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        水電站導(dǎo)流洞回填灌漿工程施工技術(shù)

        2017-03-25 01:28:32馬建泉五華縣小水電管理站
        河南水利與南水北調(diào) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)流洞壓水漿料

        □馬建泉(五華縣小水電管理站)

        水電站導(dǎo)流洞回填灌漿工程施工技術(shù)

        □馬建泉(五華縣小水電管理站)

        水電站導(dǎo)流洞回填灌漿是水工建筑物施工中的關(guān)鍵節(jié)點與重要部位,它關(guān)系到水電站的安全運行。文章結(jié)合工程實例,重點闡述了水電站導(dǎo)流洞灌漿施工技術(shù),考慮隧洞灌漿的施工作業(yè)難度較大,通過對施工環(huán)境的分析研究,進行了合理的施工布置,并運用回填灌漿及固結(jié)灌漿技術(shù)對該隧洞工程進行施工,保質(zhì)保量地完成了任務(wù),以期為類似工程提供參考依據(jù)。

        水電站;施工;灌漿試驗;質(zhì)量檢查

        0 引言

        隨著社會的發(fā)展,許多水電站建成投入運行,然而工程的質(zhì)量好壞決定于施工的質(zhì)量。在水電站導(dǎo)流洞灌漿施工過程中,可能有各種因素影響施工的順利進行,針對灌漿施工過程的復(fù)雜性及重要性,施工除了要對其影響因素進行詳細分析外,更重要的是在施工過程中按照合理的施工流程進行,監(jiān)控施工質(zhì)量,以保證灌漿施工的質(zhì)量安全。

        1 工程概述

        某水電站的導(dǎo)流洞回填灌漿主要分為洞口部分和洞身部分,所使用的原材料為普通水泥。導(dǎo)流洞入口部分的巖層主要為玄武巖、凝灰?guī)r、火山碎屑熔巖,其中凝灰?guī)r主要位于導(dǎo)流洞入口頂部,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,巖層整體呈鑲嵌破碎結(jié)構(gòu);而洞身部分巖層以玄武巖以及火山碎屑熔巖為主,巖層受到輕微的風化,大部分都為塊石,小部分為碎石,整體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

        2 準備工作

        2.1 漿料的制備和供應(yīng)

        為了提高漿料制備與供應(yīng)的效率,在施工時使用集中制備的方法,將漿料制備站設(shè)置在導(dǎo)流洞入口附近的公路旁。漿料制備站最多能夠儲存100 t水泥,每小時能夠制備15 m3的漿料。在制備漿料時,將準備好的原材料投入攪拌機當中快速攪拌,混合均勻,然后將混合好的漿料通過泵機和管道運輸?shù)绞┕っ娴臄嚢铏C內(nèi),為后續(xù)灌漿工作做準備。

        2.2 污水排放系統(tǒng)

        在導(dǎo)流洞內(nèi)設(shè)置有多級集水井,在進行污水排放時,需要利用水泵將污水運至污水管道當中排出。污水在排出前需要經(jīng)過沉淀池的處理,處理達標以后才能排到當?shù)厮诞斨小?/p>

        2.3 鉆孔灌漿臺車

        鉆孔灌漿臺車的原材料為熱軋槽鋼以及熱軋角鋼,臺車運行軌道一共有3條,使用卷揚的方式進行移動。臺車在同一時間只能進行平行移動或者垂直升降,而且移動范圍有限,如果臺車無法到達,那么就需要安裝腳手架,搭建新的作業(yè)平臺。在進行灌漿操作時,平臺附近要立好警示牌。

        3 灌漿測試

        3.1 實驗室灌漿測試

        一是,對灌漿所使用的水泥原料進行抽樣測試,測試其性能是否滿足灌漿施工的要求。二是,檢測漿料中水灰比的合理性以及其他添加劑的正確使用量等,主要檢測項目包括:漿料制備流程以及混合時間、漿料的密度或者比重檢測、漿料的粘稠度、漿料中固體沉淀的穩(wěn)定性、漿料凝固的時間及漿料中石質(zhì)材料的強度。

