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水工隧洞灌浆施工质量控制 [发表于 2015/4/18] 状态 开放帖 浏览量 2476 |
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隧洞灌浆是水电工程中一种较重要的灌浆工程，它通常由隧洞衬砌后的回填灌浆和隧洞周边围岩的固结灌浆组成，不少隧洞在开挖衬砌前还需进行围岩的堵漏灌浆。
一、 工程概况
隧洞围岩基本稳定。隧洞全长237m，断面为圆形，内径5.5m，衬砌厚度为60cm，混凝土标号为C25,S8。隧洞进入正常运行时其流速为3.54m／s，洞身静水头约52m，水锤压力约20m。处于高压下的洞内各种缺陷对于结构的受力极为不利。为弥补施工中的缺陷，设计方面采用固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆等手段以提高岩石承载力改善围岩和混凝土的受力条件。
二、 灌浆工艺
1、 施工准备工作
1.1建立集中制浆站
帷幕灌浆、接缝灌浆的制浆方式为集中制、供浆集中制浆的优点在于可以避
免分散制浆配比不均的问题，也就最大程度的避免了分散制浆的人为配比误差
并且集中制浆属规模作业，能够节省灌浆机组的作业时间。集中制浆站设在右岸坝肩，配以2台SGB100／10型灌浆泵、2台JJS-2A型高速搅拌机、以及称量设备成品浓浆液通过专用管道送至各灌浆施工部位，根据需要调稀使用。
1．2现场放样
根据设计要求，固结灌浆、帷幕灌浆的孔位误差不大于0.1m。接缝、接触灌浆的冷却管路、灌浆管路皆严格按照设计图纸进行放样施工。
三、施工过程控制
1、固结、帷幕灌浆
1.1钻孔与孔斜控制
固结灌浆钻孔采用JYQ1O0型潜孔钻机造孔，孔径91mm，孔向铅直。帷幕灌浆采用XY-2PC150型回转钻机、金刚石钻头钻进。金刚石钻进的优点在于产生的岩粉少，不易堵塞裂隙；也避免了采用冲击型钻头对已灌范围的震动破坏。
帷幕灌浆孔一般较深，因此，其孔斜也是影响灌浆质量的一个主要因素。孔斜控制方法：每钻进5～10m测记一次孔斜，并及时进行纠偏，确保孔斜在附表范围之内。对于孔斜超标的孔，则封孔重新钻进或另行开孔。
附表钻孔允许偏差表
孔深(m) 20 30 40 50 60 >60
孔斜(m) 0.3 0.5 0.8 1.15 1.5 ≤1．5％孔深
1.2冲孔与洗缝
冲孔的目的在于冲出孔底残留物和孔壁岩粉细屑。洗缝则是通过加压与释放，洗净裂隙中的岩粉和风化物，并通过回水冲出孔外。冲孔洗缝时间各不少于30min。
1.3压水试验
通过灌前压水试验成果，可以了解孔段周围的水文地质情况。通过对灌浆前后压水试验成果的对比分析，可以评价灌浆的效果与质量。压水试验分稳定压水和简易压水。各单元先导孔和检查孔进行稳定压水，稳定时间30min，稳定标准为连续6个读数，(Q-Q)／≤10％。其它孔进行简易压水，稳定时间20min，稳定标准为连续4个读数，(Q-Q)／≤20％。压水为单点法。
1．4灌浆及封孔
固结灌浆采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1五个比级的浆液，灌浆压力按设计要求0.5～0.7MPa，灌浆结束标准为吸浆率小于0.4L／min持续30min。
帷幕灌浆采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5:1六个比级的浆液，灌浆压力随孔深而增加，最大压力4.0MPa，最小压力0.5MPa。灌浆结束标准为注入率不大于1L／min延续90min且总灌浆时间不小于120min。
封孔采用“置换与压力灌浆封孔法”，以0.5：1之浓浆封孔。干缩空余深度则由人工用浓浆填封密实。
2接缝灌浆
2.1灌浆系统安装
接缝灌浆管路安装按设计图纸进行，采用预埋管和出浆盒方式。埋件时特别注意：安装灌浆管路、出浆盒、排气槽、止浆片必须在模板立好、先浇块浇筑前完成，出浆盒盖板、排气槽盖板在后浇块内安设；出浆盒和排气槽的四周与模板贴紧，安装牢固，盒盖与盒、槽盖与槽做到完全吻合，并加以固定，四周用砂浆予以封闭。
