《（抽水蓄能电站）灌浆施工关键技术》

（帷幕、固结、隧洞回填灌浆、压力钢管接触灌浆、斜井裸岩灌浆等）

课程大纲：

第一章）（抽水蓄能电站）灌浆技术的定义、分类及作用

1）（抽水蓄能电站）灌浆技术：

2）定义:灌浆就是利用灌浆机械施加一定的压力，将某种浆液通过预先设置的钻孔或灌浆管，灌入岩石、土或建筑物中，使其胶结成坚固、密实不透水的整体。

按其作用的分类;帷幕灌浆、固结灌浆、隧洞回填灌浆、压力钢管接触灌浆、斜井裸岩灌浆、回填灌浆、接缝灌浆等。

2.1）帷幕灌浆：帷幕灌浆（curtain grouting）是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。

2.2）固结灌浆：

固结灌浆是利用钻孔将高标号的水泥浆液或化学浆液压入岩体中,使之封闭裂隙，加强基岩的完整性，达到提高岩体强度和刚度的目的。

2.3）回填灌浆。为使隧洞顶拱岩面与衬砌的混凝土面，或压力钢管与底部混凝土接触面结合密实进行的灌浆。

2.4）隧洞灌浆主要是指用于水工隧洞、竖井、斜井和其它地下洞室的围岩或混凝土(钢衬)支护结构加固、防渗的灌浆工程，较多使用的有回填灌浆、围岩固结灌浆和接触灌浆。在隧洞中还可能进行其它用途的灌浆，如帷幕灌浆、深层岩体固结灌浆等。

3)常用灌浆材料和浆液的性能:

3.1）按灌浆材料分为两大类:即溶液状浆材(呈真溶液状态，如化学浆材)和颗粒状浆材(与水混合呈悬浮液状态，如水泥浆、粘土浆、水泥粘土浆、或水泥沙浆等)。

3.2）水泥浆灌浆施工前，一般应根据设计技术要求对水泥浆液进行下列必要的试验 比重、粘度、搅拌时间、稳定性、流动性、凝结时间、吸水率、沉淀速度、结石强度和透水率(空隙率和容重)等。

4）灌浆工程竣工后应整理出主要四种成果:灌浆成果表，灌浆成果统计分析表，检查孔成果表，灌浆竣工图。

4.1）灌浆检查孔中的检查项目:1)采取岩心，观察岩石状况，灌浆结石的充填及胶结情况。

4.2)以防渗为目的的灌浆试验应作正规压水试验，以加固为目的的灌浆试验应作弹模和声波测试。

第二章）（抽水蓄能电站）灌浆施工工艺和具体应用

1）灌浆工程量设计计算：灌浆的孔数、孔深取定及工程量计算：

1.1）帷幕灌浆的预算工程量计算：

1.2）固结灌浆的预算工程量计算：

1.3）压水试验工程量计算。

2）灌浆工程常用设备及工具;

（1)钻头和钻机(气动、内燃机等)（ 2）钻孔冲洗和压水试验设备 （3）灌浆泵 （4）浆液搅拌机 （5）流量计、压力表、压力软管、供水管及阀门等备用品。（6）孔口封闭器或专用高压灌浆塞。7）集中制浆站机组等。

3）帷幕灌浆施工工艺--主要包括：测量放线--钻孔--验孔→钻孔冲洗→压水试验→灌浆→封孔---质量检查--成果资料。

3.1）帷幕灌浆检查孔的压水试验，可进行如下压水测试:防渗性能检查，逐级进行压水试验，耐久性能检查，破坏性检查等。

4）灌浆方式和灌浆方法：

4.1.灌浆方式：4.2.灌浆方法：

5）灌浆压力和浆液变换：

5.1）灌浆压力：5.2）浆液变换

6）灌浆结束标准和封孔方法。

7）特殊情况处理：

7.1）冒浆、漏浆：嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法。

7.2）串浆：①同时灌注;②先灌浆孔，再串浆孔灌注。

8）工程质量检查：灌浆质量检查应以检查孔压水试验成果为主。

9）帷幕灌浆一般性要求：

(1)同一地段的帷幕灌浆必须在先完成固结灌浆,并经检查合格后才能进行帷幕灌浆。

(2)对设有抬动观测设备的灌区，须待抬动观测仪器装置完毕，并完成灌浆前测试工作。，经监理检查验收合格后方可进行灌浆作业。在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆施工

