引水隧洞的施工技术和施工质量控制.docx
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引水隧洞的施工技术和施工质量控制
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引水隧洞的施工技术和施工质量控制
前言..........................................................................................................................2
第一章工程概况..........................................................................................................................2
第二章施工前期准备与施工程序............................................................................................2
第三章引水隧洞初期支护措施..................................................................................4
第四章特殊地质段的支护施工.................................................................................................9
第五章施工质量控制措施......................................................................................................10
第六章隧洞开挖过程中可能出现的工程危险及预防、处理措施...................................12
参考文献.....................................................................................................................................16
专业资料．
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前言
目前，随着我国水利工程建设的快速发展，引水隧洞施工在水利工程中所占比重迅速增加，本报告结合广西凌云那力水电站工程引水隧洞施工实例探论引水隧洞合理的施工技术、施工质量控制及施工安全措施等问题，总结引水隧洞合理的施工工艺和施工质量控制措施。
第一章工程概况
凌云那力水电站位于广西省百色市凌云县，是澄碧河流域规划10个梯级电站的第五个梯级电站，为径流引水式电站，装机容量为8000千瓦，总投资5600多万元，工程设计年平均发电量为3558．91万千瓦时。
那力水电站引水隧洞全长4916m，城门型断面。
隧洞的地质主要为三迭系中统、第四纪。
即围岩主要为泥岩、砂岩、岩性属软～中硬岩石，部分岩石强、弱风化严重，节理裂隙发育，洞轴线与岩层走向夹角较小。
岩体主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩，水文地质主要以裂隙水为主和自然降雨。
第二章施工前期准备与施工程序
1.引水隧洞施工准备阶段的主要工作有:
（1）业主向施工方移交测量基准点，并督促其复核；
（2）查验施工方测量人员资质和测量仪器检验记录；（3）审核施工方建立的施工加密控制网质量；（4）督促施工方进行施工区的施工加密控制网的测设工作；（5）施工监理测量进度计划；（6）测点埋设保护措施；（7）确定测量监理主要技术指标；（8）确定施工测量质量主要精度指标。
由于引水隧洞的地质复杂，在施工过程中要开挖与支护间隙进行，不宜冒进。
