福建黎阳抽水蓄能电站引水系统及地下厂房工程钻孔与灌浆工程施工组织方案

福建黎阳抽水蓄能电站引水系统及地下厂房工程钻孔与灌浆工程施工组织方案内容摘要：

在工作面附近设置制浆站，拌制合格浆液，采用输浆泵通过 输浆管送至工作面 ，供浆距离较远时，设立浆液中转站。 初拟的主要制浆站设置位置及供浆范围： 在 8＃施工支洞、 3＃施工支洞端口处，分别设立 5＃、 6＃制浆站，主要为主厂房、安装间及母线洞等部位供浆 ； 帷幕灌浆的制浆站：高程－ ，考虑利用布设在廊道入口附近的 9＃制浆站和灌浆廊道内设置的中转站联合供浆；高程－73m廊道帷幕灌浆的制浆站，利用布设在与排水廊道交汇处的 10＃制浆站制备原浆，廊道内设置中转站。 部分尾水系统 钻灌系统 部分尾水系统根据灌浆工作的不同部位，考虑制浆站设立的位置如下： 在 4＃施工支洞适宜处设立 7＃制浆站，为尾水闸室供浆； 在 9＃施工支洞适宜处设立 8＃制浆站，为尾水支洞及岔洞供浆。 施工排水、排污系统 在每个作业面施工过 程中，沿施工面较低处临时修建一挡水堤，钻孔、灌浆的污水在此处沉淀后用排污泵将污水汇集到引水系统下支洞，再将废水采用管道形式输送到地下系统废水处理站的集水池。 对于沉淀的积渣、岩心等废弃物设专人统一清除至洞外业主指定的弃渣场。 本标灌浆 采用 普通硅酸盐水泥 ， 其中回填灌浆的水泥强度等级不低于， 当水泥浆液中掺加微膨胀剂时，采用的水泥强度等级不低于 ；用于固结灌浆 、 帷幕灌浆 、 封堵体接缝灌浆、钢衬接触灌浆的水泥强度等级不低于 ，且帷幕灌浆 、 接缝灌浆 和 接触灌浆水泥的细度要求通过 80um 方孔筛，其筛余量 ≤5％。 施工总体程序 施工总体程序说明 如下： 三个施工区域钻孔灌浆独立进行 施工。 洞身 钢管 段灌浆施工顺序： 裸岩 固结灌浆 → 回填 灌浆 → 接触灌浆； 尾水岔管钢筋砼衬砌段灌浆施工顺序为： 回填灌浆 → 固结灌浆 ； 堵头部位的灌浆顺序：回填 灌浆 → 固结灌浆 → 接触灌浆 → 接 缝 灌浆。 排水孔施工将根据具体情况实施：即砼衬砌 部位 排水孔，安排在砼浇筑前钻设；喷砼部位的排水孔在喷砼施工之后钻设；灌浆部位的排水孔须 在 相应部位灌浆完成并检查合格后钻设。 考虑到本标帷幕灌浆 的 特殊性及施工进度要求，帷幕灌浆在 相应高程灌浆平洞底板砼浇筑且强度达 50％设计强度后方可进行。 施工顺序 为 ：先施工 下游 排 孔 ，后施工 上游 排孔。 同排孔灌浆施工的顺序为： 灌浆洞底板 砼施工 → 抬动观测孔→先导孔 → Ⅰ序孔 → Ⅱ序孔 → Ⅲ序孔。 灌浆试验 的目的和内容 试验目的 为 了论证和 确定 地下厂房上游 帷幕灌浆、 地下洞室围岩 固结灌浆 的 参数（灌浆孔间排距、灌浆压力等）、 岩石裂隙 的可灌性和 灌浆 施工 工艺 ； 推荐合理的施工程序、良好的灌浆施工工艺、 适 宜的灌浆材料 以 及 钻孔灌浆设备等。 以便施工 采用可靠有效 且 经济合理的灌浆方法。 试验内容 灌浆试验包括浆液 材料 试验和 生产性 灌浆试验。 