        3.2 現(xiàn)場灌漿測試

        3.2.1 測試目的

        首先通過測試得到鉆孔間距、漿料水灰比、灌漿時所施加的壓力等關(guān)鍵性的參數(shù),為灌漿施工提供數(shù)據(jù)參考;其次通過測試可以確認所選施工工藝的實用性;再次通過測試可以檢查所選原材料以及施工設(shè)備是否滿足灌漿施工的要求。

        3.2.2 固結(jié)灌漿實驗

        3.2.2.1 場地的選擇

        先向1號導(dǎo)流洞內(nèi)灌注混凝土,灌注完成以后,待混凝土的強度達到設(shè)計標準的一半時就可以選擇合適的部分進行固結(jié)灌漿試驗。按照設(shè)計方案設(shè)置好鉆孔位置、鉆孔深度、鉆孔間距等,然后將24個測試孔分成4組,每組6孔,分別施加大小不同的壓力,并檢測其灌漿的效果。試驗場地有專門的觀測裝置,整個灌漿實驗的過程都可以用該裝置進行觀測。

        3.2.2.2 施工工藝

        施工大致流程:設(shè)置好專門的觀測裝置—1序列鉆孔—1序列灌漿—2序列鉆孔—2序列灌漿-效果檢測。

        鉆孔使用沖擊鉆孔的方式:沖擊鉆機孔徑為6 cm,效果檢測時需要用到地質(zhì)鉆機,地質(zhì)鉆機孔徑為7.50 cm。孔洞之間的距離為3 m,深度為5 m。在鉆孔操作以前,鉆孔技術(shù)人員需要預(yù)先進行放點,根據(jù)設(shè)計圖紙在現(xiàn)場明確地標出每個孔洞的準確位置以及對應(yīng)的編號。鉆孔操作結(jié)束以后,會在孔洞內(nèi)留下許多殘渣,此時就需要進行孔洞清洗工作,將孔洞內(nèi)的殘渣排出。利用水泵為清水施加一定的壓力,然后通入到孔洞當中進行洗孔,洗孔完畢以后還需要進行壓水測試,檢驗孔洞周圍巖層的透水性。洗孔壓力與壓水測試的壓力都設(shè)置為灌漿壓力的80%。

        固結(jié)灌漿是將漿料一次性灌注到孔洞當中,使?jié){料在孔洞內(nèi)循環(huán)流動,從而完成灌注。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件勘察,選擇水灰比為3∶1,2∶1,1∶1,1∶2以及2∶1,1∶1,4∶5,3∶5兩大組。具體情況如表1。

        表1 固結(jié)灌漿參數(shù)設(shè)置表

        首先使用機械設(shè)備對孔洞進行封堵,然后再用人工涂抹水泥砂漿的方式對孔洞進行進一步處理。在灌漿結(jié)束以后,需要對灌漿質(zhì)量進行檢測,可通過壓水測試的方法檢查孔洞的透水性,要保證孔洞壓水測試結(jié)果符合設(shè)計標準。

        3.2.3 實驗結(jié)果報告編制

        在實驗完成以后需要將所有實驗結(jié)果匯總,編制成實驗報告的形式,發(fā)送給專業(yè)工程師,用于施工參數(shù)的確定。

        4 具體工藝

        4.1 回填灌漿

        4.1.1 鉆孔操作

        在無筋混凝土襯砌的部分,可以使用手風鉆進行鉆孔施工,孔徑為4.80 cm;在鋼筋混凝土襯砌的部分需要預(yù)先鋪設(shè)好管道,然后再用手風鉆進行鉆孔施工,鉆孔深度為0.10 m,記錄好混凝土層的厚度。

