CN106917409A - 一种岩石盖重固结灌浆施工方法 - Google Patents

Abstract

一种岩石盖重固结灌浆施工方法，属于水利水电工程坝基固结灌浆方法。在大坝基础开挖时，在建基面高程以上预留厚度5m的岩石层作为岩石盖重，进行固结灌浆，灌浆孔方向垂直建基面；岩石盖重层一次性成孔灌浆，灌浆压力不大于0.5 MPa，盖重以下岩体分段钻孔分段灌浆，灌浆压力达到3MPa，灌浆结束检查合格后，对岩石盖重层进行开挖剥离，再在建基面上进行浅层质量检查，不合格部位进行引管灌浆。本发明将固结灌浆时间由坝基混凝土浇筑期提前到坝基开挖阶段，使坝基固结灌浆与混凝土浇筑工序完全脱离接触，实现了坝基混凝土连续浇筑；本发明具有施工速度快、效率高、灌浆效果好等特点，解决了水利水电工程坝基固结灌浆施工与混凝土浇筑互相干扰的矛盾。

Description

一种岩石盖重固结灌浆施工方法

技术领域

本发明涉及一种固结灌浆施工方法，特别是水利水电工程坝基岩石盖重固结灌浆施工方法。

背景技术

固结灌浆是一项改善岩基节理、裂隙发育或有破碎带等地质缺陷部位岩石力学性能，提高坝基岩体均匀性、整体性和抗变形能力、抗压强度和弹性模量，减少岩体变形与不均匀沉降的一种施工技术，在水利水电工程中得到了广泛使用，几乎每一座大坝为了提高坝基岩体的整体性，改善坝基地质缺陷部位岩体力学性能，增强坝基岩体均匀性，均对坝基岩体进行了固结灌浆，从而提高大坝安全储备。

常规的固结灌浆方法为有混凝土盖重固结灌浆，与基础混凝土浇筑相伴，影响混凝土浇筑，占用工程直线工期；无盖重固结灌浆和引管+无盖重固结灌浆方法是有盖重固结灌浆方法的进一步发展，较好的解决了混凝土浇筑与固结灌浆相互干扰的矛盾，加快了施工进度；但灌浆压力较低，致使岩体中细小裂隙因压力不足，浆液进不去，没有得到较好的灌注；灌浆过程建基面易发生冒浆、串浆，建基面表层灌浆效果较差，因此采取有效的固结灌浆施工方法，解决固结灌浆与混凝土浇筑的矛盾，保证灌浆质量是固结灌浆施工的一大难题。

发明内容

本发明是针对现有大坝固结灌浆方法存在的不足，提供一种岩石盖重固结灌浆施工方法，以解决现有坝基固结灌浆施工与混凝土浇筑互相影响、互相干扰的矛盾和建基面表层灌浆效果差的问题，使固结灌浆与混凝土浇筑工序完全脱离，实现坝基混凝土连续浇筑。

本发明的目的是这样实现的：

在大坝基础开挖时，在建基面高程以上预留厚度5m的岩石层作为岩石盖重，进行固结灌浆，灌浆孔方向垂直建基面。岩石盖重层一次性成孔灌浆，低压灌浆(灌浆压力不大于0.5MPa)，盖重以下岩体分段钻进分段灌浆，高压灌浆(灌浆压力达到3MPa)，岩石盖重固结灌浆结束检查合格后，对岩石盖重层进行开挖剥离，再在建基面上进行浅层质量检查，不合格部位钻引管灌浆孔，孔深6m，安装灌浆管路，三孔一引，形成循环式灌浆系统，待引管部位混凝土厚度达到30m后进行引管灌浆。

所述岩石盖重固结灌浆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔按等间距排列，每排中Ⅰ、Ⅱ序孔逐一交替设置或Ⅱ、Ⅲ序孔逐一交替设置，每列中Ⅰ、Ⅱ序孔逐一交替设置或Ⅱ、Ⅲ序孔逐一交替设置；

