破裂段处理方案.docx

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破裂段处理方案

×××水电站引水隧洞

砼衬砌破裂段处理方案

×××项目部

二〇〇九年七月五日

目录

一、工程概况-1-

二、施工方法-1-

三、施工布置及材料、设备准备-3-

1、施工风、水、电布置-3-

2、材料-4-

3、设备-4-

四、主要工序施工工艺-4-

1、块石回填-4-

2、钻孔-4-

3、砂浆混凝土压注-5-

4、回填灌浆-5-

5、固结灌浆-6-

五、质量控制-7-

六、安全文明施工-8-

一、工程概况

***引水遂洞从挡水坝上游进水口横穿山体，至下游水电站压力钢管进口，引水遂洞由渐变段、洞身段、压力钢管段等部分组成。

隧洞设计洞径2.8米，混凝土衬砌设计厚度为40cm，压力钢管直径1.8米，遂洞全长米，其中K+～K+为无坡度平洞，K+～K+为10%坡度的有压平洞，混凝土衬砌破裂段正好处于本段内。

根据现场察勘，破裂段顶部混凝土衬砌厚度最小处只有2cm，且背后脱空；从腰线以上两侧开裂部位的裂缝的宽度和深度以及现场打击声法检测初步判定，衬砌混凝土背后存在很大的空洞。

根据国内外相关试验结论：

拱部厚度不同时其承载力的变化是很大的，在同样位移条件下，如果满足设计厚度的承载力为1，则衬砌厚度为设计厚度的3/4时，其承载力为0.4，衬砌厚度为设计厚度的1/2时，其承载力仅为10%左右；背后空洞的范围越大，最终承载力也降低越大，比如背后空洞范围60o,如用硬质材料回填时的承载力为1，则用软质材料回填时的承载力为0.8，不回填的仅为0.1左右。

而该隧洞水头压力有46米，特别当突然间大量过水时隧洞内产生很大的紊乱空气压力及震动，必然导致混凝土衬砌薄弱部位先从外面受力而破裂，进而背后空洞使破裂范围和破裂程度从内部受力进一步扩大，如果长时间受到水流压力和空洞中空气压力内外两侧的不均匀受力最终将使整个衬砌结构破坏。

因此，衬砌厚度不足和背后空洞共同作用是引起破裂的主要原因，在明确背后有空洞的部位，都要采取回填压注的方法予于充分的填充。

故处理方案的主要任务为：

1、检测并明确背后空洞部位（包括表面无破裂洞段）；

2、密实填充空洞；

3、修复破裂的混凝土面。

二、施工方法

在处理过程中，应按照先两侧后中间的顺序，处理方法可分为以下情况：

1、衬砌混凝土面破裂且背后有脱空或空洞，在这种情况下，首先把破碎的混凝土清除干净，这样可以直接看到背后空洞的大小。

（1）对两侧有空洞且空洞较大的应先用沙浆铺底填充，然后用块石填筑两侧，每层块石用沙浆填满间隙并铺底后才可填筑下一层，直到填满至3/4径高时，用特制模板封闭破裂面，改用砂浆压注密实，达到70%强度后之后再进行回填和固结灌浆，如下图所示：

对于空洞特别大的，可再进行钢衬处理。

（2）对于脱空或空洞较小的，可直接用特制模板封闭破裂面后，用砂浆压注密实，达到70%强度后再进行回填和固结灌浆，如下图所示：

2、衬砌混凝土面无破裂但背后有空洞，这种情况下，须进一步确定背后空洞的大小。

（1）对于脱空或空洞较小的，可直接钻孔后，用砂浆压注密实，达到70%强度后再进行回填和固结灌浆，如下图所示：

（2）对于空洞较大的，可钻20～40cm直径孔后，先用块石填筑，方法同上，完毕后将孔封闭，然后另外钻孔用砂浆压注密实，达到70%强度后再进行回填和固结灌浆，如下图所示：

