塔城地区白杨河引水工程
输水隧洞灌浆工程
施 工 方 案
生产建设兵团建设工程(集团）有限责任公司2013年6月30日
1.概况 1.1工程概况
白杨河发源于塔城地区额敏县境内的乌日可下亦山和和布克赛尔蒙古自治县境内的谢米斯台山，流经塔城地区托里县的白杨河洼地，经过克拉玛依的白杨河水库，最终汇入艾里克湖。
白杨镇水库位于白杨河大桥上游 2km 处，距和布克赛尔蒙古自治县城90 km，距托里县铁厂沟镇60km，坝址区地理坐标为东经84°53′14″，北纬46°30′14″；引水管道鲁能电厂支管末端地理坐标为东经86°03′55″，北纬 46°25′52″，县工业园区支管末端地理坐标为东经85°58′17″，北纬 46°29′39″。 1.2工程地质简况
白杨河水库库区所处位置为峡谷段，库区长度约6km，库区范围内，两岸山顶高程在1000～1300m之间，白杨河河谷切割深度一般为100～150m，属低中山地貌。两岸岸坡高度多在100m以上，坡度一般为35～50°。河谷两岸分布有Ⅰ～Ⅳ级阶地。河床高程为900～960m，谷底宽度20～30m，一般水深0.5～1.0m，河道总体比降在8‰左右。水库正常蓄水位高程955.14m时，水面宽度一般200～500m。 在靠近坝址的左岸有一条大冲沟，延伸至山间盆地的边缘地带，沟底覆盖有松散堆积层，入口处有冲洪积物堆积。
库区出露地层主要有古生界泥盆系、石炭系和新生界第四系等。 ① 泥盆系下统孟布拉克组上亚组（D1mbC）：岩性为凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩，在测区内该层出露厚度大于300m。与上覆地层呈断层接触。
② 石炭系下统黑山头组（C1h）：上部为一套基性火山岩，下部为
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一套火山碎屑岩，出露厚度大于1000m，与泥盆系下统孟布拉克组上亚组（D1mbC）呈断层接触。
③ 石炭系下统巴塔玛依内山组上亚组（C1bb）：岩性包括含辉石英安岩、安山岩、安山玄武岩，出露厚度大于400m，与泥盆系下统孟布拉克组上亚组（D1mbC）为断层接触。
④ 第四系（Q）：按其成因大致分为五类：上更新统冲-洪积（Q3al+pl）砂卵砾石，全新统冲积（Q4al）砂卵砾石夹漂石，全新统坡-洪积（Q4dl+pl）块石、碎石夹粉土和砂土，全新统坡-崩积（Q4dl+col）块石、碎块石及碎石土，全新统冲-洪积层（Q4 al+pl）碎块石和碎石土夹粉土。
⑤脉岩（λφC1）：岩性为钠长斑岩、石英钠长斑岩，分布在库尾附近。
2.隧洞灌浆设计布置及要求 2.1设计布置
在隧洞顶拱120°内进行回填灌浆，在隧洞内经行铺盖式固结灌浆。回填灌浆孔深为深入基岩10cm，固结灌浆孔深为深入基岩2m，孔排距设计为1.5m×2.5m×2.5m×1.5m，呈梅花型布置。（顶拱120°内的回填灌浆孔兼固结灌浆孔。） 3.1使用的机械设备
固结灌浆生产性试验使用的机械设备见表表3-1
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隧洞灌浆使用的机械设备一览表 表3-1
设备名称 凿岩机 电控空压机 栓塞 型号 YG-40 12 m3 闭浆塞 机械塞 自动记录仪 WE/GJ-B 注浆泵 高速搅拌机 储浆桶 比重计 钢尺 台称 卷尺
4. 主要施工方法及质量检测 4.1施工方法 4.1.1施工程序
施工程序为：先I序排、后II序排，逐排加密。 每排分II序施工，先I序后II序，逐孔加密。
4.1.2 施工工艺
回填灌浆工艺流程为：钻孔布置→钻孔→压缩空气冲洗→灌浆→封孔→注浆试验。
固结灌浆工艺流程为：钻孔布置→钻孔→裂隙冲洗和压水试验→灌浆→封孔→压水试验。
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单位 数量 台 台 套 套 台 台 台 台 个 套 把 台 把 2 1 25 25 1 1 1 2 2 20 3 1 8 用途 造孔 供风 闭浆 卡塞灌浆 压水、灌浆记录 灌浆 制浆 储浆 测比重 测距 称量 测距 备注 3SNS-A BW250 420L 150L 波美比重计 50m 100kg
