超前灌浆止水.docx
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超前灌浆止水
石兜水库除险加固改造工程C1标段
隧
洞
超
前
灌
浆
止
水
方
案
编制：
审批：
审核：
中国水利水电第十六工程局有限公司
2012年4月30日
1工程概况
2灌浆设计方案及施工
2.1止水灌浆工艺的确定
2.2超前灌浆
2.2.1钻孔布置及工程量
2.2.2钻孔、钻孔冲洗
2.2.3灌浆材料、灌浆设备和制浆
2.2.4灌浆施工
3投入人员、设备及计划工期
4安全质量保证措施
4.1施工质量控制
4.2安全文明施工
1工程概况
石兜水库除险加固改造工程C1标段进水口主洞施工至引0+760时洞内掌子面多处线流状出水，水量达涌水状，经量测出水量约2200L/min，开挖后因水流量大，围岩地质条件明显变差，现已无法进行喷射混凝土施工及开挖作业。
五方会议定为超前小导管注浆及钢拱架支护。
地层岩性为花岗质片麻岩，洞室围岩呈全～强风化。
岩体较破碎，加之山体常年地表水，对洞室稳定影响较大，全强风化岩岩体透水率为19Lu，属中等透水。
洞室开挖过程中可能出现涌水现象。
经过多方研究及参照地质剖面图得出该段有一含水破碎带，施工过程中可能出现突涌水现象。
为保证施工安全和洞室稳定，经业主、监理、设计、地质施工方共同决定：
在桩号引0＋760处向开挖方向进行超前灌浆止水工作，封堵前方地下水，为开挖创造条件，为后续施工及支护参数提供依据。
2灌浆设计方案及施工
2.1止水灌浆工艺的确定
2.1.1指导思想
凭借以往的施工经验经现场实际试验，单纯的注浆封堵容易造成局部水压力增大，这直接加剧了水层向注浆薄弱处扩散渗透的趋势，无形中提升了施工难度。
本工程拟尝试采用“排、堵”结合、双管齐下的方法进行注浆止水。
2.1.2注浆工艺选择
1）排水作业
1）首先在引0+740处砌筑一挡水墙（60*60），在墙内侧设置一集水坑抽水，以便保持前方工作面不积水。
2）对现掌子面及径向灌浆部位进行挂网喷锚封闭，喷锚厚度掌子面应不小于20cm。
3）在掌子面现有出水点安放40mm钢管，并设置高压闸阀，后接软管引水至挡水墙外。
2）注浆止水作业
将具有一定压力的超细水泥—水玻璃浆液，通过岩层间的孔隙强行注入岩层中，起到挤密和充填作用，迫使岩层孔隙内的部分或大部分水和空气排出，从而加快岩层的固结稳定，阻止或控制水流通过。
浆液注入地层后，水玻璃及配料可与岩层中碳酸钙起化学反应，生成硅胶；水泥与岩层缝隙中细小颗粒及填充物胶结。
同时，水玻璃及配料可促使水泥早凝避免沉淀、析水、保证浆液和易性、可注性。
2.2超前灌浆
2.2.1钻孔布置及工程量
根据现有掌子面地质情况，为了达到止水目的，本次超前灌浆在主洞掌子面四周轮廓线上布置注浆孔，I序孔孔距为1.5m，孔深为3.0m,II序孔距为1.5m,孔深为3.0m,与I序孔呈梅花形布置。
注浆孔向外倾斜，与洞壁夹角为15°。
灌浆顺序为先I序孔后II序孔，钻孔分两序进行。
如下图
2.2.2钻孔、钻孔冲洗
a）钻孔说明
（1）根据本工程的特点，钻孔采用YT28钻机。
（2）使用的钻孔冲洗和压水试验设备，水泵的工作压力按要求选定，并保证在所有压力下都有足够的供水量，保证压力稳定、出水均匀、工作可靠。
（3）施工过程中准备足够的流量计、压力表、压力软管、供水管及阀门等备品。
（4）钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等严格按监理部批准的方案执行。
（5）在钻孔过程中，采取措施控制孔斜，使其符合规范规定。
（6）钻孔结束，经监理工程师检查验收合格后，进行下一步操作。
b）钻孔
（1）超前预注浆孔按设计孔位开孔，偏差不小于10cm，因故变更孔位应征得监理工程师同意，并记录实际孔位。
（2）用型钢搭设钻机安装平台，并将钻机按设计孔斜固定平稳
牢固；所有灌浆孔均镶铸孔口管，其规格为Φ40mm普通钢管，长度为3.0m。
管顶端焊接封闭，管壁进行钻孔，采用缠麻和药卷锚固剂固定，不大于0.5MPa低压注浆加固。
（3）第一个钻孔目的为探明前方出水量，以及根据进尺快慢初步判断岩石的完整性及风化程度，因此采取分段钻进的方法；
