德电厂水泵房项目部
致：
湖南电力建设监理咨询有限责任公司常德电厂监理部
编号：
八局-常电-[2007]-002日期：
03/12/2007
电话：
签发：
王志刚
关于报送循环水泵房取水口施工围堰
防渗高喷灌浆施工方案的函
湖南电力建设监理咨询有限责任公司常德电厂监理部：
根据我项目部施工的循环水泵房目前施工进度，即将全面展开取水口施工围堰及防洪堤防渗高喷灌浆施工，我项目部拟采用高压摆喷的方式对基坑进行封闭止水，以保证基坑能在干地顺利施工，现报上《取水口围堰防渗高喷灌浆施工方案》共15张。
请审批！
良好的祝愿！
中国水电八局华电常德电厂水泵房项目部
签发：
抄送：
湖南华电常德发电有限公司
湖南华电常德电厂循环水泵房工程
取水口围堰防渗高喷灌浆施工方案
审定：
审查：
校核：
设计：
中国水电八局华电常德电厂水泵房项目部
2007年12月3日
取水口围堰防渗高喷灌浆施工方案
1基本情况
本工程位于沅江南岸堤外坡、I级阶地，地层沉积韵律呈现二元结构。
Ⅰ级阶地含水体（分两层：
粘性土孔隙水和砂卵石层孔隙水），第二层地水下（砂卵石层孔隙水）赋水地层为砂卵石层，层顶高程21.35～27.75m，水位高程在21～27m之间，该地下水与河水有直接的水力联系。
另外上层粘土层中存在上层滞水。
根据湖南省电力勘测设计院岩土工程勘测报告，⑨3粘土（Qa14）：
浅绿色、灰绿色，湿，硬塑，粘性好，在86和108号钻孔中揭露，揭露厚度1.3～3.8m，层顶高程2.71～9.22m。
2高喷的选型
2.1围堰防渗概况
依据取排水建筑物的实际情况，目前枯水期河床的水位为▽27.5m，并受上游五强溪水电站的影响以及考虑到超高水位影响，故围堰戗堤初定高程为▽28.5m。
戗堤28.5m高程以下围堰采用高喷灌浆止水，28.5m以上采用粘土心墙防渗。
根据围堰处河床地质情况，拟采用悬挂高喷墙止水，高喷钻孔设计高程拟定为⑨3粘土（Qa14）层，该层揭露厚度1.3～3.8m，层顶高程2.71～9.22m，高喷钻孔孔底伸入⑨3粘土（Qa14）层1m，高程为1.71～8.22m，平均孔深23.54m，根据在卵（碎）砾石地层中，深度小于25m时，一般采用摆喷对接或折接型式，故拟定采用摆喷折接，摆角不小于30º。
2.2工艺选择
工艺选择上由于单管法形成凝结体的范围（桩径或延伸长度）较小。
一般桩径为0.5～0.9m，板状凝结体的延伸长度可达1～2m，三管法工艺复杂，取水工程基础下含水十分丰富，以及土石围堰水下部分为饱和土故不宜用；二管法（JSG法）利用高压浆液射流和外围环绕气流的共同作用下破坏泥土的能量显著增大，比单管法形成的凝结体长度可增加一倍达1～1.5m，板墙体延伸可达2～3m，且工艺简单造价低，故选用二管法施工。
本工程虽为临时工程，但高喷防渗止水关系到总个工程的成败。
从高喷形式来看，旋喷形成的凝结体防渗性能差，定喷最强，摆喷介于二者之间。
而定喷在施工过程中比较难控制，故选用摆喷。
综合上述选用二管法摆喷折接的施工工艺。
3施工准备
3.1施工内容
高喷灌浆主要施工内容为水泵房围堰高压摆喷灌浆、排水口围堰高压摆喷灌浆。
初步估算主要工程量为：
水泵房取水口围堰高喷灌浆约11905m，钻孔约12343m。
3.2施工前的准备工作
施工前的准备工作做的充分与否，关系到整个施工任务完成的好坏，施工前做好以下工作：
1）、施工队的组建
施工队组织素质好、有一定经验的熟练工人组成。
队伍组成后安排专业技术人员对其进行技术讲解，安全操作训练，使其能够了解整个施工工艺过程、技术要求、各种机械性能及安全操作规程。
2）、施工机械的检查
对选择的机械设备要先进行全面的配套状况和运行能检查和检修，在进行施工现场前，应进行先期试车运行，以检验其设备组装和运转情况。
3）、现场平整
平整场地应根据工程设计和施工方案要求进行，并将有碍施工的障碍物移走，场地整好后，按设计要求布设施工孔位，机具设备开始就位，接通电源和水路，进行现场试车。
