1、第条 土坝坝体灌浆可以处理以下问题:一、土坝坝体碾压不实,密实度普遍较差;二、土坝坝体内渗漏通道、软弱层,坝后坡浸润线出逸点过高,发生洇润现象或渗透破坏(管涌、流土)现象。 三、土坝坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝(不包括滑坡裂缝); 四、土坝分段分层施工,质量差的结合部位容易产生水力劈裂的情况; 五、坝体和其它建筑物(如放水洞、闸墙)结合不好,存在空隙和接触冲刷。 六、坝体内存在生物洞穴,如蚁穴、鼠洞、獾洞及腐烂树根等。第条 土坝坝体灌浆分为充填式灌浆和劈裂式灌浆,充填式灌浆适用于处理性质和范围都已确定的局部隐患;劈裂式灌浆适用于处理范围较大,问题、性质和部位又都不能完全确定的隐患。第条 土坝
2、坝体灌浆必须勘探、设计、施工三方密切配合,并根据土坝坝体的具体情况,因地制宜地选择灌浆方法和施工工艺,做到安全可靠,经济合理,保证质量。第条 土坝坝体灌浆,一般应在水库低水位期进行,以加速泥浆固结,保证土坝安全。第条 在灌浆前应对参加灌浆有人员进行技术培训。要求主要技术人员能全面了解灌浆设计和掌握施工技术规范,能及时发现和处理问题。技术工人应熟练掌握操作规程,能及时排除机械故障。第一节 一般规定第条 灌浆前应全面、仔细、及时做好各项准备工作,包括:搜集资料,进行隐患探测和分析,做好灌浆设计,准备好灌浆材料、机具。第条 土坝灌浆设计需要搜集的资料包括:一、已建土坝的地质、设计和施工资料;二、土坝
3、历年的各种观测整編分析资料;三、土坝施工运行期间出现的问题,如:塌坑、裂缝、洞穴、坝后 坡渗透变形、湿润带及滑坡等。第二节 隐患勘探第条 土坝坝体隐患勘探可分为普遍性勘探和针对性勘探。从坝面上不能确定隐患的性质和范围时,应采用普遍性勘探;从坝面上大致可以确定隐患的性质和范围时,可采用针对性勘探。第条 勘探方法宜采用不损伤坝体的物探法。包括:电测深剖面法、电阻率法、自然电场法、激发激化法等。上述几种方法一般是结合使用的。物探法采用的仪器和适用条件参考附录一。第条 如有必要,勘探坝体隐患也可采用损伤坝体的钻探方法、井探、槽探等方法。检查坝体的土质、密实度、含水量、软弱层时,可采用钻探方法。如需直观
4、检查坝体的裂缝、内部洞穴和坝体质量时,可采用井探法。如较浅又长时,也可采用槽探法。钻孔、探井、探槽的位置和深度应经过认真论证和设计后方可进行勘探。第条 在进行勘探时,应按要求及时记录、取样、描绘和照相。待取得资料后,应处理好钻孔、探井、探槽,不得留下人为缺陷。第条 土坝坝体隐患勘探不宜采用注水试验的方法,如需掌握坝体灌浆压力和吃浆量,可作灌浆试验。第条 土料是土坝坝体灌浆的主要材料,土料性质应满足灌浆设计要求和本规范的规定,料场储量应不少于需要量的23倍。第条 其它灌浆材料的准备:制浆用水一般为不含过量杂质的淡水。如灌浆设计有特殊要求,还应备够其它材料如:水泥、水玻璃、膨润土及化学药等。第条
5、灌浆机具选择,根据灌浆工程的规模、工程量、进度及操作人员的素质等综合考虑,应选择工作性能可靠、轻便耐用的灌浆机具。第条 灌浆机具包括:动力、运料、造孔、制浆、输浆、控制及量测等设备,型号可参考附录二。灌浆的关键设备及易损机具,如灌浆机(泥浆泵)、注浆管及输浆管,应有备用。灌浆所用的动力应有充分保证,必要时应有备用动力。第条 灌浆设计必须在搜集资料和勘探隐患的基础上进行综合分析,提出灌浆处理方案,并论证灌浆处理方案的可行性、可靠性和经济合理性。第条 灌浆设计一般包括以下内容:基本资料分析、勘察试验报告、灌浆可行性、可靠性和经济合理性的论证,灌浆技术参数设计、灌浆设计平面布置图、纵剖面布置图、特殊