施钻按灌浆程序，分序分段进行。
出水量大于30L/min时，停止钻进，进行灌浆处理。
（4）施工中一旦发现钻孔偏斜超过规定时，及时纠偏；纠偏无效时，按监理工程师的指示报废原孔后，重新钻孔。
c）检查孔的钻孔
所有灌浆孔按规范要求灌浆结束后，根据灌浆数据、各孔出水量及钻孔进尺快慢情况综合分析后，由监理工程师决定是否打检查孔。
检查孔的布置由监理工程师确定后按规范要求实施。
d）钻孔冲洗
（1）在灌浆前，对所有灌浆孔段进行裂隙冲洗和简易压水试验。
（2）裂隙冲洗
1）灌浆孔均进行冲洗。
冲洗采用灌浆压力的80％，压力超过0.5MPa时，采用0.5MPa。
2）裂隙冲洗应冲至回水澄清后10分钟结束，且总的时间要求，单孔不少于30min，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。
2.2.3灌浆材料、灌浆设备和制浆
a）灌浆材料
灌浆采用纯水泥浆或水泥-水玻璃双液浆。
（1）水泥。
水泥采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥，其质量满足灌浆要求。
施工过程中，对于受潮结块的水泥和出厂期超过三个月的水泥及时清场，不得使用。
（2）水玻璃。
注浆使用的水玻璃模数为2.1〜2.8，浓度51Be’。
（3）拌和用水。
抽取石兜水库水，水温及水质均符合灌浆要求。
b）灌浆设备
（1）灌浆泵使用100/100灌浆泵1台，其最大容许工作压力为10.0Mpa，排浆量能满足灌浆最大注入率的要求。
（2）根据灌浆需要1台低速浆液搅拌机。
低速浆液搅拌机为YJ－200型双层搅拌桶，能保证均匀连续地拌制浆液。
（3）灌浆管路选用高压钢丝编织胶管。
压力表和管路之间应设有隔浆装置。
（5）注浆时采用手工记录水泥用量。
其性能指标满足灌浆施工要求。
（6）所有注浆设备、仪器、仪表均始终保持工作状态正常，并应配有足够的备用设备。
电力驱动的设备保证接地良好并经确认能保证施工安全时，方可使用。
c）浆液配比
单液水泥浆：
水泥浆液的标准浓度宜为3：
1、2：
1、1：
1、0.5：
1（重量比）四个等级，每段灌注的水泥浆初始浓度宜为3：
1。
水泥—水玻璃双液浆：
水泥浆水灰比1.5:
1～1:
1，水玻璃浓度30～35Be’，水泥—水玻璃浆液体积比1:
1～1:
0.5，缓凝剂掺量1～3%，凝胶时间30秒～120秒。
d）制浆
（1）制浆材料称量误差应小于5％，水泥等固相材料使用200㎏台秤称量。
（2）浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度等参数，并做好记录。
纯水泥浆液的搅拌时间：
使用普通搅拌机时，应不少于3min，浆液在使用前应过筛，从开始制备至用完的时间宜小于4h。
2.2.4灌浆施工
超前预注浆必须严格按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）中相关规定执行。
a）施工程序
（1）施工程序。
I序孔→II序孔
（2）工艺流程。
I序孔钻孔→冲孔及压水试验→灌浆→II序孔
钻孔→冲孔及压水试验→灌浆→全孔灌浆结束→封孔。
（3）孔径：
正常注浆孔孔径为Ф40㎜。
（4）钻孔孔深必须达到设计孔深、孔底残留不得大于20cm。
（5）钻孔过程中，严格控制孔斜偏差，发现偏斜及时采取有效措施纠偏。
（6）钻孔记录，要详细完整地记录孔内情况：
如遇岩层、岩性变化，发生掉钻、塌孔、钻速变化、回水变色、失水、出水等异常情况，应详细记录。
（7）钻进结束待灌浆或灌浆结束待钻进时，孔口妥善保护。
b）灌浆
（1）各段按设计要求进行钻孔、钻孔冲洗后，进行灌浆。
（2）设计灌浆压力0.5～1.0MPa，但根据施工现场情况可以适当增加或减少灌浆压力。
（3）各注浆孔段不论透水率大小均按技术要求进行注浆，对特殊地层注浆段应采取相应的施工技术措施，有效控制灌浆量。
（4）射浆管采用4′硬质PVC管，注浆时射浆管底部距离孔底不大于0.5m。
（5）注浆应尽快达到设计压力，但对于注入率较大部位应分级升压。