系统锚杆及喷混凝土施工贯穿全部开挖工作面，同时随机锚杆及喷混凝土施工也要紧跟掌子面。
必要超前锚杆也要施工。
因此施工工序要讲求精心、科学安排，各工序要立体、平面多种施工。
一般而言，引水隧洞施工总体工艺流程如下：
专业资料．
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．施工程序及方法2暗涵、隧洞1#7个工作面（隧洞进口、支洞、1暗涵、2根据那力水电站的引水隧洞和特点，在出口）争取同时施工，每次开挖、锚杆、喷砼等工序可进行平行流水作业，每排炮的进尺可根据引水隧洞的地质情况调整，并及时跟进喷锚支护。
施工方法
（1）
在引水隧洞的开挖，用正台阶法和全断面法，进行开挖施工。
在引水隧洞的Ⅳ～Ⅴ类围岩，采用正台阶法开挖。
在引水隧洞的Ⅱ～Ⅲ类围岩，采用全断面开挖。
（2）施工工艺流程
钻锚杆孔测量放样
造孔
装药、联线、起爆
通风、散烟专业资料．
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人工或机械安全撬挖
锚杆安装出碴、清底
冲洗岩面
喷砼
，（即采用导向空孔）中间采用松动爆破。
）（i在Ⅳ～Ⅴ类围岩采用正台阶开挖，轮廓线采用预裂爆破）在Ⅱ～Ⅲ类围岩中采用全断面开挖，那力水电站引水隧洞的岩性主要为砂岩、页岩及泥岩等岩（ii全断面的爆破而泥岩等为次坚岩，依据此地质可采用全断面开挖。
石组成其中普坚岩占的比例较大，说明：
，，排距为2m孔距40cm,孔深为4m型（即楔形）掏槽方式（斜眼掏槽）①掏槽孔设计说明:
采用V,型气腿风钻施工，装药结构采用加大药量，YT-28孔数为从底板开始对称布置12个掏槽孔，采用线装药密度为0.7kg/m。
，采用相对掏槽孔为梅花型布置，且斜线慢慢修正的75cm排距为②辅助孔说明：
孔距80cm,60～布眼形式，孔深为3.5m，装药相对掏槽少一些，线装药密度为。
0.57kg/m岩石乳,3m:
采用不藕合装药及不连续且用导爆索连线用265cm:
55:
③光爆孔说明孔距采用～孔深#,,化炸药,炮孔用炸药纸皮箱填塞掏槽辅助孔不填塞线装药密度为0.27kg/m。
爆破参数表
名称
孔数）
个（
孔深）（m
线装药数（）kg/m
装药量孔（kg/）
单响药量（kg）
专业资料．
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光爆
26
3
0.27
0.6
114.8
辅助
45
3.5
0.57
2.0
掏槽
24
4
0.7
2.4
（iii）出碴采用扒碴机及侧卸式装载机（柳工50）及小型反铲（玉柴YC85）和汽车联合出碴，洞碴弃至指定的弃碴场。
同时，由于洞室较长，每隔250m设一处回车洞（宽度、长度、高度由现场监理工程师定）。
第三章引水隧洞初期支护措施
引水隧洞支护施工措施：
引水隧洞的初期支护形式有砂浆锚杆、地下管式注浆锚杆、地下自进式锚杆、管棚、钢支撑、格栅钢架及网喷砼和超前灌浆等支护形式。
综合上述的支护形式,要以“新奥法”理论为原则，即开挖必须采用控制爆破技术，中心有效掏槽,为辅助孔和周边孔创造良好的临空面，降低爆破对岩体的震动影响，周边采用光面爆破，确保壁面平整,为喷锚等支护创造良好的工作条件。
开挖后及早进行初期支护,适时进行二期支护，通过施工监控测量得到的数据反馈于施工之中，据此调整施工程序、开挖方式、支护形式或支护参数，以确保围岩稳定和施工安全。
若引水隧洞的围岩为Ⅱ、Ⅲ类岩石的情况，应采用喷、网、锚支护形式，若引水隧洞的围岩为Ⅳ.Ⅴ类岩石的情况，应采用管棚、钢支撑、格栅钢架及网喷砼支护形式，必要时可进行超前灌浆预支护形式。
1.挂网喷砼施工
采用混凝土喷射机施工，洞外现场拌制砼料，运至工作面后分层施喷。
（1）施工工艺流程
岩面冲洗准备标度厚砼喷置设
专业资料．
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否
验收合格
是
验收
射机喷喷
拌制喷砼
取样试验
（2）配合比在保证喷砼性能指标的并应符合施工图纸要求，喷射砼的配合比通过室内试验和现场试验确定，喷砼的初凝和终凝时间应满足尽量减少水泥和水的用量，速凝剂的掺量通过现场试验确定，前提下，设计和现场喷射工艺的要求。