        4.1.2 灌漿施工

        在回填灌漿過程中,需要用到灌漿泵以及砂漿泵。將待灌漿的區(qū)域進行劃分,每個區(qū)域內(nèi)包含有兩個襯砌段,灌漿的孔洞分為兩個序列,每個序列的孔洞當中都含有頂孔?;靥罟酀{的壓力標準以及漿料的水灰比都是根據(jù)設(shè)計圖紙確定的,1序列孔洞灌注漿料的水灰比為3∶5或者1∶2,2序列孔洞灌注漿料的水灰比為1∶1和3∶5。如果孔洞內(nèi)某些部位的空隙部分太大,那么需要使用砂漿進行填充,但是用于填充的砂漿質(zhì)量不能超過水泥漿料質(zhì)量的2倍。

        在固定的壓力之下對孔洞進行灌注,直到孔洞吸漿達到飽和,無法繼續(xù)吸漿,繼續(xù)灌注5 min,即可停止灌漿。如果在灌漿過程中由于意外事故而停止灌漿,那么要在最短時間內(nèi)重新恢復(fù),如果停止灌漿的時間超過了半個小時,需要對孔洞進行清洗,方可繼續(xù)進行灌漿,若清洗以后孔洞依然不能繼續(xù)吸漿,則在該孔洞附近另尋鉆孔點,鉆孔灌漿。

        灌漿操作完成以后,需要及時清理孔洞內(nèi)的積水和雜物,切除暴露在外的預(yù)埋管,然后將孔洞進行封堵,檢查封堵的質(zhì)量。當所襯砌的混凝土強度達到設(shè)計標準強度的70%以后,就可以開始灌漿操作。灌漿操作之前需要對待灌漿區(qū)域進行檢查,如果發(fā)現(xiàn)缺陷,要及時采取措施進行處理,保證后續(xù)灌漿施工的質(zhì)量,避免出現(xiàn)漏漿等問題。向深處孔洞進行灌漿時,表層孔洞可以作為通風、排水通道。當深處的孔洞灌漿完成,已經(jīng)開始堵塞時,就可以轉(zhuǎn)到表層孔洞進行灌漿,直至所有孔洞全部完成灌漿。灌漿時不能中斷,必須連續(xù)操作,如果因特殊原因中斷,要在最短的時間內(nèi)恢復(fù)灌漿,如果孔洞無法吸漿,則對孔洞進行清理以后再恢復(fù)灌漿。灌漿效果的檢測需要等漿料完全凝固,時間大約在灌漿結(jié)束的7 d之后。檢測時,將水灰比為2:1的漿料注入到孔洞當中,如果在10 min內(nèi)注入量都沒有超過10 L,就說明灌漿效果比較好。

        4.2 固結(jié)灌漿

        固結(jié)灌漿主要分為進水塔灌漿與導(dǎo)流洞身灌漿兩個部分。在導(dǎo)流洞身的灌漿之前需要先對回填灌漿的效果進行檢測,所以固結(jié)灌漿的時間與回填灌漿至少相隔7 d。

        4.2.1 施工工序

        測量放點→鉆孔→洗孔→灌漿→封孔

        4.2.2 鉆孔

        該工程鉆孔設(shè)備使用的是風動沖擊鉆機,鉆孔定位的誤差不能超過0.10 m。鉆孔時孔洞直徑為6 cm,使用風動沖擊鉆機;效果檢測時孔洞直徑為7.50 cm,使用地質(zhì)鉆機。鉆孔的深度必須要達到設(shè)計標準。如果在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)掉塊、換層、漏水等問題,要及時進行記錄。為了保證鉆孔方向的準確,要經(jīng)常對孔洞進行傾斜角的測量,測量工具主要有羅盤以及專用測斜儀兩種。