（3）作业过程中均应进行抬动监测。施工单位应向监理工程师提交观测成果。抬动变形值超过设计值时应立即停止施工，对此情况由监理工程师须与设计共同研究处理措施。

(4)在已完成或正在灌浆的地区，附近 30m 以内不得进行爆破作业。

(5）帷幕灌浆均系隐蔽工程，对其施工情况必须采用统一的记录表格，原始记录应如实、准确、齐全。

（6）对在施工过程中出现的意外、事故及新发现的地质条件等特殊情况，应及时向监理部、设计方、业主报告研究处理，并根据具体情况及时调整钻灌参数，保证灌浆质量。

第三章）（抽水蓄能电站）隧洞回填灌浆施工

1）回填灌浆技术概述：

1.1）回填灌浆技术主要是指为了增强用岩或建筑结构密实性，在混凝十和围岩或是混凝十和钢结构收缩间产生的空隙中填充浆液。这种技术可以有效增强隧洞的防渗效果及控制围岩压力和变形的扩展，还能加大衬砌的强度，使围岩和衬砌的混凝士成为一体。

1.2）回填灌浆施工工艺流程：

测量放线--布孔--预埋管--钻孔--验孔--灌浆质量检查--补灌验收封孔。

1.3）隧洞灌浆定义：主要是指用于水工隧洞、竖井、斜井和其它地下洞室的围岩或混凝土(钢衬)支护结构加固、防渗的灌浆工程，较多使用的有回填灌浆、围岩固结灌浆和接触灌浆。此外还有在隧洞掘进过程中遇地下水丰富的地层或十分破碎的地层时，用于阻水和临时支护的超前注浆;用于加强结构、改善受力状态的预应力灌浆等。在隧洞中还可能进行其它用途的灌浆，如帷幕灌浆、深层岩体固结灌浆等。

2）隧道回填灌浆的技术要求：

2.1）采用“先回填灌浆、再固结灌浆”的方式进行隧洞混凝士衬砌段的灌浆，并且在衬砌混凝士达到设计强度70%，采用“先回填灌浆、再固结灌浆”的方式进行隧洞混凝土衬砌段的灌浆，并且在衬砌混凝土达到设计强度70%后尽早进行回填灌浆，固结灌浆则在该部分的回填灌浆结束7d后进行。

2.2）如果隧洞工程中含有帷幕灌浆应当先进行回填灌浆，然后再依次进行固结灌浆和帷幕灌浆的施工。灌浆结束后，应封闭孔口返奖的灌浆孔等待凝固。

2.3）必须分区段进行灌注，要分两个次序进行，从较高的一段开始堆进，同一区段的同一次序孔可以在全部或者部分钻孔后灌浆，也可单孔分序进行灌浆。后序孔为顶孔，要先灌一序孔，再灌二序孔，施工时要从低段向高段堆进。

2.4）施工时要在双层钢筋衬砌段、钢板衬砌段和施工支洞封堵段预先埋设灌浆管。回填灌浆孔的位置不能与设计孔位相差超过20cm，并且孔深要钻透空腔或者深入围岩10cm。灌浆压力要控制在设计规定的压力下，且当注浆孔不再吸浆，要立即结束回填灌浆。

2.5）不同隧洞回填灌浆处理方案：

2.6）灌浆检测与效果评价

(1)检查孔观察法观察检查孔，察看检查孔的成孔是否完整，是否有涌水、涌砂、涌泥的现象，看检查孔是否出现坍孔，仔细观察并评定灌浆效果。

(2)检查孔取芯法综合分析检查孔取芯率、岩芯的完整性以及岩芯强度试验，判定灌浆效果。若是芯样没有空洞或是不密实的现象，或者空洞、不密实部位已经被水泥密实填充，则说明灌浆的质量合格。

第四章）（抽水蓄能电站）压力钢管接触灌浆施工

1）（简介）压力钢管灌浆工程特点、重点、难点及对策。

2）压力钢管灌浆工程的施工组织设计。

（2.1）开工许可证的申请程序：

工程承建单位应在灌浆作业开工之前，根据设计文件和合同技术标准要求，结合实际工程完成灌浆试验，编制并提交灌浆工程施工措施方案，灌浆试验部位、试验大纲均应事先报经监理部批准。