3（）喷砼的准备工作作业面应在喷射前对喷射面进行检查，如果有渗水应先将排水系统安装完毕后与岩面一起验收，风、水管路和电线等进行全面检查和,具有良好的通风和充足的照明设施。
在喷射前对施工机械设备试运行。
（4）砼喷射施工方法及要求只在监理工程师对即将喷射砼的表面进行检查和批准后，才能开始永久砼喷射作业。
（i）喷射作业前，应对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。
ii（）喷射作业应分段、分片进行。
以上且初喷表面已iii（）喷砼按1h次喷射至设计厚度，进行二层喷射时，若上层终凝间隔1~2蒙上粉尘时，受喷面应用高压风水清洗干净。
）喷射施工时，喷枪口的加水压力要满足施工加水量的要求，喷嘴至岩面的垂直距离宜为（iv，喷嘴应按螺旋形轨迹一圈压半圈的方向沿横向移动，层层喷射，确保厚度，使混凝土0.6~1.2m专业资料．
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均匀密实、表面平整，喷嘴与喷射面尽量保持垂直，以减少回弹，确保砼的质量；料斗内的混合料应保持足够的存料，以保证施工作业时间，喷射机连续均匀地供料；喷层厚度应均匀，砼表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移溜淌现象。
（5）网（或钢丝网）喷施工
（i）钢筋网沿开挖面铺设，尽量贴近岩面，为避免喷射砼过程中钢筋网松动位移，以1.0×1.0m左右的间距用膨胀螺栓将钢筋网固定在岩面上。
（ii）钢筋网相邻部分的搭接长度为不应小于20cm或一倍网孔间距。
（iii）钢筋网的喷射砼保护层不小于50mm。
（iv）喷射砼后，立即进行检查，如发现鼓皮、剥落、强度偏低或有其它缺陷的部位，要及时以清理和修复。
局部出现较严重的质量问题，进行凿除处理，并重新喷射砼。
2.砂浆锚杆施工
（1）锚杆使用的钢筋应满足设计及规范要求。
水泥选用42.5R型新鲜普通硅酸盐水泥，砂应通过2.5mm的方孔筛,锚杆注浆的水泥砂浆配合比由业主、设计、监理或试验室确定及调整，砂浆28天龄期的抗压强度不低于20Mpa。
（2）工艺流程
采用手风钻钻孔，锚杆注浆机注浆，人工安装锚杆，其工艺流程见如下框图。
浆液制备
清孔、验孔施工准备
钻孔
锚杆加工、运输
孔内注安装锚拉拔试孔口封堵专业资料．
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（3）工艺方法
（i）孔位放样：
锚杆孔位由测量工配合值班技术员按设计图纸布孔，或根据现场监理工程师的指示布孔，孔位偏差应小于10cm。
（ii）钻孔、吹洗孔：
锚杆孔采用手风钻造孔，造孔深度应满足设计要求，造孔完毕后，采用高压风吹孔。
（iii）安装锚杆、注浆：
锚杆在钢筋加工厂加工，运至施工现场，人工安插锚杆，砂浆由现场拌制，VH4.8型锚杆注浆机注浆。
注浆完毕后，在浆液凝固前不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载于锚杆。
（iv）拉拔试验：
当锚杆砂浆达到设计强度后，会同监理工程师对锚杆进行现场拉拔试验。
3.管式锚杆（管棚）
（1）管式锚杆施工法是隧洞开挖施工中用以防止掌子面坍塌并限制围岩变形的一种预支护手段,其主要原理是在隧道开挖之前,沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位水平铺设钢管,并可以通过钢管向围岩注浆,对管棚周围的围岩进行加固,使管棚成为隧道后续开挖的防护伞（棚）,达到安全施工的目的。
（i）管棚法施工原理
利用简支梁作用的原理。
由于管棚的直径大、刚度大,同时又是较密排布置,当钢管两端支撑梁的刚度达到足够大后,开挖引起的变形量非常小,这时候管棚就相当于一道简支梁,阻隔隧道开挖时释放应力对围岩的作用。
利用水泥浆液的流动性和围岩的裂缝或孔隙,使注入的水泥浆液能与土体进行粘合而形成一种类似混凝土的固结体,从而起到加固围岩土体的功能,对于含水较小的地层还能起到一定的止水效果。