灌浆按分序加密的原则进行，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔、最后施工Ⅲ序及以上灌浆孔；Ⅰ、Ⅱ序孔使用普通硅酸盐水泥浆液，水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1(重量比)四级，Ⅲ序及以上孔使用湿磨水泥浆液水灰比采用3:1、2:1、1:1、0.5:1(重量比)四级。

所述引管灌浆的进、回浆管的安装如下：预埋型孔口封闭器安装在引管灌浆孔孔口部位，孔内进浆管和孔内回浆管均固定在预埋型孔口封闭器上，孔内进浆管的进口和孔内回浆管的出口分别与孔外进浆管和孔外回浆管连通，三孔一引，即位于同一等高线上相邻的三个孔的进浆管、回浆管分别连通在孔外的同一个进浆管、回浆管上，形成循环灌浆系统管路。

本施工方法相对于现有技术具有以下特点和优点：

1、本施工方法将固结灌浆工序与坝基开挖相结合，将固结灌浆时间由坝基混凝土浇筑期提前到坝基开挖阶段，使坝基固结灌浆与混凝土浇筑工序完全脱离，解决了固结灌浆与混凝土浇筑之间相互影响相互干扰的矛盾，实现了坝基混凝土连续浇筑。

2、固结灌浆在建基面预留的保护层岩石面上进行，使坝基固结灌浆施工与混凝土浇筑工序完全脱离接触，消除了固结灌浆作业引起的混凝土损伤和混凝土中冷却水管的损坏，保证了坝基混凝土质量。

3、固结灌浆混凝土盖重变成岩石盖重，使用较高的灌浆压力、灌浆效果好；使用高效钻孔设备，钻孔速度快，工期省；灌浆结束后进行岩石盖重层开挖剥离，不需清理附着在岩石表面的浆液、岩粉等，节省工作面清理费用。

本方法施工速度快，工期省，效率高，灌浆质量好，很好的解决了大坝固结灌浆与混凝土浇筑的矛盾，实现了坝基混凝土连续浇筑。

附图说明

图1是本固结灌浆方法布孔示意图。

图2是图1所示沿1-1线剖面图。

图3是本发明引管灌浆剖面图。

图4是本发明施工工艺流程图。

图中：1-固结灌浆孔位，2-岩石盖重层面，3-岩石盖重层，4-建基面，5-固结灌浆孔，6-引管灌浆孔，7-孔内进浆管，8-孔内回浆管，9-孔外进浆管，10-孔外回浆管，11-预埋型孔口封闭器，12-混凝土。

具体实施方式

大坝基础开挖至岩石盖重层面2，钻机就位，固定在1位置，沿钻孔方向5钻孔2，钻孔2方向垂直建基面4，岩石盖重层3低压灌浆(0.5MPa)，一次性成孔灌浆，盖重层3以下岩体高压灌浆(灌浆压力3MPa)，分段钻进分段灌浆，灌浆结束检查合格后采取减震、松动等措施对岩石盖重层3进行开挖剥离，形成建基面4；然后对建基面4浅层岩体(深度5～6m)进行质量检查，不合格部位钻引管灌浆孔6，深度6m，每个孔内安装进浆管7和回浆管8，用预埋型孔口封闭器11固定孔内进浆管7和回浆管8，并封堵孔口，然后按三个孔一组连接孔外进浆管9管路和回浆管10，引至廊道或坝后平台，待引管部位混凝土12浇筑厚度超过30m后进行引管灌浆。

实施例

大坝基础开挖时，在建基面上预留5m的岩石保护层，形成岩石盖重层，在岩石盖重层面进行固结灌浆作业。

在岩石盖重层面按照设计图布置固结灌浆孔位，按照孔位进行钻孔灌浆，钻孔方向垂直建基面；岩石盖重层低压灌浆，不分段一次性成孔灌浆，建基面以下岩体高压灌浆，分段钻进分段灌浆。