(2.2)压力钢管灌浆工程的施工准备：

编制压力钢管灌浆工程《施工措施方案》报送监理部批准。其内容应包括:

(1)工程概况(如灌浆工程部位、施工布置、钻孔孔距、分序与编号等)。

(2)灌浆工序，工艺和压力。

(3)灌浆材料及其品质。

(4)施工进度方案。

(5)机械设备配置与劳动力组织。

(6)质量控制措施。

(7)灌浆计量设备与灌入量控制方法。

(8)作业原始记录资料收集与整理。

(9)施工安全与环境保护措施。
3）压力钢管灌浆工程特点、重点及对策：

(1)工程量大，施工点分散 ;

(2)压力钢管段灌浆升压及变形观测的控制要求较高，

(3)各灌浆工作面与其它施工相互干扰多平行作业多。

(3.1)钻孔灌浆工程量大，施工机械设备多，廊道施工通道少，采用集中制浆，设中转站输浆，循环共浆的方法进行浆液的输送。

(3.2)按施工工作面要求配备足够的施工人员及施工设备，并组织安排好施工人员及设备的调动，采用集中统一的管理方法

（3.3）完善现场施工布置和制浆系统，重点：灌浆压力控制：

钢衬段灌浆的压力控制:采用电感千分表、千分表进行监测，安排专项责任人员看守压力表。

4）施工现场布置：设置简易施工作业平台。

（4.1）施工用：风、水、电及排水、排污等系统：

洞内风、水、电、排污管道都靠边布置。在引水隧洞出口设置临时集水排污池，将工作面污水集中进行净化处理后排放。

（4.2） 通讯：水隧洞与支洞中钻孔与灌浆施工通讯采用对讲机或机。 (4.3)钻灌设备和钻孔设备：

根据不同部位钻孔形式及其入岩深度、底板压重硷厚度、洞衬砌厚度等参数，回填灌浆选用 YT2腿式凿岩机及阿特拉斯 D7 液压钻钻孔，固结浆选用 YG40 导轨式岩机钻孔，勘探孔及检查孔用 XY-2PC 地质钻机钻孔，接缝灌浆采用磁座电钻钻孔。

灌浆设备：固结及接触灌浆采用 ZJ-400 高速搅拌机制浆，JS-2 型低速搅拌机配浆，BW-200 型灌浆泵输和灌注，灌浆自动记录仪实时跟踪测记灌浆过程。

（实例分享：清远抽水蓄能电站--压力钢管的灌浆施工）

第五章）（抽水蓄能电站）斜井裸岩灌浆施工

1）（简介）一般性抽水蓄能的斜井施工特点和流程：

（1.1）按工序分为开挖施工、混凝土施工、灌浆施工，按部位分又分为斜井上弯段施工、斜井直线段施工和斜井下弯段施工；灌浆施工时首先进行的是斜井直线段施工，最后进行上下弯段施工。

（1.2）斜井支护。斜共扩挖时，应对井壁咆括底拱)进行系统锚喷支护。并壁有不利的节理裂组合时，应及时加强支护。

（1.3）斜井钢筋混凝土衬砌：经过20多年的施工实践，滑模已经是陡倾角斜井混凝土衬砌施工成熟的技术。因此，倾角不小于45°的斜井钢筋混凝土衬砌施工应优先采用滑模施工方式。

2）斜井灌浆工程承建单位应在灌浆作业开工之前，根据设计文件和合同技术标准要求，结合实际工程，选择局部区域完成灌浆试验，编制并提交斜井灌浆工程的施工措施方案，灌浆试验部位、试验大纲均应事先报经监理部批准。

3）（简介）斜井裸岩灌浆：地下洞室开挖一般需要一次锚喷支护，在一次锚喷支护期间，经常会遇到洞室围岩渗水，尤其在富水地区，地下洞室围岩渗水严重影响锚喷支护质量，制约洞室施工进度，同时增加地下洞室施工安全风险。目前，国内斜井围岩裸岩地段常采用锚喷支护完成后系统固结灌浆，或渗水地段二次混凝土衬砌施工后再固结灌浆，固结灌浆以固结围岩为目的。

4）（简介）斜井裸岩灌浆施工工序流程：

（4.1）工序流程主要为:施工准备一工作面场地平整及场地内排污沟施工一施工平台搭设监测仪器埋设一固结灌浆钻孔一固结灌浆施工一固结灌浆质量检查一补灌(如需补灌)一补灌后检查一完工清理场地.