（ii）施工的工艺流程为：
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（引水隧洞管棚尺锚杆孔位由测量工程师配合现场工程师按设计要求布孔，根据设计图纸的要求，管式锚杆采用手风寸参数主要包括管棚的长度、钢管直径、钢管壁厚及隧洞内工作室的尺寸参数）水泥普通硅酸盐0.8MPa~1.2MPa,引水隧洞管棚注浆压力为钻造孔，人工安插锚杆，注浆机注浆。
注浆量根据管棚管径和管棚长度确定。
注浆结,：
1配制浆液配比按0.8：
1或1酸PO32.5MP,
以增强钢管的刚度和强度。
砂浆填充,束用M20
）管棚法施工作用（iii确保隧道施工安全。
在隧洞穿,,加固隧洞围岩提高围岩土体强度,提高开挖线拱部土体承载力管棚的这种作用比较明显。
该法还能控制地表越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时,
防止已管棚的作用主要就是控制地表沉降,沉降，在隧洞穿越线路、下穿已有建筑物、构筑物等时,
保证隧洞确保已有线路、建筑物和构筑物的安全,有线路、建筑物和构筑物因隧道开挖而遭到破坏,
开挖的顺利进行。
）超前管棚施工（2引水隧洞在Ⅳ、Ⅴ类围岩施工时，采用正台阶法施工，主要措施就是用超前管棚预注浆，超前管）采用手风钻钻孔，人工在平台车上安装钢管，注浆机灌6m,长度42棚（φ的钢管，环间距50cm
0.4Mpa0.2Mpa逐渐加大，当达到0.2~0.4Mpa注水泥（砂）浆，注浆压力为，现场施工时压力由15min才可结束注浆。
后，必须稳压施工工艺流程见如下框图所示钢管加工
孔口封堵孔内注浆施工准备钻孔清孔安插钢管
专业资料．
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4.超前灌浆施工
在引水隧洞的断层破碎带，岩层破碎、裂隙密集区域，不整合接触带区域，强弱风化及第四纪地层区域等不良地质段，特别是在进、出口段及中段的暗涵处，由设计、监理现场确定。
防止引水隧洞塌方和冒顶。
首先由测量工程师按照设计说明进行灌孔放样，灌浆用的各种浆液就地拌制，由砂浆泵输运至工作面。
施工方法如下：
（1）钻孔：
用100B及地质钻进行钻孔，按孔径Φ65，深度（现场定）进行造孔。
（2）灌浆孔冲洗：
采用风、水联合冲洗。
冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，采用1Mpa。
（3）压水试验：
压水试验应在裂隙冲洗后，灌浆前24h内进行，选择在代表性的孔作单点压水试验，其孔数不少于总灌浆孔数的5%，其它孔灌前进行简易压水。
灌浆压水孔的孔径及孔数可由施工方技术人员指定，但必须报送监理工程师和质检人员签字认可。
简易压水试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行，压力为80%的灌浆压力，在0.3~1.0Mpa之间时采用0.3Mpa，压力超过1Mpa时，采用1Mpa。
压水20min，每5min测读一次压水流量，取最后一次的流量作为计算流量，其成果以透水率表示。
（4）灌浆材料：
采用水泥水玻璃双浆液或水泥加4%的水玻璃的单浆液。
（5）水灰比：
水泥浆的水灰的采用3：
1，2：
1，1：
1，0.6:
1,0.5:
1五个比级，开灌水灰比为3：
1。
灌浆过程中严格控制水灰比，定时测定浆液的密度。
灌浆浆液应由稀到浓变换，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。
当某一比级浆液注入量已达300升以上，或灌浆时间已达1h而灌浆压力和注入率均无明显改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可跳级变浓。
（6）灌浆压力：
按设计要求：
灌浆压力以回浆管压力表中值控制，资料整理分析须换算成全压力。
（7）灌浆过程中，灌浆压力或者耗浆量突然增大，应立即查明原因，需及时采取相应的措施，并及专业资料．
