高压摆喷灌浆试验方案.docx
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高压摆喷灌浆试验方案
分类：
施工方案
编号：
021
南水北调中线一期总干渠宝丰郏县段第二施工标段
渠道摆喷灌浆试验方案
批准：
审核：
校核：
编制：
中国水利水电第八工程局有限公司
南水北调中线工程总干渠宝丰郏县段第二标项目部
二O一一年五月
渠道摆喷灌浆试验方案
一.工程概况
南水北调中线一期总干渠宝丰郏县段工程位于河南省平顶山市境内，第二标段位于宝丰县境内，桩号：
SH（3）25+759.6～SH（3）29+500，全长为3.74km，本标段内共有各类建筑物8座，其中河渠交叉2座，左岸排水1座，分水闸1座，节制闸1座，公路桥3座，其中渠道防渗处理段为SH（3）28+350.0～SH（3）28+927.5左右岸总长为1.155km。
本工程渠底板以上地层为上粘性土、下软弱膨胀岩双层结构：
上覆土层为第四系松散层，岩性主要为重粉质壤土，净肠河两岸粘性土下为卵石层，土层厚度较薄；下伏基岩为上第三系砾岩、砂岩、粘土岩及泥灰岩，厚度较厚。
场区地下水以潜水为主，局部具微承压性，主要赋存于上第三系砾岩、砂岩和泥灰岩中，部分赋存于第四系卵石层中。
砾岩、砂岩、泥灰岩渗透系数为K＝5.3×10-4～1.4×10-3cm/s，一般为中等透水，局部为弱～强透水；卵石K＝1.3×10-1cm/s，具强透水性。
各赋水岩土层富水性一般较好。
勘察期间地下水位埋深为1.5～14m，一般在渠底板以上，地下水具动态变化特征。
地下水主要接受大气降水入渗及侧向迳流补给，主要以人工开采及侧向迳流排泄。
二.编制目的
为了确保灌浆施工能达到设计要求，验证和优化灌浆参数寻求合理的施工方法，在灌浆施工前进行各个参数的试验。
根据要求进行生产性灌浆试验。
通过灌浆试验确定适合灌浆施工的技术参数和合理的施工工艺，为后续施工提供有效、可靠、经济、合理的灌浆方法。
高喷灌浆通过试验最终确定下列灌浆施工技术参数：
①孔距；②灌浆压力；③浆液浓度；
提升速度，及其他灌浆参数。
三.编制依据
（1）《总干渠宝丰至郏县段（第2标段）渠道卵石地基处理图》；
（2）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）；
（3）《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL25-92）；
（4）《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-89）；
（5）《水利水电工程渠道喷射灌浆技术规范》（DL/5200-2004）。
四.试验部位及围井布置
4.1试验部位
本次高喷灌浆生产性试验部位拟布置在净肠河倒虹吸进口SH（3）28+927.5处，
左右岸各布置一个围井，1#围井布置左岸，2#围井布置右岸。
4.2围井布置
1#围井间距1.0m，2#围井间距0.8m，孔深4.0m，如下图布置所示。
摆喷角度120°。
五.试验准备
5.1场地布置
（1）在工作面处摆设2台3.5m3空气压缩机集中供风；
（2）水、电沿用混凝土浇筑所用的供水、供电系统；
（3）每个工作面的污水使用污水泵抽至沉淀池集中处理；
（4）在试验部位附件搭设1个3×3m制浆平台。
5.2试验材料
（1）水泥
渠道喷射浆液应采用普通硅酸盐水泥拌制，水泥强度等级应不低于42.5级。
质量符合GB175的规定，不得使用过期的和受潮结块的水泥。
（2）水
渠道喷射浆液拌和用的水质应按中国标准JGJ63—2006的规定执行。
（3）掺和料
为减缓水泥浆液沉淀速度，根据施工需要，可在硅酸盐水泥中添加3%水泥重量的膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠。
膨润土的细度应为200目。
（4）外加剂
各种外加剂的质量应符合中国标准DL/T5100—1999的有关规定，其掺量应通过室内试验和现场试验确定。
（6）ø48脚手架钢管2T，扣件50个，竹跳板50m2。
5.3试验设备
高喷灌浆主要配置设备表
序号
设备名称
型号
功率
备注
1
渠道旋喷钻喷一体机
PH-5D
40KW
2
渠道浆泵
XPB-90D
90KW
