水电站作为生命线工程,对其设计和施工也提出越来越高的要求。固结灌浆是加固坝基的重要手段之一,它是用适当的压力,将水泥浆或其它化学固化材料灌注到岩体的裂隙、断层破碎带、软弱夹层或洞穴中去,待浆液固化后,增强岩体的完整性和均一性,提高基岩的承载能力和弹性模量,减少变形和不均匀沉陷,同时也降低岩石的透水性。
一、施工工艺
1、钻孔。由于各种孔功能差别,且考虑最佳灌浆效果。单个钻孔的施工工艺流程为:造孔一洗孔-单点压水试验叶声波检测(检查孔)一灌浆—封孔。
2、洗孔。洗孔是固结灌浆施工前的一项重要工作内容。洗孔是在孔内用清水大流量进行冲洗,目的是将残存孔内和粘附在孔壁上的岩粉等杂质冲出孔外,以免堵塞裂隙通道口而影响灌浆质量。灌浆孔在灌浆前必须进行孔壁冲洗与裂隙冲洗,直至回水澄清,并延续lOmin方可结束,且总的时间要求,单孔不少于30min,串通孔不少于2h。对回水达不到澄清要求的孔段,应继续进行冲洗,孔内残存物厚度不超过20cm。抬动观测孔、灌前声波检测孔不进行洗孔,抬动观测孔钻至设计深度后,孔内安装直径25mm内管、直径50mm外管,孔口安装百分表对混凝土表面抬动进行监测。灌前声波检测孔钻至设计深度后进行检测试验。
3、现场灌浆试验。灌浆施工前,进行现场灌浆试验,在下游第一排选择具有代表性的灌浆孔2个,闸上游1个,下游1个,选定试验孔布置方式,孔深llm,灌浆压力0.1一0.2MPa,灌浆压力应保证地面不抬动,加强闸室右侧闸墩的观测,闸墩不发生位移,通过灌浆试验确定固结灌浆所需的最佳施工参数。灌浆试验结束后,检查灌浆效果,分析各序孔的单位吸水率、单位耗灰量等试验资料,对设计确定的灌浆控制参数进行修改,完善灌浆工艺和施工过程中的质量控制措施。
4、灌浆。工艺流程:管路连接一制浆一注浆。灌浆方法有:试探性灌浆一般先配制两种浓度的浆液.一种是标准浆,一种是稠浆。当堆石层孔隙不大时,采用标准浆。当孔隙较大时采用稠浆。当采用标准浆,随灌入量的增加,若浆液在同步上升,即用一般标准灌浆,若不能同步上升,说明孔隙直径偏大,使用稠浆灌入。间歇式灌浆当孔隙直径过大,采用稠浆还不同步上升时,此时可采用间歇式复灌,在灌入一定的浆液后,间歇一段时间待浆液初凝后,再灌入一定量的浆,直到托底为止。交替式灌浆,间歇式灌浆用时较长时,可改用交替式灌浆,即先灌浆液,再灌砂砾,然后再灌浆液,如此反复,直到托底为止。加压灌浆,最后用标准浆加压灌浆,灌浆时严格控制灌浆压力,最后到压力稳定,托底灌浆终孔。
5、灌浆结束标准。1)I序孔结束标准①当单孔吸浆总量>250L,并进行一次或多次待凝并复灌的孔在0.6MPa的稳定压力下,当注入率≤lOL/h,进行有压屏浆4h结束灌浆。②当孔吸浆总量<250L,未进行待凝并复灌的孔在0.6MPa的稳定压力下,当注入率≤0.6L/h时,进行有压屏浆4h结束灌浆。③开灌后如出现在0.6MPa压力下吸浆量很小或几乎不吸浆的特殊情况时,最大压力可抬高到1.5MPa灌至该孔不再吸浆。2)Ⅱ序孔结束标准①当单孔吸浆总量>250L,并进行一次或多次待凝并复灌的孔在0.8MPa的稳定压力下,当注入率。<6L/h,进行有压屏浆4h结束灌浆。②在单孔吸浆总量<250L,未进行待凝并复灌的孔在0.8MPa的稳定压力下,当注入率≤O.6lMh时,进行有压屏浆4h结束灌浆。工法开发③开灌后如出现在0.8MPa压力下吸浆量很小或几乎不吸浆的特殊情况时,最大压力可抬高到1.5MPa灌至该孔不再吸浆。