岩石盖重固结灌浆质量检查合格后，采取减震、松动等措施对岩石盖重层进行开挖剥离，形成建基面。

建基面形成后，进行表层灌浆质量检查。

表层灌浆质量检查不合格部位钻引管灌浆孔，深度6m，三孔一引，循环式，将灌浆管引至廊道或坝后平台，浇筑混凝土进行覆盖，待混凝土厚度达到30m以上后，进行引管灌浆。

本方法将有盖重固结灌浆的盖重由混凝土变成了岩石，消除了固结灌浆作业引起的混凝土损伤和混凝土中冷却水管的损坏，确保了混凝土质量；将灌浆时间由坝基混凝土浇筑期提前到坝基开挖阶段，使坝基固结灌浆与混凝土浇筑工序完全脱离接触，实现了坝基混凝土连续浇筑；使用高效钻孔设备，加快了钻孔灌浆进度，效率高，节省工期；建基面表层灌浆质量检查不合格部位引管灌浆不仅保证了灌浆质量，不影响坝基混凝土浇筑，而且解决了坝基固结灌浆施工与混凝土浇筑互相影响互相干扰的矛盾。

操作要点

(1)盖重层顶部岩石开挖

盖重层顶部岩石开挖采用预裂爆破方式，预裂孔布置、钻孔、爆破按照建基面标准控制，保证盖重层顶部岩面平整。

(2)盖重层表面清理

人工清除岩石盖重层表面残留的岩石碎屑、活动的岩块，使岩面无浮渣、无松动岩块。

(3)灌浆孔位布设

测量人员按照施工图纸布设控制孔位，每排至少三个孔位点，然后以控制孔位为基点，使用钢尺布设其他灌浆孔位，误差不大于10cm，并在测量布设控制孔位位置埋设标志，挂标志牌。

(4)辅助设施布设

包括施工排架搭设，供电、供风、供水管路布设，排污设施安装，现场值班室设置等，根据现场条件制定辅助设施布置方案，监理人批准后实施，完成后，经有关各方验收合格后，投入使用。

(5)集中制浆站安设调试

在生产厂家技术人员指导下进行集中制浆站安装，调试合格经监理人现场验收后投入使用。

(6)钻孔灌浆设备就位

灌浆设备布设在灌浆站内，灌浆站配置防风、防雨、防晒等设施，自动记录仪安装在专门的操作间内；钻机移动到孔位后，使用JJK-1型倾角方位刻度器调整钻具倾角和方位，使钻具中心线与孔位中心点重合。

(7)抬动观测孔及装置安装

包括内观测和外观测装置；外观测使用抬动变形自动检测仪，每个坝段布设两台，位置由监理工程师确定；内观测孔位由监理人确定，使用地质回转钻机施工，孔径为Φ91mm，深度大于固结灌浆孔3～5m，内管(即测杆)、外管(即保护管)均为无缝钢管，管径分别Φ32mm和Φ80mm，丝扣连接；千分表支架使用专业磁式支架。洗孔、压水、灌浆、封孔等均进行抬动变形观测，基岩累计抬动变形值不允许超过200μm。

(8)物探孔钻孔及灌前测试

孔位由监理人确定，使用地质回转钻机造孔，提取岩芯，孔径为Φ76mm，孔深与固结灌浆孔相同，分段钻进、洗孔和压水试验，钻孔达到设计深度监理人验收合格后，进行灌前物探测试。