浆液材料试验 施工之前按监理工程师的指示对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验： （ 1）检测水泥的强度、细度、凝结时间等指标； （ 2） 浆液配制程序及拌制时间； （ 3） 浆液密度或比重测定； （ 4） 浆液流动性或流变参数； （ 5） 浆液的沉淀稳定性； （ 6） 浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间； （ 7） 浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性； （ 8）通过 现场 对不 同水灰比 以及掺合料、外加剂等的品种 和 掺 入 量 的试验，再经过综合分析， 并将试验成果报送监理工程师 ，最终选定适合本工程特点的灌浆浆液配合比。 生产性灌浆试验 生产性灌浆试验主要包括 围岩 固结灌浆 试验 和帷幕灌浆试验。 灌浆试验的要求 如下 ： （ 1） 生产性灌浆试验在开始前 56 天，编制详细的试验大纲，并报送监理工程师审批；灌浆试验结束后，及时进行原始资料的整理和对试验成果进行分析，并将试验成果报送监理工程师。 （ 2） 根据灌浆工程施工图纸的要求或按监理工程师指示，选定适当区域论证帷幕灌浆的可灌性 及 施工工艺、参数（灌浆压力、 灌浆孔间排距等）和 围岩 水泥固结灌浆试验的可灌性 及 施工工艺等。 （ 3） 在每一试验区内，按批准的试验大纲和拟定的施工程序、方法进行试验，通过资料的整理、分析各序孔和检查孔的透水率、单位耗灰量等的试验资料，以便检查灌浆的效果。 帷幕灌浆试验 黎阳 抽水蓄能电站地下洞室 岩石条件 较 差， 断层、 裂隙发育且 地下 水 位高。 要求有一定的帷幕厚度。 对于标内双排孔，先灌排拟采用自下而上（地质条件较好）或自上而下分段灌浆，第二排则 采用孔口封闭，自上而下分段孔内循环灌浆法灌浆 ，以 利于上段重复灌浆，提高灌浆 压力， 增强 灌浆效果。 围岩 固结灌浆试验 选用 全孔一次灌注或 分段灌浆法。 帷幕 钻孔采用 XY2PC 型回转钻机，金刚石钻头钻孔。 固结灌浆孔拟采用 YG40 凿岩机造孔。 抬动观测孔、声波测试孔、检查孔孔径 ≥ φ76mm，采用 XY－ 2PC 型地质钻机 配 金刚石钻头钻进。 灌浆采用 SGB610 型高压泥浆泵、双层立式搅拌槽、 ZJ400 高速搅拌机和三参数自动记录仪 等。 钻孔灌浆施工方法及措施 钻孔设备选择原则 地下洞室中使用气动钻孔设备时，带有消音器和除尘装置，不使用内燃机驱动的钻孔设备。 钻孔的钻机和钻头根据工程的地质条件选用，回填灌浆和固结灌浆主要采用风钻或凿岩机钻孔；帷幕灌浆、深孔排水孔或其它检查孔等主要采用回转钻孔机械进行钻孔。 使用的钻孔冲洗和压水试验设备，保证在所有压力下都有足够的供水量，压力稳定、出水均匀、工作可靠。 准备足够的流量计、压力表、压力软管、供水管及阀门等备品。 灌浆设备 灌浆泵性能与灌浆浆液的类型和浓度相适应，其容许工作压力大于最大灌浆压力的 倍， 并有足够的排浆量和稳定的工作性能；采用多缸柱塞式灌浆泵。 根据灌浆需要配置高速和低速浆液搅拌机，配备三参数灌浆自动记录仪。 灌浆管路保证浆液流动畅通，并能承受 倍的最大灌浆压力。 灌浆泵和灌浆孔口处以及进浆管路均安装压力表，所选用的压力表在使用前进行率定。 压力表和管路之间设有隔浆装置。 灌浆塞与采用的灌浆方法、灌浆压力及地质条件相适应。 制浆站的制浆能力满足灌浆高峰期所有机组用浆需要，制浆站配备除尘设备。 