3
空压机
LG-6/8
30KW
4
潜水泵
QY15-26-2.2
2.2KW
5
电焊机
30KYA
17KW
六.灌浆试验
6.1施工程序
采用三管法渠道摆喷灌浆方法施工。
高喷灌浆钻喷施工分二序进行，先导孔→分二序成孔→高喷成墙→墙体厚度和注水试验检查，相邻孔施工间隔时间不少于24小时。
6.2参数选择
高喷灌浆生产性试验根据不同的孔距按照如下参数表进行试验，经试验完成后进行检查选择最优施工参数。
1#围井采用孔距为1.0m参数进行试验，2#围井采用孔距0.8m参数进行试验。
采用三重管定向摆喷的喷射方法。
渠道水嘴为直线双喷嘴（180°夹角），按设计摆喷方向进行喷射灌浆。
摆喷墙体采用折线搭接型式，
高喷灌浆参数表
参数及条件
数值
参数及条件
数值
水
压力（MPa）
35~40
气
压力（MPa）
0.6~0.8
流量（L/min）
70~80
流量（m3/min）
0.8~1.2
喷嘴数量（个）
2
气嘴数量（个）
2
喷嘴直径（mm）
1.7～1.90
环状间隙（mm）
1.0～1.5
浆
压力（MPa）
0.6~1.0
提升速度V
（cm/min）
粉土层
10~12
流量（L/min）
60~80
砾石层
8~10
密度（g/cm3）
1.5~1.7
孔距
1#围井
1.0m
浆嘴数量（个）
2
2#围井
0.8m
浆嘴直径（mm）
6～12
旋转速度（r/min）
5～20
回浆密度（g/cm3）
≥1.4
6.3工艺流程
高喷灌浆工艺流程见下框图。
6.4施工方法
6.4.1施工准备
（1）对施工场地进行平整，对低洼和表部松散部位回填、夯实和加固，以满足施工机械行走的需要。
（2）施工场地布置应进行全面规划，开挖排浆沟和集浆池，作好冒浆排放措施和环境保护措施。
（3）测量放样：
根据设计桩位布置及现场控制点，由技术人员现场放出具体孔位并明确标识，孔位中心偏差不大于5cm。
（4）水、电、气及制浆系统等布置于施工前完成。
（5）灌浆试验，为保证高喷灌浆铁顺利进行，应在现场布置试验孔，以获得较好的灌浆参数。
6.4.2造孔
（1）调整钻机呈水平状态，稳固后方可开孔。
开孔孔位与设计孔位的偏差不大于5cm。
（2）钻孔直径：
开孔孔径φ130mm，终孔孔径φ110mm。
（3）孔深：
灌浆孔超出砂砾石层以下50cm。
（4）采用跟管钻进直接到设计孔深，起钻后注入护壁泥浆，用拔管机拔出套管并保护好孔口，防止异物掉入孔内，钻孔分Ⅰ、Ⅱ两个次序进行。
（5）钻孔完成后进行孔斜和孔深测量，由质检人员进行工序验收，检测孔深达到设计要求、孔底偏斜率≤1.5%以后方可终孔，钻孔终孔验收合格后，对孔口妥善保护。
6.4.3高喷灌浆
（1）高喷台车就位：
使用液压步履装置使高喷台车的井口装置对准孔口，然后升降液压支腿调平台车，并进行试喷检查，各管路及机械正常，各参数均达到要求后方可下入喷管。
（2）喷具入孔：
卷扬机起吊喷具（导流器、喷管、喷头及浆气胶管）通过井口对准孔位中心，将喷管及喷头放入孔内直至孔底，当孔深超15m，需分数次入孔，接头密封处要特别检查，防止漏浆。
（3）制浆：
采高速搅拌机制浆时，搅拌时间不低于30S；采用普通搅拌机时应不少于90s，水泥浆自制备至用完时间不应超过4h。
用比重称或比重计测量浆液比重，符合要求后，经过滤网对浆液进行过滤后存在1m3的贮浆桶中，进行喷灌施工。
采用二重管法喷射注浆的水灰比为1：
1～1.5：
1；采用三重管法喷射注浆的水灰比为1：
1。
（1.4g/cm3～1.37g/cm3），有特殊要求时可掺入下列掺合料：
膨胀土或塑性指标不小于14的黏性土，以及最大粒径不大于2mm的质地坚硬的天然砂或人工砂。
当施工中浆液密度超出上述指标时，应立即停止喷注，并调整至上述正常范围后，方可继续喷射。
（4）喷射提升：
先开动泥浆泵供浆，然后开动渠道水泵喷射，再开动空压机供气，静喷约30s，检查各参数均符合设计要求后按拟定的参数开始摆动提升，在离设计墙顶高程1.0m时放慢提升速度，到达设计墙顶后静喷30s。
（5）孔口回填：
喷射灌浆结束后，关闭渠道水及气，继续往孔内送水泥浆液，直至孔口浆液下降不明显时，结束供浆。
（6）机具清洗：
每喷射完一孔后，用清水冲洗机具及喷管喷头，以免管路堵塞。
（7）成墙施工：
高喷灌浆作业分两序进行，单孔喷射作业连续进行，相邻Ⅰ、Ⅱ序孔的作业时间间隔为12~72h。