4）、搭设临时性工棚，备好材料
施工时，需要搭设临时设施见《制浆系统布置及工艺流程图》。
3.3施工布置
3.3.1制浆站布置
由于本项目围堰灌浆量大，集中在两个点（取水口和排水口），为保证灌浆施工机动灵活地适应施工要求，拟布置临时制浆站，以供高喷灌浆使用或者后期帷幕灌浆等其它工程使用。
临时制浆站采用脚手架钢管搭设，面积约40m²，制浆平台上铺δ30mm松木板，边墙、房顶均采用篷布围盖，水泥及掺合材料存放处地面采用油毛毡隔水防潮。
制浆站内配置1台800L高速搅拌机、1台1.0m³储浆桶及1台BW250/50型输浆泵。
临时制浆站不用时及时拆除。
制浆系统布置及工艺流程见《制浆系统布置及工艺流程图》。
3.3.2输浆管路
输浆管路采用Φ50的钢管架设，输浆管路用丝扣联接，为方便管路检修拆装，每20～30m的距离用活接头联接。
制浆站制备0.5:
1的浓浆输送至各工作面，由工作面配制所需比例的浆液。
3.3.3风、水、电供应
施工用风采用12m3/min移动式柴油空压机供风。
施工用水直接用抽水机从沅江抽取。
施工用电就近搭接。
3.3.4废渣废水处理
灌浆施工产生的废水、废浆等通过地表排水沟引至集水坑，经沉淀后，排至监理工程师指定地方，废渣清理后运至指定堆渣场。
3.4灌浆材料
高喷灌浆最常用的材料为水泥浆。
有时防渗要求时采用黏土（膨润土）水泥浆等。
为了提高浆液的流动性和稳定性，改变浆液的凝胶时间或提高凝结体的抗压强度，可在水泥浆液中加入外加剂，
对地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。
其用量为水泥用量的2％～4％。
纯水泥浆与土的凝结体的抗压强度（1d）为1MPa，而掺人2％氯化钙的水泥一土的凝结体的抗压强度为1.6MPa，掺人4％氯化钙后为2.4MPa。
在水泥浆中掺人2％～4％的水玻璃，其凝结体渗透性降低，如下表所示。
如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。
可在水泥浆液中掺人10％～50％的膨润土（占水泥重量的百分比）。
掺入水玻璃的水泥浆凝结体的渗透系数表
土的类别
水泥品种
水泥含量（%）
水玻璃含量（%）
渗透系数（cm/s）
细砂
32.5硅酸盐水泥
40
0
2.3×10-6
40
2
8.5×10-8
粗砂
32.5硅酸盐水泥
40
0
1.4×10-6
40
2
2.1×10-8
注：
水玻璃模数2.4～3.0,浓度30～45波美度。
浆液配比通过试验确定。
每批进场的水泥、外加剂和掺和料等材料，其质量标准按设计要求执行，并附有生产厂家的质量证明书。
每批材料入库前均按规定进行检查验收，并及时将检验成果报送监理工程师。
总之，灌浆材料与浆液控制视高压喷射过程中一个重要环节，其好坏将直接影响灌浆质量。
为此，再施工之前，应对浆材及浆液做现场配方试验，选取最优的浆液，以满足工程质量要求。
4高喷灌浆
4.1施工特性
取水口、排水口处围堰轴线处河床砂卵石层厚，透水性强，围堰28.5m以下拟采用粘土心墙加高喷灌浆防渗闭气，28.5m以上部分采用粘土心墙防渗。
施工时经监理工程师批准后按监理工程师指示执行。
4.2施工设备的选用和布置
高压喷射灌浆设备的选用与所选用的喷射类型和喷射形式以及所完成的工程量有关。
不同的喷射类型的喷射形式，其使用的设备有所不同。
本工程采用二管法：
只需钻孔、高压泥浆泵等设备、注浆管路制浆和压气系统。
1）机具和设备
钻孔设备主要采用XY-2PC地质钻机及MGY80锚固钻机，这种钻机机械化程度高，对地层的适应能力强，尤其在复杂的卵砾石地层造孔工效较高；
高压喷射灌浆设备是按高压喷射灌浆施工工艺要求，由多种设备组合而成，本工程主要采用BW100/100泥浆泵、BW120/32高压泥浆泵及GP-Ⅱ高喷台车等；