所有灌浆设备、仪器、仪表保持工作状态正常，配有足够的备用设备。 主 要 施工 设备 选型 主要 施工 设备 选型 见 表。 表 钻孔灌浆主要设备表 工程项目 钻孔机械 灌浆机械 制浆设备 输浆设备 其它设备 回填灌浆 手风钻 3SNS 灌浆泵 ZJ400 高速搅拌机，低速搅拌桶 WB250/50 LH2020 三参数自动记录仪 固结灌浆（ L＝ ，～ 5m， ） 凿岩机 YG40 SGB610灌浆泵 ZJ400 高速搅拌机，低速搅拌桶 WB250/50灌浆泵 LH2020 三参数自动记录仪 YT－ 28 帷幕灌浆 （ L≥ 43m） XY2PC 回转地质钻机 SGB610灌浆泵 ZJ400 高速搅拌机，低速搅拌桶 WB250/50灌浆泵 LH2020 三参数自动记录仪 排水孔（ D56mm，L=3m） 凿岩台车、YG40 凿岩机手风钻 — — — — 深孔排水孔（ D110mm L=7~50m） XY2PC 回转地质钻机和YG40 凿岩机 、潜孔钻机 — — — — 引水系统灌浆 引水系统钻孔灌浆包括：引水主洞上平段、下平段及上、下弯段回填、固结灌浆；引水主洞竖井段固结灌浆；引水主洞接触 灌浆；引水岔洞及支洞回填、固结灌浆；引水岔洞及支洞接触灌浆。 引水隧洞固结灌浆在 开挖 喷混凝土后 、 钢管安装 之 前进行 ； 钢管外包混凝土顶部回填灌浆 除钢岔管（ 800MPa）管身不允许开孔采取管外预埋灌浆管外，其余均通过钢管上的预留孔进行施工； 钢管底部的接触灌浆通过底部预埋的纵向灌浆管进行 施工。 对于与隧洞段相交部位的帷幕灌浆施工顺序，除压力管道下平段作为厂房施工期防渗帷幕先期施工外，一般应先进行隧洞及其堵头的回填灌浆、固结灌浆及接缝灌浆、接触灌浆等，再进行帷幕灌浆。 固结灌浆 施工工序：支护砼 → 钻孔 → 声波测试 → 固 结灌浆 → 效果检查 → 声波测试 → 安装钢管 → 回填砼以及其它工序。 （ 1）钻孔：为了保证支护砼在灌浆过程中不被破坏，在支护砼达到设计强度后进行 施工 ；钻孔采用轻型凿岩钻机进行，孔径不小于 φ38mm。 钻孔入岩 4～5m， 排 距 ，梅花形布置。 （ 2）钻孔冲洗及压水试验：钻孔结束后，先采用风水联动的方式进行孔壁冲洗，灌浆前，下设灌浆塞进行裂隙冲洗，钻孔冲洗过程中准确标识洞壁漏水的部位，在灌浆前进行有效的封堵。 钻孔 冲洗水压力为灌浆压力的 80%，当冲洗压力超过 1Mpa 时采用 1Mpa 进行，裂隙冲洗至回清水后 10min 结束，且 单孔冲洗时间不少于 30min，串孔冲洗不少于 2h；对于回水达不到澄清要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残余的沉淀物不超过 20cm；当临近有正在灌浆的孔或临近灌浆孔结束不足 24h 时，不得进行裂隙冲洗；裂隙冲洗结束 24h 后没有灌浆时，灌浆前 应 重新进行裂隙冲洗。 （ 3）灌前压水 试验 ：选择基本孔的 5%在裂隙冲洗结束后进行灌前压水，灌前压水采用单点法，压水压力为灌浆压力的 80%，该值若大于 1Mpa，采用 1Mpa；每 5min 测读一次流量，当连续四个读数值之差小于 1L时，即可结束压水，取最后流量值作为计算流量，其结果以透水率 表示。 （ 4）灌浆 1） 灌浆分序：由于支护砼对岩石的支撑作用较小，对浆液的止浆能力存在不确定性，将灌浆分两序施工， 地质条件不良地段，可分为三序（经监理人同意），灌浆采用环间分序环内加密的原则进行。 Ⅰ 序环分两段施工，第一段入岩 ，止浆塞 塞 入岩 30cm，待 Ⅰ 序环的第一段灌浆结束待凝 3 天后进行第二段的灌浆，第二段孔深达到设计孔深，止浆塞塞位不变；根据我们的施工经验，采用此方式施工有两个优点： 可以保证围岩不因灌浆压力遭到破坏，以至于造成塌方； 可以通过对浅层岩石的加固有效的增加深层固结灌浆压力；整个施工 过程必须进行围岩变形观测。 Ⅱ 序环全孔一次灌注，灌浆压力在变形观测装置的监测下逐渐上升，当变形超过 2mm时停止升压，如果达到设计压力，变形值不超过允许值，则采用此方法进行生产施工。 2） 灌浆材料：固结灌浆水泥选用 级的普通硅酸盐水泥；灌浆用水满足混凝土搅拌用水的要求；外加剂和掺合料根据现场实际情况，经监理工程师批准后方可使用。 灌浆设备：灌浆选用 SGB610 型灌浆泵，计量选用自动记录仪。 制浆时水泥等固相材料必须进行称量，称量误差应小于 5%。 浆液搅拌采用高速搅拌机，搅拌机转速为 1200r/min，搅 拌时间不少于 30s；浆液温度保持在 5～40℃ ，超出此范围的浆液视为废浆；浆液使用前过筛，从开始制备到用完时间不能超过 4h，否则予以弃掉。 3） 浆液水灰比：根据我们的施工经验，固结灌浆的水灰比拟采用 2： 1： ： ： 1 四个比级，开灌水灰比为 2： 1 或根据现场试验确定。 4） 灌浆压力：根据现场试验确定；在灌浆过程中，灌浆压力应尽快达到设计值，注入率大的孔段应分级升压。 5） 灌浆方式：灌浆采用孔口循环全孔一段灌注的方式，为了减少灌浆压力对支护砼的影响，灌浆塞必须深入岩石 20～ 30cm。 6） 变浆标 准：灌浆浆液由稀到浓逐级变换；当灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或注入率保持不变而灌浆压力持续升高，不得改变水灰比；当某一比级浆液注入量达到 300L，或注浆时间达到 1h，而注入率和灌浆压力均无显著变化时，加浓一级水灰比；当注入率大于 30L/min 时，根据施工具体情况，可越级变浓。 7） 结束标准：在设计压力下，单孔注入率不大于 1L/min 时，持续灌注 30min，即可结束灌浆。 8） 围岩变形观测：灌浆过程中，岩石在灌浆压力的作用下可能产生破坏，灌浆过程中对每个灌浆孔进行观测并做好抬动观测记录。 9） 封孔：灌浆 结束后，排除孔内的积水和污物，采用机械注浆法进行封孔。 （ 5）特殊情况处理 1） 灌浆作业连续进行，如果因故中断， 应 及早恢复灌浆，若中断时间超过30min， 需再 冲孔至设计孔深后复灌；如果中断后的注入率不小于中断前注入率的 50%，则认为该孔段合格，否则，重新钻孔灌浆。 2） 灌浆过程中如果发生和相邻孔串浆，用塞将该串浆孔封堵，待此孔灌浆结束后，扫孔复灌；若被串孔正在进行钻孔，立即停止钻孔，并对该孔进行有效的封堵。 3） 当灌浆孔内灌入水泥量超过一定数量而注入率和压力均无明显变化时，及时通知监理工程师，在监理工程师的 指导下，采用降压、间歇灌浆或灌砂浆等方法处理。 4） 当洞壁出现冒浆时，在对冒浆处进行封堵处理后，采取加浓浆液水灰比、。