施工时根据现场施工情况调整同序孔的施工次序。
如施工间隔时间过长，采取提高喷射压力，降低提升速度等措施处理，确保Ⅰ、Ⅱ序墙体的可靠搭接。
（8）高喷灌浆施工采用自下而上的方式进行，喷射管的起喷深度应设计孔底高程以下0.5～1m。
注浆过程中应达到：
渠道注浆设备的额定压力和注浆量应符合要求，并确保管路系统的畅通和密封。
风、水、浆均应连续输送，水泥浆液的渠道喷射作业不得停喷或中断。
二重管机具试运转时的空压机风压保持0.7MPa，并与泵压保持20土2MPa浆液射流同轴喷射；三重管机具试运转时的渠道水泵压力保持20土2MPa，空压机风压保持0.7MPa，泥浆泵泵压保持2MPa，同轴喷射。
七.灌浆注意事项
（1）地面试喷、定向：
高喷台车就位并对准孔口后，为了直观检查渠道系统的完好性以及是否能够满足使用要求，首先应进行地面试喷。
同时，通过调整液压转盘的角度，使渠道喷射流对准设计轴线方向。
方向应经过质检员的校核。
（2）开喷：
喷管钻（下）至指定深度后，拌制水泥浆液，即可供浆、供风、供水开喷。
待各压力参数和流量参数均达到要求，且孔口已返出浆液时，即可按既定的提升速度进行定向摆喷喷射灌浆。
（3）高喷灌浆保持全孔连续一次作业。
作业中因拆卸喷射管而停顿后，重复高喷灌浆长度不小于0.2m。
（4）装、卸喷射管时，采取措施密封、加快装卸动作以防止喷嘴堵塞。
（5）在高喷灌浆过程中，出现压力骤降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常，甚至不返浆等情况时，查明原因后及时处理。
（6）当孔内出现严重漏浆，拟采取以下措施进行处理：
停止提升喷射管；降低喷水压力、流量进行原地灌浆；喷射水流中掺加速凝剂；加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆；向孔内冲填砂土等堵漏材料。
（7）供浆正常情况下，孔口回浆密度变小、不能满足设计要求时，拟采取加大进浆密度或进浆量的措施予以处理。
（8）如高喷灌浆发生串浆，则首先填堵被串孔，继续串浆孔的高喷灌浆；待其结束后，尽快进行被串孔的扫孔、喷射或继续钻进。
（9）高喷灌浆因故中断后恢复施工时，重复高喷灌浆长度不少于0.3ｍ。
（10）高喷灌浆结束后，充分利用孔口回浆或水泥浆液对已完成孔进行及时回灌，直至浆液面不下降为止。
（11）施工中将如实记录高喷灌浆各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理等。
八.质量检查和验收
高喷墙体质量检查在成墙7天后进行围井检查和14天后采用开挖检查。
（1）开挖检查：
每处槽坑长3～5m、深2.5～4.0m，采用人工开挖，对开挖揭露情况作描述并拍照。
（2）围井检查：
围井的开挖深度要求开挖到高喷墙底以上2m位置，围井底部采用水泥浆进行封闭。
围井采用注水试验计算渗透系数，渗透系数按照附录计算公式进行，根据渗透系数分析防渗效果。
（3）围井检查坑在检测结束后按监理人要求及时回填密实。
（4）根据检查情况，选择最优施工进行施工生产。
（5）高喷灌浆渗透系数计算公式：
K=2Qt/L*（H+h0）（H-h0）
式中：
K—渗透系数，m/d；
Q—稳定流量，m3/d；
t—高喷墙厚度，m；
L—围井周边高喷墙轴线长度，m；
H—围井内试验水位至井底的深度，m；
h0—地下水位至井底的深度，m。
九.特殊情况处理
（1）喷射中断
在喷射过程中，因故中断，中断时间超过30分钟，准确记录中断位置，复喷时，将喷管下入中断处以下50cm复喷搭接；如喷管下不到位，扫孔直至搭接部位以下至少50cm。
（2）若地层中空隙较大，孔口返浆浓度偏低，减慢提升速度或进行静喷，直至正常为止。
孔口没有返浆，则采用从孔口注泥浆、在浆液中加入适量的速凝剂，减少浆液流失。
事后进行可控性灌浆补强。
（3）高喷灌浆过程中，若孔内发生严重泥浆，可采取以下措施处理：
孔口不返浆时，应立即停止提升；孔口少量返浆时，应降低提升速度。
降低喷射压力，流量，进行原位灌浆；
在浆液中掺入速凝剂；
加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥黏土浆等；
向孔内填入砂、土等堵漏材料。