6、部位设计图、观测设备布置图,概预算及经济效益分析,施工管理问题说明等。第条 土坝坝体灌浆施工概预算可参考有关定额及实际灌浆工程定额,因灌浆的不可预见性较大,概预算的不可预见费应略高于一般规定。第二节 劈裂式灌浆设计 第条 当坝体质量普遍不好,坝体外部有裂缝、塌陷、浸润线出逸点过高,坝后坡出现大面积湿润,坝体有明显渗漏或坝体内部有较多隐患,可按劈裂式灌浆设计。第条 劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,堵塞漏洞、裂隙或切断软弱层,以提高坝体的防渗能力,同时通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重分布,提高坝体变形稳定
7、性。第条 劈裂灌浆应按河槽段、岸坡段、弯曲段和其它特殊坝段的不同情况分别进行设计。第条 在河槽段,一般沿坝轴线(或稍偏下游)单排布孔。如果坝体普遍碾压不好时,可双排(或三排)布孔。终孔距离:在河槽段孔深大于15m时,可采用10m左右。孔深小于15m时,可采用5m左右。适宜孔距也可通过灌浆试验确定。在岸坡段、弯曲坝段布孔,应适当缩小孔距,可参照充填式灌浆布孔,或通过试验确定。第条 造孔深度应大于隐患深度23m。如付排孔处无隐患,孔深约为相应主排孔深的1/3。第条 泥墙设计厚度可采用5 20cm,应根据土坝土质、碾压质量、隐患性质和坝高等情况合理确定。当坝体(或心墙)的渗透系数大于或等于10-4c
8、m/s或坝体存在上、下游贯通的水平砂层时,应专门计算泥墙的厚度,并进行渗透破坏验算和专门试验研究。第条 泥墙的设计干容重,可根据不同的土坝,不同的灌浆方法和浆液中粘粒含量的多少提出要求,灌浆一年以后应为m3(指重粉质壤土和粉质壤土)。第条 灌浆压力系指注浆管上端孔口压力,最大允许灌浆压力可在现场试验确定,也可用公式计算,计算公式见附录三。第条 对灌浆土料和浆液物理力学性能的要求见表、表。表 灌浆土料选择表项目劈裂式灌浆充填式灌浆塑性指数(%)8151025粘粒含量(%)20302045粉粒含量(%)30504070砂粒含量(%)10307080失水量(c m3/30min)第条 如有特殊要求,
9、浆液中可掺入下列外加剂:一、为提高泥浆的流动性,可掺入少量的水玻璃,掺量可占干土重的1%,最佳用量可通过试验确定。二、为加速浆液凝固和提高后期强度,可掺入水泥,水泥掺量可为15%左右,必要时可通过试验确定。三、如结合灌浆消灭白蚁,在浆液中可掺入少量灭蚁药物,但要防止污染水源。四、为提高泥浆的稳定性和泥浆的后期强度,可掺入适量膨润土。第条 每孔每次平均灌浆量,以孔深计每米孔深控制在1m3,每孔灌浆次数应在5次以上。第条 为保证灌浆期坝坡安全,应对灌浆期坝体沿轴线全线劈开最不利情况下进行坝坡稳定性验算,验算方法见附录五。若验算安全系数小于或等于1时,应改进灌浆工艺,如:延长各序各次灌浆间隔时间,改