6、待凝。当单孔吸浆总量1>250L时仍未达到结束标准的,进行待凝,待凝时间为6—8h,待凝后进行复灌,复灌25L后仍未达到结束标准的,进行再次待凝,如此循环,当单孔吸浆量达400L时,即可结束。
7、封孔。各孔灌浆完成后,进行清孔,排除孔内积水,采用1:1:1(水:水泥:砂)干硬性水泥砂浆封填密实孔口。
二、施工中注浆遇到的问题及解决方法
1、中断处理。由于停电、机械故障、器材等问题出现被迫中断注浆的情况,应尽快恢复注浆。恢复时应从稀浆开始,如果吸浆率与中断前接近,则可尽快恢复到中断前的稠度,否则应逐级变浆。若恢复后的吸浆率减少很多,则短时间内即告结束,说明裂隙口因中断被堵,应起出栓塞进行扫孔,冲洗后再注。
2、串浆处理。a.串浆孔若为待灌孔时,在孔中先注入适量的清水,灌浆时待清水溢出后,封闭串浆孔,经12h后在串浆孔中进行灌浆;b.适当增长相邻两个次序孔先后施工的间隔时间,防止新灌入浆液,将前期灌入到裂隙中的浆液结石冲出。
3、冒浆处理。在注浆过程中发生表面冒浆时,轻微者,可以稍停灌浆,让其自行凝固堵漏,严重者应先行实行堵漏措施,无效,可采用越级变浓浆液,降低压力,中断间歇等办法。
三、程施工质量保证措施
1、孔位平面定位精度控制:用经纬仪放出施工部位的中心线,严格按孔距3.0m,排距3.0m,正方形布孔,用钢尺量距,确定钻孔位置,确定钻孔位置偏差小于10cm,在每个孔位上用红色油漆标记,钻孔钻进就位时,经复查无误后方可开钻成孔。
2、钻孔深度控制:用水准仪测量基面高程,根据测出的结果.计算出钻孔的深度,钻头、钻具、钻杆应用钢尺测量,并做好记录,先用1m的钻杆施钻,待钻到底后改用2m的钻杆,接着改用3m、4m、5m的钻杆,直到达到设计的孔深,在钻进过程中不时地用风将孔底的杂质吹出孔外。
3、孔壁保护控制:钻进成孔后,应立即做好钻孔的保护工作,防止异物落入孔内,造成孔内堵塞淤积,若为不稳定孔壁或易坍塌的钻孔,应在起拔套管之前,在钻好的钻孔内下人中50PVC管做成的花管,以保护好孔壁,防止钻孔坍塌、淤积堵塞,确保灌浆孔达到设计孔深。
4、孔口管埋设质量控制:灌浆孔钻进成孔后埋设压浆管之前。一定要检查实际孔深,若达不到设计的深度要求,进行处理后才能埋设。在压浆管的中上部用多层橡胶封堵片封堵,以防固定压浆管时砂浆落入孔内,同时又使浆液能顺利进入基岩与底板的接触面,固定压浆管四周的砂浆用高标号的砂浆。
5、灌浆压力控制:施工采用的灌浆压力采用一次升压法,本工程为一般浅层基岩,灌浆压力最大采用0.6MPa。灌浆开始尽快地升高到规定压力,单位吸浆量不限,每一级浓度浆液的累计吸浆量达到一定限度后,调换浆液配合比,由稀变浓,单位吸浆量逐渐减少,直到达到结束标准,即灌浆结束。
6、浆液配合比与浓度控制:浆液浓度,应按先稀后浓的变换原则进行,水灰比可采用1:1,0.8:1两个比级,开灌水灰比采用1:1。采用限量法进行浓度变换,即:当第一级浆液注入量已达300L以上,或灌注时间已达1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时,则浆液加浓一级;当注入率大于30L/min时,可根据具体情况将浆液浓度调为0.8:1。
四、结语
由于固结灌浆属隐蔽工程,实际的充填与灌注效果要在施工后进行检测确定,在实际灌浆施工中需根据吸浆量、泵压来判断实时的充填效果,对工艺作实时调整,以达到设计要求的灌注效果。