（4）若冒浆过大，采取提高喷射压力，加快提升速度，但应经现场监理人批准，同时对冒出地面的浆液对已灌孔进行回填利用。
（5）钻孔遇孤石和块石地层，详细记录，在高喷灌浆前，采取膏浆预充填，高喷时降低提升速度和静喷等措施，以保证灌浆质量。
（6）高喷灌浆过程中发生串浆时，应填堵串浆孔，待灌浆孔高喷灌浆结束，尽快对串浆孔进行扫孔，进行高喷灌浆，或继续钻进。
（7）当局部需要扩大喷射范围或提高凝结体的密实度时，可采用重复喷射措施。
十.质量保证措施
（1）制度控制
建立严格的质量管理制度，施工前由技术负责人对施工操作人员进行技术交底，使施工操作人员充分领会设计意图及有关技术要求。
高喷灌浆工作人员须持证上岗，建立质量奖惩制度，奖优罚劣，避免偷工减料，盲目施工的现象。
（2）施工材料控制
施工材料均要符合质量标准，并附有生产厂家的质量证明。
每批水泥入库前按有关规定进行检验验收；施工现场的水泥仓库作好防潮的设施建设，经检验不合格或受潮结块水泥坚决不用。
（3）检测、计量设备控制
所有施工用的检测、计量仪表、设备均送检测单位进行率定，合格后方可使用。
施工过程中经常效验，保证其测量的准确性。
（4）施工过程控制
为了保证工程质量，在施工过程中，质检人员的检查验收贯穿于整个过程，以质量检查程序和检测手段来保证工程质量。
施工过程中加强施工工序之间的衔接，每道工序按照三检制的程序进行检查。
严格把好质量关。
对施工中发生的质量事故，坚持“三不放过”原则，深入现场，认真分析，严肃处理。
在施工过程中，做好原始资料的记录，现场工程师跟班对施工全过程进行控制，及时对资料整理分析，以指导施工的顺利进行。
钻孔完成后，采用KXP-1测斜仪进行测斜，超过设计允许范围，进行纠偏处理直至达到要求。
灌浆过程中，对灌浆浆液比重、灌浆段长、灌浆压力和结束标准等项目进行检查，使用灌浆自动记录仪和人工同时进行记录并进行核对。
灌浆完毕，按要求进行封孔质量检查，达不到要求的，进行处理直至达到要求。
渠道喷射灌浆过程中，对浆液比重、提升速度、喷射压力等项目进行检查，使用灌浆自动记录仪和人工同时进行记录并进行核对。
十一.安全保证措施
（1）开工前，对施工人员进行安全教育，提高安全防护意识，进入施工现场的人员一律戴安全帽。
（2）施工中根据现场情况和基础处理施工的特点，制定相应的安全管理制度和各工序安全操作规程。
（3）各种机械设备的操作人员未经考核合格不得上岗。
（4）高空作业平台必须牢固可靠并有足够的作业面积，尽量避免上下交叉施工作业，当不能避免交叉作业时，必须对上下作业区进行有效隔离，并挂警示牌。
（5）脚手架施工必须符合相关规范规定要求，确保施工安全。
设备垂直移动搭设龙门架必须符合相关安全规定，严防上部坠物伤人，设备吊起前对所使用的器具进行检查，严防使用不符合安全规定的器具进行操作。
（6）注浆人员必须戴防护眼镜、口罩和防护手套，避免腐蚀性物质对人员造成伤害。
（7）施工用电必须符合安全用电规定。
（8）进行基础处理施工时，其排污设施及固体垃圾处理应符合的规定，保持施工作业面清洁。
（9）各种材料堆放时，应统一规划，严禁随意堆放材料，影响施工。
（10）采用风钻进行钻孔作业时，应在孔口或孔内加水，减少粉尘污染，洞内进行排水孔施工时，应进行通风。
（11）配电箱、机电器设备应有接地保护装置，电线应架空，危险区域应设置安全标志，暴露在外的电机设备传动、卷扬装置，应加盖防雨布和安全护栏。
（12）用电线路应严格选择，合理规划，非电工人员不得随意更移线路器材，临时用电线路中间不得有明接头。
（13）正常开展安全交接班制度与安全活动，在施工中互相监督，做到“三不伤害”、“人人要安全”、“人人必须安全”。
十二.文明施工保证措施
（1）从工作面进点、施工、退场，对施工场地的路面、排水沟、生活垃圾等进行定期清扫和清除，保证工作面整洁的卫生环境。
（2）教育施工人员遵纪守法，爱护环境,以良好的精神风貌投入施工生产,与友邻单位搞好关系。
（3）施工过程中随时进行废水的抽排，选择适当的地点作废浆沉淀池，冲洗工作面及封孔养护用水采用工作面所积清水循环使用。
（4）灌浆所用的风、水、管路和电源线路做到平、直、顺整齐在序，对使用的材料和半成品要堆放整齐，布局合理。
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