10、善浆液性质,增加稠度等。第三节 充填式灌浆设计第条 当坝体存在局部裂缝及洞穴等,可按充填式灌浆设计。第条 充填式灌浆是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处,以堵塞洞穴和裂缝。灌浆孔一般布置在隐患处或附近,按多排梅花形布孔,终孔距离为12m。第条 造孔深度应超过隐患12m。第条 注浆管上端孔口压力应小于104pa kg/cm2) 。第条 对浆液和浆料的物理力学性质的指标要求,见表和表。每米孔深每次灌浆量可为。若已知洞穴很大,可适当增加灌浆量和提高浆液稠度。第一节 施工准备第条 制浆和灌浆机械的布置,应考虑灌浆泵容量的大小,输送距离的远近,扬程高低和料场位置等因素,尽量满足施工干扰少、搬迁次数少以及电
11、源和交通方便等原则。第条 灌浆施工前应确定好观测点位置,埋设好必要的观测设备。并应准备好观测和试验仪器以及观测记录表和成果表。可参见附录四、附录六。第条 灌浆施工前应做灌浆试验。选有代表性坝段,按灌浆设计进行布孔、造孔、制浆、灌浆。观测灌浆压力、吃浆量及泥浆容重、坝体位移和裂缝等。试验孔不少于3个。试验结束后应分析资料,总结经验,修改参数,完善和熟练灌浆工艺,然后方可全面施工。第条 灌浆所用土料和浆液都应进行试验,土料试验包括:颗粒分析、有机质含量及可溶盐含量等;浆液试验包括:容重、粘度、稳定性、胶体率及失水量等,试验用仪器设备见附录四。第二节 造孔第条 首先按设计要求布孔,然后按要求造孔,造
12、孔必须按序进行,一般要求23 序。第条 造孔必须保证铅直,偏斜不得大于孔深的2%,应用干法造孔,不得用清水循环钻进。第条 作好造孔的记录和描述,如发现特殊情况时,应详细记录并分析处理。第三节 制浆第条 应采用专门机械制浆,如灌浆量少时,也可采用人工制浆,但土料应先在泥浆池内浸泡数小时,搅拌成浆,通过过滤筛清除大颗粒和杂物,灌浆前再通过35孔/cm2的过虑筛。第条 浆液各项指标应按设计要求控制,灌浆过程中浆液容重和输浆量应每小时测定1次,如浆料发生变化,应隨时加测。第四节 灌浆第条 劈裂式灌浆应先灌河槽段,后灌岸坡段和弯曲段。 充填式灌浆应先灌上游排孔、再灌下游排孔,后灌中间排孔。第条 劈裂式灌
13、浆应采用孔底注浆全孔灌注的方法;充填式灌浆应采用分段灌注方法,由下至上,下套管分段灌注,段长可为510m。第条 灌浆开始先用稀浆,经过35min后再加大浆液稠度。若孔口压力下降和注浆管出现负压(压力表读数为0以下),应再加大浆液稠度,浆液的容重应按技术要求控制。第条 在灌浆中,应先对第一序孔轮灌,采用“少灌多复”的方法。待第一序孔灌浆结束后,再进行第二序孔,第二序孔灌浆结束后,再进行第三序孔。第条 每次最大灌浆量应按设计要求控制,每孔灌浆次数应通过试验确定,一般为510次。第条 岸坡坝段或弯曲段的劈裂式灌浆,可采用加密孔距,减小灌浆压力和1次灌浆量,轮灌或几孔同时灌注,增加复灌次数的方法。 第
14、条 作好灌浆记录,并绘制图表。格式见附录六的表(一)至表(四)。第五节 灌浆综合控制第条 灌浆综合控制是保证灌浆期坝体安全和灌浆质量的重要措施。综合控制包括:灌浆量控制,横向水平位移控制,裂缝开展宽度控制。综合控制措施施行于灌浆过程的始终。第条 两次灌浆间隔时间不应少于5天。第条 孔口压力,应控制在设计最大允许压力以内。第条 在灌浆时,坝顶上、下游,两坝肩处水平位移的允许量应根据试验确定,一般控制在3cm以内,要求在停灌后基本复原。第条 充填式灌浆应尽量避免坝面出现裂缝;劈裂式灌浆应尽量推迟和限制坝面出现裂缝,裂缝限制宽度应根据灌浆试验确定,一般应控制在3cm以内,要求在停灌后坝体裂缝基本闭合