(9)岩石盖重钻孔灌浆

岩石盖重层厚度5m，一次性钻孔灌浆。

(10)建基面以下岩体钻孔灌浆

Ⅰ、Ⅱ序孔采用自上而下分段灌浆法，Ⅲ序孔采用综合灌浆法(即岩石盖重层灌浆后，一次性钻至设计深度，然后自下而上分段灌浆)，加密孔和补强孔采用自下而上分段灌浆法。

(11)质量检查

检查孔位置由监理人确定，使用地质回转钻机造孔，孔径为Φ76mm，提取岩芯，孔深与灌浆孔相同。

1)压水试验

压水试验灌浆结束7天后进行，分段钻进，分段进行压水试验。

2)灌后物探测试

灌浆结束14天后进行灌后物探测试，灌后物探测试孔使用地质回转钻机钻孔，钻孔深度与灌浆孔相同。

(12)加密补强灌浆

检查孔压水试验、灌后物探测试不合格的部位进行加密补强灌浆，灌浆孔孔位、数量由设计单位确定。

(13)岩石盖重层开挖

灌浆质量检查合格后，岩石盖重层开挖采用预裂爆破方式，自上而下，分梯段进行，须进行专项爆破设计，控制药量，减少爆破对建基面以下岩体损伤。

(14)浅层质量检查

浅层质量检查孔位、数量由监理人确定，使用地质钻机造孔，入岩深度6m，钻孔结束后进行洗孔，孔底沉淀物厚度不大于20cm，监理人验收合格后进行单点法压水试验，然后进行物探测试，结束后按监理人指示灌浆或封孔。

(15)引管补强灌浆孔位布设

浅孔质量检查不合格的部位设置补强灌浆孔，孔位由设计单位确定，由测量人员按照设计孔位在建基面布设孔位点。

(16)钻引管补强灌浆孔

使用潜孔钻机造孔，使用JJK-1型倾角方位刻度器调整钻具倾角和方位，孔径为Φ80mm，孔深6m。钻孔达到设计深度，监理人验收合格后，使用大流量水进行钻孔冲洗，清除孔内岩粉，孔底沉淀物厚度不大于20cm。

(17)灌浆引管安装固定

1)孔内灌浆管安装

包括进浆管和回浆管，材料均为Φ25×2mm镀锌钢管，孔内进浆管口距孔底距离不大于50cm，回浆管口距孔口距离不大于30cm。

2)灌浆管孔口固定

孔内灌浆管路安装完成后通风或通水检查管路畅通性，合格后，使用预埋型孔口封闭器固定孔内进浆管、回浆管，封闭孔口(补强固结孔兼接触灌浆孔可用厚1mm钢板固定住进浆管、回浆管后，用水泥砂浆密封固定)。

3)孔外灌浆安装、固定

孔外灌浆使用Φ38×2mm镀锌钢管，沿等高线布设，管路敷设横平竖直，拐弯处用弯管或圆弧过渡，接头平顺，用锚杆固定(Φ20mm钢筋，深入基岩20cm，间距2.5m)。管路引至廊道或坝后栈桥，管头外露长度不小于20cm，高度以便于人工操作为宜。管口平整，挂牌标识，用孔口塞保护。“三孔一引”，并联连接，形成循环灌浆管路，孔内进浆管、回浆管分别与孔外进浆管、回浆管焊接连接或三通连接。

(18)盖重混凝土浇筑

盖重混凝土按坝块分层浇筑、养护；混凝土浇筑过程派专人检查维护引管灌浆管路。

(19)引管灌浆

盖重混凝土厚度达到30m以上，盖重混凝土强度、温度达到设计值后在廊道或坝后栈桥进行引管灌浆，采用循环灌浆方式，进、回浆管均安装压力表，灌浆压力3.0MPa。

(20))引管封堵、管头切除

灌浆结束3天后，切除外露的管头，对封孔不密实的管头，清除积水和稀浆，用水泥砂浆进行二次封孔；封孔密实的管头，凿除孔口凝固的水泥浆，用水泥砂浆填充密实；二次封孔3天后所有管头用砂轮机打磨平整。

Claims (3)

1.一种岩石盖重固结灌浆施工方法，其特征是，在大坝基础开挖时，在建基面高程以上预留厚度5m的岩石层作为岩石盖重，进行固结灌浆，灌浆孔方向垂直建基面(4)；岩石盖重层一次性成孔灌浆，灌浆压力不大于0.5MPa，盖重以下岩体分段钻孔分段灌浆，灌浆压力达到3MPa，岩石盖重固结灌浆结束检查合格后，对岩石盖重层进行开挖剥离，再在建基面上进行浅层质量检查，不合格部位进行引管灌浆；