（4.2）施工依据：（1）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》-( DL/T 5148-2001 );(2)《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31-2003) (3）《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》等。

（4.3）灌浆试验：
在灌浆作业开工前，需在施工现场进行灌浆试验，取得适用于本工程的施工工艺及参数，经监理工程师确认后，方可进行正式工程的灌浆作业。其具体步骤如下所述。

1、灌浆作业开工前，编制详细的试验大纲，报送监理人审批。

2、浆液试验

2.1）按监理的指示对不同水灰比、不同掺和料和不同外加剂的浆液进行下列项目试验

2.1.1 ）浆液配制程序及搅拌时间;

2.1.2 ）浆液密度或比重测定;

21.3 ）浆液流动性或流变参数;

2.1.4 ）浆液的沉淀稳定性;

2.1.5 ）浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间;

2.1.6 ）浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性;

2.1.7 ）监理人指示的其它试验内容。

2.2）用于现场灌浆试验的浆液水灰比以及掺合料、外加剂的品种及其掺量通过浆液试验选择后，将试验成果报送监理。

5） 灌浆施工存在的难点及对策：

(5.1)工期与工程量：通常灌浆检查情况，工程量呈渐进式增加，而隧洞原定充水工期不变。

(5.2)斜井洞段地质情况极其复杂，岩石裂隙发育，有三条较大的断层以及裂隙在该洞段交汇，在钻进过程中易发生卡钻，部分灌浆孔流沙、涌泥形成塌孔。

(5.3)斜井洞段在开挖期间支护类型复杂，主要有工字钢、连接筋、钢筋网片、系统锚杆、超前锚杆、随机锚杆、锁脚锚杆及超前小导管等，在钻进过程中极易碰到钢筋和锚杆等。

（5.4）斜井灌浆施工是斜井施工的最后一道工序，也是保障施工质量的关键环节，直线段灌浆施工安全风险大，如何提高斜井直线段灌浆施工设备的安全性能及最大限度的方便施工，提高施工质量、加快施工速度与斜井直线段灌浆施工辅助设备的选择与布置密切相关。一般而言，斜井直线段固结灌浆从井的下部逐渐向上推进，分段、分序进行，直线段灌浆设置钻孔灌浆台车进行。

（5.5）斜井灌浆施工技术的发展：施工设备的逐步完善，提供一种合理的斜井灌浆提升设备及布置方式是保证斜井直线段灌浆的关键。斜井直线段灌浆施工提升系统包括灌浆台车系统、灌浆运输小车系统、弯段爬梯、直线段安全平台等，灌浆台车系统包括灌浆平台车、液压爬升提升系统、钢缆及上井口钢缆锚固装置，灌浆小车系包括灌浆运输小车、绞车及牵引钢丝绳、井口平台、转向滑轮组等

6）多种灌浆质量检测方法相结合：

在斜井灌浆结束后，按规范要求进行回填灌浆的压浆试验及固结灌浆的压水试验、声波试验、钻孔取芯及弹模试验，以获得斜井岩体的抗渗性能、弹性模量与变形模量。钻孔变形试验与地质取芯、高压压水、水力劈裂试验共用钻孔。如果洞内有塌方段，还进行水泥化学灌浆，在化学灌浆后进行钻孔变形试验等。

弹模检测分两个阶段进行检查：阶段Ⅰ(固结灌浆后)，阶段Ⅱ(化学灌浆结束后28 d)。通过对比不同阶段的检测成果，对灌浆效果进行分析。

声波检测分三个阶段进行检查：阶段Ⅰ(固结灌浆前)，阶段Ⅱ(水泥灌浆结束后28 d)，阶段III(化学灌浆结束后28 d)。通过对比不同阶段的检测成果，对灌浆效果进行分析。