        4.2.3 洗孔

        在鉆孔完成以后需要對孔洞進行沖洗,保證孔洞內(nèi)無雜物,為灌漿施工打好基礎(chǔ)。

        4.2.4 壓水測試

        在灌漿結(jié)束以后,需要對灌漿質(zhì)量進行檢測,可通過壓水測試的方法檢查孔洞的透水性,要保證孔洞壓水測試結(jié)果符合設(shè)計標準。壓水測試所用壓力為灌漿壓力的80%。在多個孔洞當中選擇5%的比例進行壓水測試。

        4.2.5 灌漿

        灌漿設(shè)備為三缸柱塞灌漿泵,灌漿方式選用的一次性內(nèi)部循環(huán)灌漿法。灌漿孔洞可以分為兩個序列,分別為第一序列和第二序列。整個灌漿過程都是由自動記錄儀進行記錄,各項參數(shù)是通過固結(jié)灌漿實驗結(jié)果的分析得到的。如果灌漿時發(fā)現(xiàn)漏漿,要立即降低灌漿壓力,限制漿料注入的速率,并采取相應(yīng)措施對漏漿處進行處理。灌漿時出現(xiàn)串漿問題時,如果串漿孔洞已經(jīng)處理完畢,達到了灌漿的要求,那么可以在該孔洞增設(shè)灌漿裝置,兩孔同時進行灌漿。如果串漿孔洞不滿足條件,那么需要對串漿孔洞進行封堵。如果在灌漿過程中由于意外事故而停止灌漿,那么要在最短時間內(nèi)重新恢復(fù),如果停止灌漿的時間超過了半個小時,需要對孔洞進行清洗,方可繼續(xù)進行灌漿,若清洗以后孔洞依然不能繼續(xù)吸漿,則在該孔洞附近另尋鉆孔點,鉆孔灌漿。如果發(fā)現(xiàn)孔口涌水,那么可以適當提高灌漿的壓力,并加入速凝劑加快漿料凝固,有效解決涌水問題。當灌漿速率過快而無法有效停止灌漿時,可以加入適量速凝劑加速漿料凝固或者降低灌漿壓力減緩灌漿速度。

        4.2.6 孔洞封堵

        用水灰比為1:2的濃漿對孔洞進行封堵,壓力設(shè)置為灌漿壓力的最大值。

        4.2.7 觀測工作

        使用預(yù)先設(shè)置好的觀測裝置對整個灌漿過程進行觀測,將觀測結(jié)果發(fā)送給專業(yè)工程師,如果發(fā)現(xiàn)問題立即暫停灌漿,并及時研究出解決方案。

        4.2.8 效果檢測

        通過壓水測試、鉆孔檢測、取芯檢測等方法對孔洞灌漿質(zhì)量進行綜合評估。所有檢測孔洞的合格率≥85%,且在不合格孔洞當中透水率小于標準值的1.50倍,分布較為分散,則可認為本次灌漿施工是合格的。

        5 結(jié)語

        灌漿施工的質(zhì)量受到許多因素的影響,包括施工工藝、施工技術(shù)、施工方案以及施工環(huán)境等。所以,要想保證灌漿施工的質(zhì)量,就必須要從多個方面對實際情況進行詳細分析,不僅要采用先進的施工技術(shù),把握好施工工藝,還要針對灌漿施工過程中的各種問題采取有效的解決措施。只有控制好每一道工序的質(zhì)量,才能保證灌漿施工的整體質(zhì)量。

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        [3]朱興廣.金安橋水電站導(dǎo)流洞灌漿施工技術(shù)[J].東北水利水電,2015,33(5).

        [4]于海.淺談隧洞固結(jié)灌漿施工工藝[J].河南水利與南水北調(diào),2016(5).

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        [8]練偉航,張廣傳,賴冠文,等.樂昌峽水利樞紐工程施工導(dǎo)流洞進口消渦措施探討[J].廣東水利水電,2012(1).

        TV543

        :B

        :1673-8853(2017)02-0072-03

        2016-12-13

        編輯:左英勇

        馬建泉(1980-)男,工程師,主要從事水工建筑工作。

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