15、。第六节 灌浆结束标准及封孔第条 当浆液升至孔口,经连续复灌3次不再吃浆时,即可终止灌浆。第条 劈裂式灌浆封孔,当每孔灌完后,可将注浆管拔出,注满容重大于m3的稠浆,如果浆面下降,可继续灌注稠浆,直至浆面升至坝顶不再下降为止。第条 充填式灌浆封孔,当每孔灌完后,待孔周围泥浆不再流动时,浆孔内浆液取出,扫孔到底,用直径23cm,含水量适中的粘土球分层回填捣实。第七节 灌浆出现问题的处理第条 裂缝处理一、当坝面出现裂缝后,应分析发生原因,如果是湿陷缝,可以继续灌浆,如果是劈裂缝,应加强观测,当裂缝发展到控制宽度时,应立即停灌,待裂缝基本闭合后再灌。二、当坝面出现横向裂缝时,应立即停灌检查:如果裂缝
16、深度较浅,可以开挖用粘土回填夯实后继续灌浆;如果裂缝较深,可用稠浆灌注裂缝,先灌上游,再灌下游,后灌中间。 三、当弯曲段出现裂缝时,应立即停灌,改在坝顶上游坝肩处沿裂缝布孔,按照多孔轮灌的方法灌注稠浆堵住裂缝,待处理好后再按条的方法进行灌浆。第条 冒浆处理一、坝顶和坝坡冒浆,应立即停灌,挖开冒浆出口,用粘性土料回填夯实;钻孔周围冒浆,可采用压砂处理,而后再继续灌浆。二、白蚁洞冒浆,应先在冒浆口压砂堵塞洞口,再继续灌浆。三、水下坝坡或土坝与其它建筑物接触带冒浆,可采稠浆间歇灌注。第条 串浆处理一、当第一序孔灌浆时,发现相邻孔串浆,应加强观测、分析,如确认对坝体安全无影响,灌浆孔和串浆孔可同时灌注
17、,如不宜同时灌注,可用木塞堵住串浆孔,然后继续灌浆。当灌浆后期,相邻孔串浆,说明已形成泥墙,可减少一次灌浆量。二、如浆液串入测压管或浸润线管,在灌浆结束后,再补设测压管或浸润线管。第条 塌坑处理,在塌坑附近挖出部份泥浆,回填粘性土料,分层夯实。第条 隆起处理,发现坝坡隆起时,应立即停灌,分析原因,如确认不是与滑坡有关的隆起,待停灌510天后可继续灌浆,并注意观测。第条 机械故障处理一、缩孔卡钻,应以预防为主,改进钻具,将大钻头改为卡杆钻头,也可用倒链式或打倒锤将钻杆拔出。二、灌浆泵不吸浆,应检查泵和吸浆管是否漏气或堵塞,前者应更换易损件,后者应疏通管道,严格泥浆过筛,提高泥浆质量。三、压力表读
18、数增大不进浆,说明输浆管堵塞,应先用水冲洗管路,同时严格泥浆过筛,保证浆液的合理指标。四、应采用有保护装置的压力表,以防失灵,发现压力表失灵,应立即更换。第一节 目的和要求第条 为保证土坝坝体灌浆质量和坝体安全,检验灌浆效果,在灌浆期间应进行观测。第条 灌浆观测项目包括常规项目和特殊项目。常规观测有表面变形、内部应力及渗流观测等;特殊项目有土坝坝体位移、灌浆压力、裂缝、冒浆及泥墙固结观测等。第条 在灌浆过程中,应有专门观测人员负责观测工作,全面控制灌浆质量,及时发现和解决问题。第条 灌浆观测应充分利用已有的观测设备,必要时可增设永久的和临时的观测设备。第条 灌浆观测与灌浆控制应密切配合,协调一
19、致,相关的项目和标点,宜同时观测,以便于分析。观测资料就及时整理,隨时掌握灌浆期间坝体的情况。第条 观测点的设置及观测方法等除本规范规定外,均可参照水工建筑物观测工作手册(水利电力部水利管理司,水利电力出版社,1978年)规定进行。第二节 坝体变形观测第条 坝体变形观测分为水平位移(横向、纵向)、竖向位移(沉陷)和坝面变形观测,具体观测项目应根据不同需要进行。第条 横向水平位移观测,可沿坝轴线方向每隔1020m设一组观测标点,每组至少在坝顶上、下游坝肩处各设一个观测标点,标点可用木桩或混凝土桩,在灌浆期间,每天观测12次,非灌浆期间,每5天观测1次。第条 在土坝的岸坡段灌浆时,有可能发生纵向水