具体步骤如下：

(1)盖重层顶部岩石开挖

盖重层顶部岩石开挖采用预裂爆破方式，预裂孔布置、钻孔、爆破按照建基面标准控制，保证盖重层顶部岩面平整；

(2)盖重层表面清理

人工清除岩石盖重层表面残留的岩石碎屑、活动的岩块，使岩面无浮渣、无松动岩块；

(3)灌浆孔位布设

测量人员按照施工图纸布设控制孔位，每排至少三个孔位点，然后以控制孔位为基点，使用钢尺布设其他灌浆孔位，误差不大于10cm，并在测量布设控制孔位位置埋设标志，挂标志牌；

(4)辅助设施布设

包括施工排架搭设，供电、供风、供水管路布设，排污设施安装，现场值班室设置等，根据现场条件制定辅助设施布置方案，监理人批准后实施，完成后，经有关各方验收合格后，投入使用；

(5)集中制浆站安设调试

在生产厂家技术人员指导下进行集中制浆站安装，调试合格经监理人现场验收后投入使用；

(6)钻孔灌浆设备就位

灌浆设备布设在灌浆站内，灌浆站配置防风、防雨、防晒等设施，自动记录仪安装在专门的操作间内；钻机移动到孔位后，使用JJK-1型倾角方位刻度器调整钻具倾角和方位，使钻具中心线与孔位中心点重合；

(7)抬动观测孔及装置安装

包括内观测和外观测装置；外观测使用抬动变形自动检测仪，每个坝段布设两台，位置由监理工程师确定；内观测孔位由监理人确定，使用地质回转钻机施工，孔径为Φ91mm，深度大于固结灌浆孔3～5m，内管(测杆)、外管(保护管)均为无缝钢管，管径分别Φ32mm和Φ80mm，丝扣连接；千分表支架使用专业磁式支架；洗孔、压水、灌浆、封孔等均进行抬动变形观测，基岩累计抬动变形值不允许超过200μm；

(8)物探孔钻孔及灌前测试

孔位由监理人确定，使用地质回转钻机造孔，提取岩芯，孔径为Φ76mm，孔深与固结灌浆孔相同，分段钻进、洗孔和压水试验，钻孔达到设计深度监理人验收合格后，进行灌前物探测试；

(9)岩石盖重钻孔灌浆

岩石盖重层厚度5m，一次性钻孔灌浆；

(10)建基面以下岩体钻孔灌浆

Ⅰ、Ⅱ序孔采用自上而下分段灌浆法，Ⅲ序孔采用综合灌浆法(即岩石盖重层灌浆后，一次性钻至设计深度，然后自下而上分段灌浆)，加密孔和补强孔采用自下而上分段灌浆法；

(11)质量检查

检查孔位置由监理人确定，使用地质回转钻机造孔，孔径为Φ76mm，提取岩芯，孔深与灌浆孔相同；

1)压水试验

压水试验灌浆结束7天后进行，分段钻进，分段进行压水试验；

2)灌后物探测试

灌浆结束14天后进行灌后物探测试，灌后物探测试孔使用地质回转钻机钻孔，钻孔深度与灌浆孔相同；

(12)加密、补强灌浆

检查孔压水试验、灌后物探测试不合格的部位进行加密补强灌浆，灌浆孔孔位、数量由设计单位确定；

(13)岩石盖重层开挖

灌浆质量检查合格后，岩石盖重层开挖采用预裂爆破方式，自上而下，分梯段进行，须进行专项爆破设计，控制药量，减少爆破对建基面以下岩体损伤；

(14)浅层质量检查

浅层质量检查孔位、数量由监理人确定，使用地质钻机造孔，入岩深度6m，钻孔结束后进行洗孔，孔底沉淀物厚度不大于20cm，监理人验收合格后进行单点法压水试验，然后进行物探测试，结束后按监理人指示灌浆或封孔；