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时报告监理工程师和质检人员或遵照监理工程师指令进行。
（8）灌浆过程中，如发现冒浆、漏浆，可采用嵌缝表面封堵、降压、浓浆、限量、间歇灌注等方法处理，并报告监理工程师或遵照监理工程师指令进行。
（9）灌浆过程中，若发生窜孔，条件允许可采取两孔并灌，若还有窜孔，应将被窜孔堵孔，待已灌孔结束后，及时将被堵孔进行冲洗，若冲洗不好，可重新扫孔，进行正常灌浆。
（10）固结灌浆孔在灌浆时，灌浆工作应连续进行，因停水、停电或其它原因中断时，应尽早恢复灌浆，恢复后，注入率较中断前减少很多，并且很快停止耗浆，应及时报告监理工程师，并按监理工程师指令进行处理。
（11）结束标准：
在设计压力下，当注入率单孔不大于0.4L/min，连续灌注30min后，即可结束灌浆。
灌浆过程中，如发现回浆变浓，改用回浓前水灰比的新浆进行灌注，若连续回浓，需连续注30min方可结束灌浆。
在灌浆中断情况，待凝孔段的灌浆孔、全孔灌浆结束后，应进行全孔复灌并达到上述要求时才可结束灌浆。
（12）封孔：
对于预埋（引）管的灌浆孔，在灌浆正常结束后，全孔灌浆结束后直接进行机械封孔。
采用0.5:
1的浓浆替换孔内稀浆，当回浆管排出0.5:
1的浓浆后封闭孔口，作闭浆孔封孔。
第四章特殊地质段的支护施工
那力水电站引水隧洞各个洞口段的掌子面岩石主要为泥岩、砂岩等强风化岩属Ⅳ、Ⅴ类，地质情况极差，且与成洞轴线与岩层走向非常接近，成洞较为困难，是该工程的施工难点。
根据以往类似工程在强风化砂岩、泥岩施工的成功经验，即弱爆破、少药量、多循环、强支护和采取超前小管棚预注浆、正台阶开挖、网喷加锚杆、钢拱架、一次支护的方法开挖。
引水隧洞开挖施工方案表
项目
工程部位
施工方案
备注
超前支护
开挖
一次支护
施工监测
专业资料．
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引水隧洞开挖
洞身Ⅴ类围岩
超前导管棚（环间距50cm）预注浆
上部：
先顶后边墙，留台阶，强支护跟进；短进尺，以风钻为主，每个循环开挖进尺控制在1m以下。
下部：
在上部开挖支护稳定成型进行，用手风钻开挖，强支护。
开挖后立即施工锚杆、钢拱架、挂网喷砼等强支护，必要施工二次衬砌
加密进行监控测量、及时反馈信息以指导施工
主要洞段在进口洞段
洞身Ⅳ类围岩
超前管棚（环间距50cm）锚杆
上部：
顶部超前、扩挖跟进、短进尺、小药量、弱爆破、开挖控制在2m以下。
下部：
一次成型、用风钻开挖、强支护。
开挖后立即施工锚杆钢拱架、挂网、喷砼等强支护
同上
同上
洞身Ⅲ类围岩
视情况作超前锚杆
可视情况用台阶法，也可用全断面3m。
一次开挖成型每次进尺
顶拱危石应及时支护、其余支护跟进。
加强监测
主要洞段
洞身Ⅱ类围岩
可不用
全断面开挖一次成型
支护紧跟开挖面
注意监测
少量洞段
第五章施工质量控制措施
作业队应严格按照施工图纸、施工措施及相关技术条款进行作业，实行定人、定点、定岗施工。
施工现场设置标志牌，标明施工段桩号、施工组、施工配合比、现场施工技术及行政负责人，接受全专业资料．
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方位、全过程的监督。
整个施工作业过程应贯彻工前交底、工中检查、工后验收的“一条龙”操作管理方法，切实保证标准化作业。
施工过程中要坚持“班组初检、作业队复检、技术部质检工程师终检”的“三检”制度。
在三检合格的情况下有由质检工程师将检验结果呈交监理工程师，验收合格，监理工程师在验收单上签字，由经理部备案后方可进行下一工序的施工作业，严格进行质量管理和控制，将质量控制层层落实到整个施工过程。
1.工程测量控制措施
（1）所有测量设备必须检验合格后才能使用。
严格按照设计图纸放样，建立校审制度、每次放样的点位都须经校核、审核后才能交付使用。
（2）由于隧洞内空气湿度大，必须特别注意仪器的防护，以免影响测设精度。
对所埋设测点必须设置标志并注意保护，并设置备用测点。
2.开挖质量控制措施