20、平位移,必要时也应观测。第条 竖向位移观测,竖向位移桩与水平位移桩结合,并同时进行观测,以便进行资料分析,在灌浆前,至少应观测两2次,在灌浆期间,每天观测12次,非灌浆期间,每5天观测1次。第条 坝面变形观测,为掌握灌浆对土坝断面的影响,可在河槽段和有严重隐患的坝段,参照第条的规定进行坝面变形观测。第三节 渗流观测第条 测压管和浸润线管观测,在灌浆期间,应对灌浆孔附近的测压管和浸润线管,每隔12小时观测1次,在灌浆结束一个月后,再按正常规定时间观测。第条 应在灌浆前后和灌浆期间进行渗流量的对比观测,以检查灌浆效果。第条 当坝下游坡存在湿润时,应在灌浆前后和灌浆期间注意观测其部位、面积及含水量,
21、记录并绘图,用于判别灌浆效果。第四节 灌浆压力和灌浆量观测第条 灌浆压力观测,在注浆管上端安装压力表,压力表精度cm2,在灌浆过程中,应隨时观测压力表变化,并应记录瞬时最大压力,对照坝体位移和裂缝张开宽度,合理控制灌浆压力。 第条 土坝灌浆量一般采用泥浆泵流量进行控制,重要工程的灌浆量观测,可以使用流量计。每孔灌浆量及总灌浆量皆应准确记录,每次灌量不得超过设计允许值,以便控制灌浆质量。第五节 裂缝和冒浆观测第条 裂缝观测内容包括:裂缝位置、宽度、长度、走向、深度、错距和裂缝发生历时、开展速度等。正在灌浆的坝段每天观测12次,如裂缝发展较快,应加强观测,非灌浆地段每5天观测1次,要做好观测记录,
22、并绘制在平面图上。第条 冒浆观测,在灌浆期间要有专人经常巡视坝坡、坝面,如发现冒浆,应及时处理,同时应记录和描述,并绘制在平面图上。第六节 其它观测第条 在特殊情况下,应进行下列项目的观测:一、用电测仪测定被灌入坝体的浆液液面,了解液面上升高度和速度,以便控制灌浆质量。 二、用测压管及孔隙水压力计,测定浆液的孔隙水压力及其消散过程,了解泥浆固结程度和对坝体稳定性的影响。三、在坝体内部设置土压力计和孔隙水压力计,了解灌浆坝体应力和孔隙水压力的变化,分析灌浆的效果,指导灌浆的施工,并为提高土坝坝体灌浆技术积累科学数据。第一节 质量检查第条 质量检查可分为灌浆过程中的中间检查和灌浆结束后的最终检查。
23、前者是为灌浆质量控制而进行的阶段性检查,后者是为验收和鉴定提供依据。第条 中间质量检查的主要内容包括:按设计要求检查布孔、造孔、工艺操作、浆液性能、综合控制情况、各孔终止灌浆达到的标准,灌浆中出现的问题和处理情况等。第条 最终质量检查的主要内容包括:坝体内部的质量(泥墙厚度、密度、连续性、均匀性),坝面裂缝、浸润线逸出点、渗流量变化情况等。第条 最终质量检查方法,主要是分析资料和进行观测,并配合钻孔、探井取样测定,钻探宜在灌浆结束1年后进行。第条 质量检查应全面完整的搜集资料,及时准确地进行记录,作为工程验收的依据,并就归入技术档案。第条 质量检查由灌浆施工单位负责进行,施工单位应提出质量检查
24、报告,并应接受工程管理部门和设计部门的监督和抽样检查。第二节 验收第条 灌浆结束后,由施工单位做好准备,并向主管部门提出申请验收报告,由工程主管部门组织验收委员会(或小组)进行验收。第条 验收委员会(或小组)成员应由主管部门、工程管理、设计、施工及财务部门代表组成,必要时邀请同行专家参加。第条 劈裂灌浆的验收应在灌浆结束一年后进行,充填式灌浆或小型土坝灌浆验收时间,根据情况可以提前。 第条 验收时,设计、施工管理单位应提出下列文件资料:灌浆工程竣工报告,技术总结,设计、施工文件及图纸,施工决算、物资设备消耗及移交清册,施工、观测的原始资料及整理分析成果,中间质量检查和最终质量检查报告,由管理部