4.1.2.1钻孔布置
回填灌浆布孔剖面示意图：
固结灌浆布孔剖面示意图：
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回填灌浆平面布孔图： 固结灌浆平面布孔图
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4.1.2.2钻孔
钻孔均在衬砌混凝土上进行，其厚度在0.5m左右，且混凝土强度已达到设计强度70%以上。钻孔设备采用YG-40凿岩机钻进，孔径φ38mm，其主要要求为：
①孔位应符合设计要求，钻孔应说明编号和孔序，开孔位置与设计孔位偏差不大于10cm，孔深与设计深度误差不大于20cm，开孔角度偏差不大于2°，钻机应安装稳固。
②灌浆孔的钻进应按灌浆程序分序分段进行；
③钻孔发生掉钻、塌孔或掉块时，可先进行灌浆处理，再继续钻进，如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后，再进行钻进；
④钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口均应堵塞，加以保护。
4.1.2.3 钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验
（1）回填灌浆使用压缩空气冲洗，压力为灌浆压力的80%；
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固结灌浆段在灌浆前均应进行钻孔冲洗和裂隙冲洗，即钻孔完成后，用导管通入大流量水流，从孔底向孔外对灌浆段进行钻孔敞开式冲洗。钻孔冲洗至回水清净后10min结束，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。
（2）压水试验
压水试验采用简易压水试验，检查孔为常规压水，其数量为灌浆孔的5%，其压入流量的稳定标准为：在稳定的压力下每3min～5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值为计算值。其余灌浆孔均作简易压水试验，压水时间20分钟，每5分钟测读一次压入流量，取最后的流量值做为计算流量，其成果以透水率q表示，单位为Lu。
4.1.2.4灌浆
（1）回填灌浆、固结灌浆均采用自上而下全孔封闭灌浆法，灌浆塞应阻塞在衬砌混凝土以内，回填灌浆过程按“围、挤、压”原则进行，固结灌浆按“环间分序、环内加密”原则进行。
（2）灌浆材料和设备
灌浆材料为和布克赛尔雪山水泥厂生产的“雪山”牌PO.42.5Mpa普通硅酸盐水泥，为纯水泥浆。水泥细度要求通过80μm的方孔筛余量小于5%。要求材料新鲜，不得使用过期、失效和散装水泥。制浆设备为高速搅拌机，浆液搅拌完成后通过过滤网进入量浆筒后仍需低速搅拌，灌浆泵选用3SNS-A型注浆泵和BW250型泥浆泵，输浆管路用1寸高压胶管，灌浆泵和回浆管均安装压力表，其目的是指导升压和随时验证压力传感器的可靠性。压力表须定期检查，压力表与管路之间设有胶皮隔离装置，灌浆栓塞一般采用直径Ф38mm的机械式栓塞。
灌浆记录使用自动记录仪，其型号为WE/GJ-B(4通道)，产地是成都西易自动化系统工程有限公司。
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（3） 灌浆压力和浆液变换
回填灌浆压力为0.5Mpa，浆液配比为0.5:1;
固结灌浆压力为1.0 Mpa，浆液配比为3：1、2：1、1：1和0.5：1四个级别。 灌浆应尽快达到设计压力，但对于注入率较大的部位应分级升压。
其浆液配比见表4-2。 序 配 比 号 1 2 3 4 6 3:1 2:1 1:1 0.8：1 0.5：1 水 泥 100 150 300 350 500 水 300 300 300 280 250 (g/cm) 1.20 1.286 1.50 1.588 1.80 水泥比重为3g/cm3 水泥比重为3g/cm3 水泥比重为3g/cm3 水泥比重为3g/cm3 水泥比重为3g/cm3 3用 量（Kg） 比 重 备 注 灌浆变换原则如下：
①灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。
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浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应该改换浓一级水灰比。
注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。在灌浆过程中出现的主要特殊情况是个别孔出现回浆变浓，均采取换用相同水灰比的新浆继续灌注至达到结束标准。
（4） 灌浆结束和封孔
①回填灌浆结束条件为：灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于0.4L/min后，继续注浆10min，可结束灌浆，或高处孔流出浓浆、封闭低处孔改由高处孔灌浆，以此类推，直至结束；
②固结灌浆结束条件为：灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于0.4L/min后，继续注浆30min，可结束灌浆。
封孔采用两种方法：
①采用导管注浆封孔法，即：全孔灌浆完毕后，沉淀待凝24小时后，将导管下入到钻孔底部，用灌浆泵向导管内泵入水灰比为0.5：1的浓浆，水泥浆自孔底逐渐上升，将孔内积水顶出孔外结束；（置换）
②采用全孔灌浆封孔法，即：灌浆完毕后，沉淀待凝24小时后，用0.5的浓浆将灌浆塞卡在孔口进行纯压式灌浆封孔，待凝时间为30分钟。（纯压）
待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分可使用丙乳砂浆人工封填捣实。
4.1.2.5质量标准及要求
a回填灌浆
（1）回填灌浆工程质量检查采用钻孔注浆试验的方法；
（2）检查时间：注浆试验工作应在该部位灌浆结束7天后进行。 （3）检查孔的布置，由监理、设计、承包商根据灌浆资料、施工
情况、工程部位的重要性确定，每个单元检查孔数量不少于1个。检查孔的孔径应≥38mm。 b固结灌浆
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（1）固结灌浆工程质量检查采用钻孔压水试验的方法；
（2）检查时间：压水试验工作应在该部位灌浆结束3天后进行。 （3）检查孔的布置，由监理、设计、承包商根据灌浆资料、施工 情况、工程部位的重要性确定，其数量不少于固结灌浆孔数的5%，每个单元检查孔数量不少于1个。检查孔的孔径应≥38mm。
（4）检查孔的压水试验一律按地质勘探标准进行。
（5）检查孔的压水试验的压力为该孔段最大灌浆压力的80%，采用单点法。
4.1.2.6质量合格标准
（1）向回填灌浆检查孔注入水灰比为2的浆液，规定压力下，初始10min内注入浆液＜10L即为合格；
（2）固结灌浆检查孔透水率不大于5Lu即为合格。 5特殊情况处理
输水隧洞施工前对衬砌混凝土上的裂隙进行记录、拍照；
对输水隧洞衬砌混凝土与围岩之间的空腔进行详细记录； 输水隧洞回填灌浆过程中，如遇到吃浆较大、特大的灌浆孔，应及时上报监理人，并对资料进行分析，确定是否使用外加剂；（外加剂一般使用细砂或粉煤灰）
输水隧洞固结灌浆过程中，如遇到吃浆较大、特大的灌浆孔，根据现场情况采用限压、限流、间歇、待凝等方法，如遇到溶洞、断层等特殊地层，应及时上报监理人，并对资料进行分析，确定是否使用外加剂。（外加剂一般使用细沙、粉煤灰、水玻璃等）
为避免破坏衬砌混凝土内的钢筋结构，造孔前使用钢筋探测仪，对孔位偏差产生一定影响，SL62-94规范中规定孔位偏差±10cm，本次输水隧洞灌浆工程应适当放宽至±15cm,特殊部位放宽至±20cm。
考虑到塔城地区白杨河水库降温较早，当室外温度低于5℃时，使用石棉布封闭隧洞进风口一端，隧洞内架设无烟煤炉若干，保持隧洞内温度在5℃-40℃之间，对施工用水管路进行石棉布包裹确保施工正常进
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行。
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