本工程搅浆机采用JJS-2B（800L）双层搅拌桶；
空气压缩机采用12m³柴油空压机；
喷射装置采用双介质（也称两管）、三介质（也称三管），由高压水龙头、喷射管及喷头三部分组成。
喷头上装有（高压）喷嘴，喷嘴装在喷头的一侧、两侧或底部。
两管喷射装置中浆液和压缩空气分别输入喷射管内两根不相通的管道，使压缩空气从喷头的外环形喷嘴喷出而包围在高压喷浆射流的外侧。
由水龙头、喷射管和喷头三部分组成。
两管水龙头由外壳和芯管组成。
外壳用45号钢制成，内侧与橡胶管接触部分的光洁度较高。
外壳上有两个卡口接头，通过橡胶软管，分别与高压泥浆泵和空气压缩机连接。
喷射时，外壳不动，芯管随喷射管转动或摆动。
两管喷射管由两种不同介质通过，它上接水龙头，下接喷头。
两管喷头的侧面设置两个浆、气同轴喷射的喷嘴，在高压浆液喷射嘴的外面是环状的空气喷嘴，环状间隙为1～2mm。
三管喷射装置是由三管水龙头、高压喷射管及喷头组成。
三管高压水龙头是由外壳与芯管两部分组成。
外壳上有活接头，用软管与高压水泵、空气压缩机、泥浆泵连接。
旋、摆喷射时，芯管旋转，外壳不动。
外壳由上、中、下底壳及底盖组成，用4号钢制成。
三管法的喷射管能同时输送水、气、浆三种介质而不互相串通。
它有两种型式，一种是三列管（图3-3-9a），即用直径108mm套管内套3根平行放置的直径不同的管子加工制成，每节喷射管内3根管子用管接头压胶圈连接。
三管规格为：
水管直径19.5mm，气管直径12.7mm，浆管直径25.4mm。
另一种是三重管，由三个不同直径的同心管套装在一起。
喷射管上口与水龙头连接，下口与喷头连接。
主要施工设备见本章第7条《施工设备配备表》。
高压喷射灌浆其设备是成套组装的，并要配备相应的施工人员，本工程共配备2套班组，每班组人员配置见下表。
高压喷射灌浆施工劳力组合表（每班组）
职名
工作内容
人数
二管法
班长
全面掌握施工质量安全
1
泵工或司机
操作高压主泵或水泥车
1
钻工
钻孔或兼喷射
4
泵工
操作系统（高压或低压）
1
司机
操作空压机
1
电工
设备、工地用电装修
1
喷灌工
喷射管的拆装、下管提升、旋转、摆动
1（与钻工配合）
机修工
设备保养维修
1
普工
倒运灌浆材料
5
技术员
控制施工质量、现场记录
1
合计
17
4.3施工工艺
本工程高喷灌浆围堰段采用二管法，防洪堤段采用三管法施工，施工工艺流程见下图。
高压旋喷灌浆工艺流程框图
4.4施工方法
（1）产性试验
1）先导孔的深度大于孔深5.0m，未达设计要求地层时，再超深5.0m，还未达设计要求地层时，及时将情况汇报监理人，根据监理人的指示进行施工。
2）在施工堤段采用不同的水灰比，按水泥掺入比大于12%的要求注入水泥浆，并在高压喷射灌浆提升时，孔口仍保持轻微返浆为参考进行试验检测，要求造墙面积大于100m2，墙深接近最大设计孔深。
通过挖槽检验，进行质量评价，将上述过程记录，汇报监理人，监理人选择适合的施工参数。
3）工艺技术参数的选定
高压喷射灌浆质量的好坏、工效和造价的高低，不仅受工程类型地形及地质地层条件的影响，更重要的是取决于施工工艺参数的合理选用。
主要工艺参数据目前的国内有关资料，综合实践经验，不同喷射类型的高压喷射灌浆施工工艺技术参数和配合见高压喷射灌浆主要工艺技术参数表。
（2）施工顺序
高喷灌浆分序进行。
同一排内采用钻、喷分别进行的程序施工时，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。
先导孔最先施工。
高喷墙的合拢段当选择在地层条件相对较好的部位。
（3）钻孔
1）钻机就位
将使用的钻机安置在设计孔位上，使钻杆对准孔位中心，
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