25、门提出的灌浆效果和效益证明。第条 土坝坝体灌浆的验收内容:一、土坝灌浆是否达到设计效果; 二、灌浆设计及施工是否合理;三、质量控制和质量检查是否满足设计要求;四、经费是否使用得当;五、是否有遗留问题和其它问题;六、对移交和管理的意见;验收后提出验收报告书,格式见附录七。 附 录附录一 (略)附录二 (略)附录三 土坝坝体劈裂式灌浆最大允许灌浆压力的计算 灌浆压力系指 注浆管上端孔口压力,灌浆施工时应控制在最大灌浆压力以下,最大灌浆允许压力P用下式表式: P=a3-2+t - h 式中:3:作用在钻孔平面上,劈裂点处的最小主应力; 2:沿钻孔平面劈裂点处三向应力状态的中间主应力; 在河槽段2=(
26、1+3); :泊松比,一般可取; 1:三向应力状态的最大主应力,近似取倍土柱重; t:土的单轴抗拉强度,由试验确定; a:圆孔应力集中系数,可取; h:全孔灌浆时注浆管高度; :浆液容重。或用下式估算:P=H +t - h 式中: :坝体土的容重; H:计算点以上的坝高; 其它符号意义同上。附录四 (略)附录五 坝体劈裂灌浆不利情况下的坝体稳定性验算劈裂灌浆,坝体沿轴线劈裂很长,且浆液未固结,视为最不利情况,应进行坝体稳定性验算。1、总应力法:主要应用于上游无水,坝体没有稳定渗流情况下,计算公式如下:K=R(WiCOSai+tgi+CiLi)RWiSinai+RE 式中:Wi:土条重量,Wi=
27、ribihi; hi:土条高度; bi:土条宽度; ri:土条容重; ai:过土条中心线的重力线与过此条底面 中点的半径的夹角; Li:土条宽度对应的弧长(Li= biCOSai); E:劈裂缝中浆液对滑动体的压力的合力,用泥浆 注压力图形面积表示(按三角形计)。E=r(h)2 r:浆液容重; h:滑裂面以上泥浆注高度; R: 滑弧半径; R: 滑弧圆心到泥浆注压力图合力线的垂距; CiLi:分别为坝体土固结饱和快剪和不饱和快剪强 度指标(视情况而定)。2、有效应力法:适用于上游蓄水且灌浆前坝体内形成稳定渗流的情况,计算公式:RWiCOSai-(I- rwZi)bisecai+tgi+CiLi
28、I:土条滑动面上孔隙水压力; CiLi:分别为土条有效固结饱和快剪和不饱和快 剪强度指标; Zi:条块底面中点至坝坡外水位的垂直高度; rw:水的容重; 其它符号意义同前。附录六 观测记录成果表 坝体灌浆钻孔记录表(一) 工程名称: 设计孔深: 钻孔机具: 钻孔编号: 孔口高程: 钻孔日期: 孔位桩号: 钻孔人员: 实钻孔深:深度(m)高程(m)土料分类颜色密度进尺速度掉钻情况备注 填表说明:1、钻孔编号:表示序号和孔号,如二序孔5号则填2-5; 2、进尺速度:慢、较慢、一般、较快、快; 3、钻孔机具:机钻、土钻; 4、土料分类:按土工试验分类; 5、密 度:不密、较密、密、很密。坝体灌浆记录表(二) 孔 深: 始灌日期: 钻孔桩号: 复灌次数: 用泵型号: 终灌日期: 灌浆
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