引水隧洞长度较长，地质情况复杂，施工中一定要加强地质观测，不断调整优化爆破参数，最大限度地减少超挖，不允许欠挖以及减少振动影响。
在开挖过程中要遵行“重地质，弱爆破、早封闭、勤测量”的施工方针，在此基础上要合理选择爆破参数。
爆破参数的合理选择是控制开挖质量的重要环节，施工时应根据拟定的爆破参数进行工艺性爆破的实验，从而总结出适合各个开挖工作面的爆破参数，用于指导各作业面的施工，在每个爆破循环均应绘出爆破参数施工图以便调整，始终保持每个循环的爆破作业的单耗控制在最优范围内。
对于钻孔环节应严格控制钻进的孔深、孔的倾角度，保证孔口施工在设计开挖轮廓线上，孔底落在拟定面上。
为达到以上要求，必须做到定人定孔定钻，严格实施工艺控制，以确保钻孔精度。
对于光爆孔，要求做到孔径间距相等，孔向互相平行，孔底处于同一平面上。
特殊要求控制的孔要求做到边钻孔边检测，不合格的孔补钻，严禁在不合格的孔中装药放炮，不专业资料．
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合格的孔在爆破前封堵。
装药是控制开挖质量的最后环节，要确保装药质量达到爆破参数要求的标准，装药前对各钻孔进行认真清理，以确保设计孔深。
在进行光爆孔药卷安装时，须采用竹片间距绑药，确保药卷位于孔的中心线上，确保达到设计效果，现场值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，周边孔偏差不得大于5cm/m，爆破孔偏差不得大于10cm，减少超挖，不允许欠挖。
3.喷砼质量检验
（1）喷砼施工的位置、面积、厚度等均应符合施工图纸的规定，喷砼必须采用符合有关标准和技术规范要求的砂、石、水泥，认真做好喷砼的配合比设计，通过试验确定合理的设计参数，并征得监理工程师的同意。
（2）喷砼施工前，必须对所喷部位进行冲洗，预埋规定长度的标志钢筋以量测厚度。
（3）喷射施工时，喷嘴应按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式沿横向移动，层层喷射，确保厚度，使砼均匀密实，表面平整，喷嘴与喷射面尽量保持垂直，枪口距岩面0.7~1.0m，以减少回弹，确保喷砼的质量。
4.锚杆（管棚）施工质量措施
（1）锚杆（管棚）材质检验：
每批锚杆材料均应附有生产厂家的质量证明书，且三证齐全，并按施工图纸规定的材质标准及技术规范标准以及监理工程师指示的抽检数量检验锚杆（管棚）性能。
（2）注浆密实度试验：
选取与现场锚杆直径和长度一致，孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管（钢管），采用现场所用的材料和配合比拌制砂浆，并按现场施工工艺进行注浆，养护7天后剖管检查密实度，并将试验结果报送监理审批。
（3）按监理工程师指示的抽检范围和数量，对锚杆孔（管棚）的钻孔规格（孔径、深度和倾斜度）进行抽查并作好记录。
（4）拉拔试验：
对锚杆按作业分区每300根中抽查三根进行抗拉拔力试验，并作好现场记录。
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5）灌浆质量保证措施
（1）灌浆工程质量隐蔽工程，必须由有经验、经过专门技术培训并考试合格的人员上岗操作。
（2）由有经验的专业工程师负责本项目的施工，建立施工质量检查机构，每班均有技术员现场值班监督检查，执行“三检制度”，按设计要求、技术规范、监理工程师的指示进行施工，上一道工序未完成并检验后，下一道工序不得施工，使每道工序都处在质量受控状态，每道工序都符合质量要求。
（3）灌浆设备、管路、压力表等都必须检查完好并满足的要求。
（4）各种灌浆材料确认合格后，经监理工程师批准后方可使用。
（5）在预埋灌浆管时，由灌浆队技术员按设计图纸，配合砼施工队进行准确埋设并固定好。
（6）灌浆过程中，如遇中断灌浆，必须采取补救措施，做好冲洗工作。
（7）控制好浆液成品的使用时间，不得超过规定使用时间。
（8）施工中
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