（6）注浆应由稀至浓逐级变换。
灌浆的变换原则如下：
1）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。
2）当某级浆液注入量已达到300L以上，或灌浆时间已达30min，
而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应该浓一级水灰比。
3）当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
4）当岩石破碎、涌水量较大、灌浆难以结束时，可采用水泥—水玻璃浆液灌注。
c）灌浆结束标准和封孔方法
（1）超前预注浆结束条件为，注浆段在最大设计压力下，当注入率不大于0.4L/min后，继续灌注10min结束。
（2）全孔注浆结束并经监理工程师验收合格后，采用“压力灌浆封孔法”进行封孔。
d）灌浆质量检查
施工过程中严格按规范施工，并正确进行各种施工记录及数据统计，及时整理并汇兑灌浆成果，由监理工程师根据灌浆成果决定是否进行检查孔施工。
检查孔施工严格按规范进行。
3投入人员、设备及计划工期
为了保质保量快速完成本次超前灌浆任务，达到预期止浆目的，使得下步主洞开挖安全顺利进行，结合现场作业条件，承包人配置了相应的设备资源和人力资源。
见表2-1、表2-1。
表2-1 进水口主洞超前灌浆拟投入设备表
设备名称
规格型号
数量
设备状况
手工钻
YZ-28
2台
良好
灌浆泵
100/100
1台
良好
双层搅拌桶
YJ－200型
1台
良好
抽水泵
表2-2 进水口主洞超前灌浆拟投入人力资源表
名称
数量
名称
数量
技术负责人
1
安全员
1
现场施工员
1
班长
1
钻探工
4
灌浆工
6
其他
4
本次超前灌浆方案，准备工作3天，钻孔深为3m，则总计60m。
，钻、灌效率按1孔每天计算，需20天，退场3天，总计需26天。
4安全质量保证措施
4.1施工质量控制
超前灌浆为隐蔽工程，且对后续开挖施工的安全起着决定性的作用，因此，承包人高度重视本次灌浆任务的施工质量。
施工中将采用如下措施进行超前灌浆质量控制工作：
（1）施工前对各班组做好施工、质量、安全技术交底工作，技术工种持证上岗；
（2）坚持班组自检、复检和项目部终检的三检制；
（3）施工前进行灌浆材料、设备、的检验和率定，合格后投入应用。
（4）保证制浆过程中搅拌时间及水泥掺量满足设计要求。
（5）保证供浆、灌浆的连续性，中断时间不可超过规范要求。
（7）施工中射浆管距孔底不得超过0.5m。
（8）严格控制灌浆压力，保证灌浆过程中压力满足设计要求。
（9）控制灌浆结束标准，确保每段灌浆结束时间和注入率满足要求。
（10）监控封孔施工过程，确保封孔密实、不渗水。
（11）认真填写各种原始记录，做到及时、正确、清晰、完整。
4.2安全文明施工
1）施工方案必须贯彻安全第一的思想。
应根据工程特点、施工工艺、劳动组织和作业环境，对施工全过程安全生产做出预测，提出具有可行性、针对性的安全技术措施。
2）注浆施工前，项目技术负责人必须到现场，将工程概况、施工工艺、安全技术措施等情况向全体项目管理人员交底。
3）项目安全员应针对工程安全技术交底内容写出书面具体要求，并在注浆施工前向全体施工人员交底。
4）各班组每天要根据施工工艺要求和作业环境及人员状况进行班前交底，并做好记录。
5）应定期进行安全检查，了解掌握安全生产情况，调查研究生产中的不安全问题，进行改进。
6）施工人员应按操作规程使用设备机具，严禁违章操作，非专职人员不得擅自使用、拆卸和修理设备、机具。
因违章操作造成事故的，公司根据规定处以行政、经济处罚，造成严重后果构成犯罪者，由司法部门依法追究刑事责任。
施工设备、机具应定期进行安全检查，并做好检查记录，发现问题及时处理。
7）施工现场临时用电应符合现行《施工现场临时用电安全技术规范》的要求。
临时用电必须建立对现场的线路、设施的定期检查制度，并将检查检验记录存盘备查。
8）各操作人员使用各种电气设备时，必须认真执行安全操作规程，并服从电工的安全技术指导。
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