三、施工布置及材料、设备准备

1、施工风、水、电布置

灌浆施工用风拟采取4m3/min空压机布置在施工面上供风。

施工供水的水源由洞口的水泵供水，沿洞经进入工作面；供水管路采用直径3寸的钢管，管路沿隧洞的左侧壁铺设至工作面。

施工供电由洞口接引三相动力线路和两相照明线路至工作面。

2、材料

（1）砂浆采用M7.5砂浆或者气泡沙浆；

（2）灌浆材料采用普通硅酸盐水泥，回填灌浆及固结灌浆的水泥标号采用P.O.42.5，水泥细度通过80цm方孔筛的筛余量不大于5%。

（3）灌浆水泥采用分批次进行鉴定，符合质量要求才使用，受潮结块、超过保质期的水泥不得使用。

（4）浆液用水符合设计技术规定，含有油类有机物及杂质的水不使用，水温不超过30℃。

浆液温度控制在5～40℃之间。

（5）灌浆在特殊地质条件下如断层、溶洞等，根据需要，在水泥浆中掺入少量砂。

砂为质地坚硬的人工砂，细度模数不小于2.0，最大粒径不大于2.5mm，SO3含量宜小于1%，含泥量小于3%，有机物含量不宜大于3%。

3、设备

（1）制浆采用2×200L的立式砂浆搅拌机，该机既可拌制砂浆，又可拌制水泥浆。

（2）浆液搅拌机转速应大于1200r/min，能保证高速、均匀、连续地拌和，且拌和能力与灌浆机的排浆量相适应，高速搅拌机拌和时间不小于30s，浆液从制浆至用完时间少于4小时。

（3）灌浆泵和灌浆孔口均安设压力表。

表值范围为压力表最大值的1/4～3/4之间。

压力表与管路间设隔浆装置。

（4）灌浆采用高压灌浆管路能保证浆液流动畅通，不发生沉淀和堵塞。

（5）所有灌浆设备均按时维修保养，并有备用量，避免因设备故障而使灌浆中断。

四、主要工序施工工艺

1、块石回填

每层块石用沙浆填满间隙并铺底后才可填筑下一层，块石之间应用砂浆填筑密实，然后方可进行下道工序。

2、钻孔

（1）回填灌浆和固结灌浆均由人工搭设Ф50钢管脚手架在工作面，采用手风钻钻孔，钻孔直径Φ40，终孔直径不小于Ф38。

（2）回填灌浆孔钻孔标准为入岩10cm，采用一次钻至设计深度。

（3）固结灌浆钻孔按设计图进行，钻孔位置与设计孔位偏差不大于10cm，钻孔方向与衬砌面垂直，其角度偏差不大于5度，钻孔深的误差不大于设计孔深的5%。

固结灌浆孔位在各单元回填灌浆检查结束后再一次钻孔至设计深度，已经钻好的孔采用木塞塞住，防止污物进入。

（4）固结灌浆前对每钻孔进行孔壁冲洗和裂隙冲洗，孔壁冲洗水澄清后结束，裂隙冲洗采用压水冲洗，直至回水澄清，延续10cm为止，冲洗压力采用本段灌浆压力的80%。

（5）固结灌浆前选择有代表性的钻孔作压水试验，压水试验采用单点法，试验孔数为总孔数的5%。

压水试验的压力为灌浆压力的80%，回填灌浆不进行压水试验。

（6）压水试验吸水量的稳定标准：

将压力调到规定数值并保持稳定后结束，以最终流量读数作为计算流量。

3、砂浆混凝土压注

4、回填灌浆

（1）灌浆方法

灌浆采用填压灌浆法，按分序加密的原则进行，分为两个次序施工。

间隔排（同一断面上的孔为一排）上的全部孔为同一序孔。

为了使灌入的浆液凝结密实，Ⅰ序孔需待凝48小时以后进行Ⅱ序孔施工。

回填灌浆记录采用测记灌浆压力、注入率及水灰比等施工参数，人工记录。

回填灌浆压力为0.3Mpa，灌浆时压力应由小到大逐渐增加。

浆液水灰比分为0.8：

1、0.6：

1、0.5:

1三个比级。

如回填灌浆过程中发生串孔，则待被串孔排出浓浆时将其堵塞，灌浆孔继续灌注；如被串孔是Ⅰ序孔，可不必重新灌，如是Ⅱ序孔重新钻开进行灌浆。

（2）结束标准：

在达到设计压力下，灌浆孔停止吸浆后闭浆10分钟即可结束灌浆。

（3）质量检查：

回填灌浆的质量检查应在回填灌浆结束7d以后通过打检查孔进行。

检查孔的布置应由技术人员确定。

检查孔数不少于灌浆孔的5％。

（4）合格标准：

检查孔在设计规定压力下，在10min内注入水灰比2:

1的浆液，每孔不超过10L，即为合格。

5、固结灌浆

（1）钻孔

固结灌浆钻孔采用风钻钻孔。

固结灌浆钻孔次序与灌浆次序相一致，同一灌区，非相邻同次序孔可同时施工，下一次序孔待上一次序孔完成后方可开始钻孔，钻孔时，遇到孔内涌水、漏水、洞穴、塌孔采用及时详细记录的方法，并及时报告技术人员分析钻孔和岩体情况，作出决定后方可进行处理或钻进。