(15)引管补强灌浆孔位布设

浅孔质量检查不合格的部位设置补强灌浆孔；孔位由设计单位确定，由测量人员按照设计孔位在建基面布设孔位点；

(16)钻引管补强灌浆孔

使用潜孔钻机造孔，使用JJK-1型倾角方位刻度器调整钻具倾角和方位，孔径为Φ80mm，孔深6m；钻孔达到设计深度，监理人验收合格后，使用大流量水进行钻孔冲洗，清除孔内岩粉，孔底沉淀物厚度不大于20cm；

(17)灌浆引管安装固定

1)孔内灌浆管安装

包括进浆管和回浆管，材料均为Φ25×2mm镀锌钢管，孔内进浆管口距孔底距离不大于50cm，回浆管口距孔口距离不大于30cm；

2)灌浆管孔口固定

孔内灌浆管路安装完成后通风或通水检查管路畅通性，合格后，使用预埋型孔口封闭器固定孔内进浆管、回浆管，封闭孔口；

3)孔外灌浆安装、固定

孔外灌浆使用Φ38×2mm镀锌钢管，沿等高线敷设，管路敷设横平竖直，拐弯处用弯管或圆弧过渡，接头平顺，用锚杆固定(Φ20mm钢筋，深入基岩20cm，间距2.5m)；管路引至廊道或坝后栈桥，管头外露长度不小于20cm，高度以便于人工操作为宜；管口平整，挂牌标识，用孔口塞保护；孔内进浆管、回浆管分别与孔外进浆管、回浆管焊接连接或三通连接；

(18)盖重混凝土浇筑

盖重混凝土按坝块分层浇筑、养护；混凝土浇筑过程派专人检查维护引管灌浆管路；

(19)引管灌浆

盖重混凝土厚度达到30m以上，盖重混凝土强度、温度达到设计值后在廊道或坝后栈桥进行引管灌浆，采用循环灌浆方式，进、回浆管均安装压力表，灌浆压力3.0MPa；

(20))引管封堵、管头切除

灌浆结束3天后，切除外露的管头，对封孔不密实的管头，清除积水和稀浆，用水泥砂浆进行二次封孔；封孔密实的管头，凿除孔口凝固的水泥浆，用水泥砂浆填充密实；二次封孔3天后所有管头用砂轮机打磨平整。

2.根据权利要求1所述的一种岩石盖重固结灌浆施工方法，其特征是，所述步骤(10)中灌浆用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔按等间距排列，每排中Ⅰ、Ⅱ序孔逐一交替设置或Ⅱ、Ⅲ序孔逐一交替设置，每列中Ⅰ、Ⅱ序孔逐一交替设置或Ⅱ、Ⅲ序孔逐一交替设置；

灌浆按分序加密的原则进行，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔、最后施工Ⅲ序灌浆孔；Ⅰ、Ⅱ序孔使用普通硅酸盐水泥浆液，Ⅲ序孔使用湿磨水泥浆液，普通水泥浆液水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1(重量比)四级，湿磨细水泥浆液水灰比采用3:1、2:1、1:1、0.5:1(重量比)四级。

3.根据权利要求1或2或3所述的一种岩石盖重固结灌浆施工方法，其特征是，所述步骤(19)中引管灌浆的进、回浆管的安装如下：预埋型孔口封闭器(11)安装在引管灌浆孔(6)孔口部位,孔内进浆管(7)和孔内回浆管(8)均固定在预埋型孔口封闭器(11)上，孔内进浆管(7)和孔内回浆管(8)分别与孔外进浆管(9)和孔外回浆管(10)连通，且相邻三个引管灌浆孔(6)的孔外进浆管(9)连通，该相邻三个引管灌浆孔的孔外回浆管(10)连通，形成循环灌浆系统管路。