必须保证各灌区止浆片的埋设质量，先期埋设止浆片外露部分若有缺陷，必须进行修补。
2.2混凝土二期冷却
混凝土必须达到设计要求温度，缝面张开后方可进行灌浆，因此需要对混凝土进行二期冷却。
二期冷却开始前对各层冷却水管进行了通水检查，对不通的管路进行了疏通。经统计，疏通后灌区冷却管路通畅率达83％。二期冷却开始前，通过6#段观测仪器及闷温对温度作了了解，所得温度资料作为二期冷却降温梯度控制依据。
二期冷却期间，施工单位专门制定了规章制度，并安排专人值班，对冷却情况随时进行监控。每两周测温一次，以确定降温情况；每4d进行一次通水转向。二期冷却进水温度控制在7℃左右，每天温降控制在0.1-0．2℃。
2.3灌浆稳定温度、缝面开合度
接缝灌浆温度是以分区稳定温度为控制的。设计要求866.9m高程以下稳定温度为16℃，以上各灌区16.5℃。灌浆前由二期冷却施工单位提交温度测量资料，施工局质安部验收合格并会签后，经监理工程师验收合格后方可进行灌浆。
缝面张开度是衡量缝面可灌性的重要指标。通常认为0.5～3mm为水泥灌浆的适合宽度。接缝灌浆一般采用预埋测缝计观测及在廊道贯穿缝面位置直接测
量两种方法。由于未设接缝骑缝灌浆廊道，无法用厚薄规直接测量缝面张开度，只有6段850．OOm高程和870．OOm高程埋设有测缝计，测得开合度为1.956mm和1.125mm，说明缝面已经张开。
2.4通水检查、浸泡冲洗、预灌性压水
为了解灌浆管路、缝面的通畅情况和灌区的封闭情况，需进行通水检查，对不通的管路须进行疏通处理。
为保持缝面、管路的洁净，需对缝面进行浸泡，浸泡时间不小于24h。浸泡之后进行风水轮换冲洗，尽可能冲出缝面、管路的污物杂质，以提高可灌性。
浸泡冲洗后，在灌前还须进行预灌性压水。预灌性压水与灌浆压力相同。通过灌前的预习性压水，复查灌区畅通、串漏、外漏情况，测记灌区缝容、各管口单开出水率、灌区漏水率等，并据此进一步改进灌浆工艺。
2.5灌浆
灌浆采用2:1、l:1、0.5:1三个比级浆液，以0.5:1浆液结束。接缝灌浆开工时已是3月份，气温较高，为加快进度，每一段同一高程的灌区，实行并灌，并由低到高进行连续灌浆，既节省了时间，又避免了串区的影响。
在接缝灌浆中，由于是热季作业，浆液经管路输送至灌浆部位时，温度有一定的升高，浆液黏度增大。对此采取了两个措施，一是使用低温冷水拌浆使进浆温度保持在l6℃左右；二是按一定比例在浆液中加入缓凝剂，效果较好。在接缝灌浆浆液中使用缓凝剂，是一个积极、有益的尝试。
四、灌浆成果的整理分析
灌浆工程是隐蔽工程，除了过程控制外，其质量与效果，主要靠数据说话。
固结灌浆共完成灌浆进尺10660m(含检查孔)，I序孔单位平均吸水率为5.71u，单位注入量为49.72kg／lm，Ⅱ序孔为3.051u和2O.22kg／lm，检查孔为1.6lu和9.O1kg／lm，数据呈一致递减性，说明固结灌浆质量是好的，达到了预期效果。
帷幕灌浆共完成灌浆进尺13255.44m，I序孔单位平均吸水率为3．44u，单位注入量为94.71kg／m，Ⅱ序孔为1.951u和33.43kg／m，Ⅲ序孔为1.231u和l4.6Okg／m，数据呈一致递减性。帷幕灌浆检查孔共压水238段，单位吸水率小于lu的有236段，大于lu小于2u的有2段，孔段合格率为99.6％。以上说明，帷幕灌浆的质量是好的。附图为帷幕灌浆单位吸水率与单位注入量关系曲线、单位吸水率合格线。
附图帷幕灌浆单位吸水率与单位注入量关系曲线、单位吸水率合格线
接缝灌浆共完成57个灌区，经过资料分析，48个灌区单元被评为优良单元。8月，分别在3段和8段进行了取芯检查，发现缝面结石饱满密实，说明接缝灌浆质量是好的。
五、结束语
在现代水利水电工程中，隧洞灌浆技术是水利枢纽对基础工程处理的一种重要方法之一,本文阐述水工隧洞帷幕灌浆及固结灌浆施工技术的应用及方法,通过质量检查,隧洞灌浆效果非常明显,适应性强,成本比较低廉,结石强度不高,可用于砂砾层防渗。
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