钻孔结束待灌时孔口均妥善保护。

（2）钻孔冲洗和压水试验

为提高灌浆效果，固结灌浆孔成孔后采用压力水进行钻孔、裂隙冲洗，直至回水澄清为止，孔内岩屑残留厚度不大于20cm。

灌浆前选择有代表性的Ⅰ、Ⅱ序孔进行简易压水试验，试验孔数为总孔数的5％，压水实验应在裂隙冲洗后进行，压水压力为该孔段最大灌浆压力的80%，固结灌浆压水压力为0.40mpa。

在岩溶泥质充填物和遇水性能易恶化的岩层中，灌浆前不进行裂隙冲洗和简易压水，也宜少做或不做压水试验。

（3）灌浆

a）灌浆选用3SNS型灌浆泵。

灌浆塞采用螺杆挤压胶球式灌浆塞，其具有操作方便、性能可靠等优点，适应于固结灌浆和压水试验。

施工记录采用测记灌浆压力、注入率及水灰比等施工参数的三参数自动记录仪，灌浆记录清晰、齐全、准确。

b）隧洞采用“纯压式”全孔一次灌浆法，一泵一孔灌注。

灌浆在裂隙冲洗及兼简易压水结束后进行。

c）灌浆压力：

固结灌浆压力为0.5MPa，压力在较短时间内升到设计规定值。

如开始时由于吸浆量过大等原因不能立即升到设计压力，则在正常注入条件下尽快达到设计压力。

灌浆压力以孔口回浆管上的表压力为准，读取中值。

d）浆液浓度：

浆液水灰比为2：

1、1：

1、0.8：

1、0.6：

1、0.5：

1五个比级。

当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少时，或当浆量不变，压力均匀升高时，灌浆工作持续下去，不改变水灰比；当某一级水灰比浆液的灌入量达到400L以上，而压力及吸浆量均无改变或改变不显著时，改浓一级；当吸浆量大于30L/min时，根据具体情况适当越级变浓。

当改变浆液水灰比后发现灌浆压力突增或吸浆量突减，立即查明原因后进行处理。

e）特殊情况：

固结灌浆过程中时常发生串浆，此时采取将被串孔塞住，继续对灌浆孔灌浆的方式，待灌浆结束后，立即清除被串孔内浆液，洗孔后再灌。

对固结灌浆吃浆量大的孔段既当某一孔段耗灰量达到3t且吸浆量大于30L/min，须待凝24小时以上再扫孔复灌，并立即向现场监理人汇报，采取低压、浓浆、砂浆、限流、限量、间歇灌浆等措施，所采取的措施须避免低压灌浆，高压结束；当耗灰量继续增大达到10t时，须立即停灌，并将钻孔记录、灌浆记录以及采取的措施整理后以工程联系单的形式上报技术人员商讨后确定具体的处理方案。

（4）抬动观测

为防止固结灌浆对岩体、底板垫层砼与岩石接触面造成破坏，应埋设抬动观测仪器（千分表），灌浆过程中应随时注意观测和记录，如出现抬动、变形超标准，应降压或停灌。

（5）结束标准：

灌浆结束标准为在规定的压力下，当注入率小于1L/min时继续灌注30min，灌浆工作可以结束。

（6）封孔：

全孔灌浆结束后，采用“全孔灌浆封孔法”进行封孔，并将孔口抹平。

封孔水灰比为0.5：

1，灌浆压力为该孔最大灌浆压力。

（7）质量检查

固结灌浆质量检测方式为压水试验采用单点法，压水检查孔的数量按总数的5%布置，压水试验的压力为灌浆压力的80%，既为0.40Mpa。

检查孔采用电动钻机钻孔，孔径为Φ40mm。

若采用声波检测方式时，检测应在灌浆结束14天后进行，要求声波检测Vp≥3000m/s。

（8）合格标准：

采用压水检查合格的标准为85%以上试段的透水率不大于设计规定的5Lu，其余试段的透水率不超过设计规定值的150%，并且分布不集中即为合格。

五、质量控制

每道工序开工前进行技术交底，让技术指导施工。

同时每道工序必须经现场质检员进行质量检查合格后方可进入下道工序，质量检查实行“一票否决制”。

加强施工现场质量控制。

六、安全文明施工

1、施工安全措施

（1）按照国家相关安全施工规范规程进行施工，开工前对施工环境条件及安全施工注意事项进行交底；

（2）要求所有人员进入作业区必须正确佩带安全帽，上排架作业必须系好安全带；

（3）作业时间一律禁止睡觉、斜靠，以防掉落或高空掉物砸中；

（4）灌浆机器设备一律做好防护罩，以免机器运转伤人；

（5）加