灌浆试验方案

极端低水位：（50年一遇）-0.39m
（2）设计波浪
本工程处于防波堤内侧，掩护条件较好，波浪较小，根据水文资料，海区年平均波高（H1/10）为1.12米，冬季的平均波高最大，平均为1.33米，秋季次之，平均1.11米，春夏季最小，为1.02米。水工建筑物设计波浪按1.33m控制。
（3）海流
设计流速取1.0m/s。
投标方应根据设计文件，提出对本工程的控制性施工工序。本工程试验段的试验目的为：压力灌浆施工工艺的适应性、施工参数的确定、质量控制方法及检验方法。
1ห้องสมุดไป่ตู้灌浆试验孔布置
方案一：拟采用先钻孔后注浆的方式，按设计要求在码头前趾外侧设置2排孔，孔径146mm，排拒3.35m,纵向孔距1.5m呈三角形布置。
方案二：：拟采用先钻孔后注浆的方式，按以往施工经验在码头前趾外侧设置3排孔，孔径146mm，排拒2.0m,孔距2.0m，呈梅花型布置。
c、稳定剂：膨润土及其它高塑性粘土等；
d、其它外加剂。
所有外加剂凡能溶于水的应以水溶液状态加入。
（5）各类浆液掺入掺合料和加入外加剂的种类及其掺加量应通过室内浆材试验和现场灌浆试验确定。
所有进场的施工材料经有资质的检测单位检测合格后方可使用。根据工程实际情况，对掺合料和外加剂的使用量通过现场灌浆试验确定，并经监理人批准后方可正式使用。
码头墙前脚基础加固具体措施是：基床处理采用水下钻孔灌浆加固法。灌浆加固范围为最下层实心方块前趾外侧6m～前趾内侧2.5m，加固深度至现有抛石基床底。
1.2水文资料
（1）设计水位（当地理论最低潮面起算，下同）
设计高水位：（高潮累积频率10%）2.76m
设计低水位：（低潮累积频率90%）0.33m
极端高水位：（50年一遇）3.90m
（2）制浆系统
灌浆采用集中制浆站，采用一台2m³砂浆搅拌机和2台800L泥浆搅拌机。
2.4水下摄像探摸
在灌浆试验施工之前，由专业潜水员对水下块石基床进行摄像探摸，如检查淤泥情况、泥面标高、是否有其他异物等，保证后续灌浆施工顺利进行。
2.5生产性灌浆试验
2.5.1 设计方案说明
本工程高压注浆部位为在码头前趾处明基床设计范围内采用高压灌浆进行加固处理，加固拟采用先钻孔后注浆的方式，预计在码头前趾外侧设置2排孔，孔径110mm，纵向孔距1.5m。钻孔布置断面图见下图2-1。
砂浆配合比为水：水泥：细砂：絮凝剂＝1：2：1.3：0.06
混合稳定浆液推荐配比
序号
水
水泥
粉煤灰
土粉
析水率
（%）
流动度（mm）
密度
(kg/m3)
屈服
强度
（Pa）
塑性
黏度（Pa·s）
凝结时间（h：min）
抗压强度（MPa）
备注
初凝
终凝
3d
7d
28d
5
105
2.8.2 浆液配合比
1浆液试验项目
（1）稳定浆液试验
1）浆液性能试验；
2）结石体性能试验。
（2）外加剂试验
1）减水剂对浆液性能及结石体性能的影响
2）速凝剂对浆液性能及结石体性能的影响
（3）浆液试验方法
1）浆液相对密度
浆液相对密度的测定采用比重秤进行测量。
2）漏斗粘度
浆液的粘度大小直接影响浆液的扩散半径，同时决定着注浆的压力、流量等参数的确定，从而关系到注浆效果。粘度越小，扩散半径越大，越有利于注浆，但有时为了防止浆液扩散太远，耗浆量太大造成浪费，还要适当增加粘度，控制扩散半径。
b、膨润土：符合Ⅱ级及以上标准的膨润土，细度要求过0.074mm筛筛余≤4.0%。
c、粉煤灰：应为精选的粉煤灰不宜粗于同时使用的水泥，烧失量宜小于8%，SO3含量宜小于3%；
e、其它掺合料。
（4）根据灌浆需要可在水泥浆液中掺入下列外加剂：
a、速凝剂：水玻璃，氯化钙，三乙醇胺等；
b、减水剂：萘系高效减水剂、木质素磺酸盐类减水剂等；
（2）灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求；
（3）根据对本工程抛石地层条件，以及以往可控灌浆施工实践经验，拟采用浆液对抛石基床进行加固处理，并经现场试验进行优选。
根据灌浆需要可在水泥浆液中掺入下列掺合料：
a、砂：应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于2.5mm，细度模数不宜大于2.0，SO3含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有机物含量不宜大于3%；
2
2.1试验目的
通过灌浆试验，主要验证内容如下：
（1）钻工工艺的适应性及工效；
（2）灌浆材料，包括灌浆材料（砂浆、一般浆液、稳定浆液、混合浆液等）的配合比、扩散性、流动性、初、终凝时间、结石强度等；
（3）灌浆工艺，包括灌浆工艺的选择、灌浆压力，灌浆结束标准等；
2.2水下块石基床陆上模型灌浆试验
浆液扩散半径是个重要参数，它对灌浆工程量及灌浆质量有重要影响，如果选用不当，将降低灌浆效果甚至导致灌浆失败，为确定灌浆率、灌浆量和灌浆压力等参数，保证水下灌浆的顺利进行，在正式施工前进行了陆上灌浆模拟试验。
序号
名称
型号
台数
规格
1
泥浆比重秤
NB-1
2
2
钢直尺
/
1
20cm
3
钢直尺
/
1
30cm
4
秒表
PC2810
2
5
全站仪
KTS-442L
1
6
水准仪
/
1
kl70
7
泥浆粘度计
苏式
1
8
量筒
/
2
100ml
9
量杯
/
1
300ml
10
维卡仪
滑动
1
70mm
11
流动测定仪
NLD-3
1
2灌浆采用浆液使用原则：
第一排灌浆孔采用砂浆浆液灌注，第二排及中间排孔灌浆根据灌前压水情况采用稳定浆液原则。混合稳定浆液推荐配合比如下表：
（2）制浆机
NJZJ-200型浓浆搅拌机拌制膏状浆液，该搅拌机采用行星减速机变速，可产生较大的搅拌力，适用于拌制防冲膏状浆液、以及防冲纤维浆液。
（3）灌浆自动记录仪
采用灌浆压力、注入率等三参数大循环的灌浆自动记录仪。
（4）其它
灌浆管路：采用钢丝编织胶管，保证在灌浆过程中浆液流动畅通，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。
基床前肩的有效保护是本方案的关键，应通过典型施工以确定浆液配置方案的合理性、灌浆工艺的可实施性和有效性、施工工艺的安全性，以及成本和工期的可控性等。
图2-1 钻孔布置断面图
2.5.2 试验段方案选择
为检验珠海电厂煤码头结构加固改造工程灌浆施工工序施工方案的适应性和合理性，以及拟定施工工艺的参数是否合理，根据设计文件的要求，在正式施工之前，须先进行试验性施工。
上述两种方案在生产性试验时同时进行，最后根据两个试验方案检查结果选取一种合理的方案作为最后的施工方案。
2.实验场地选择
试验场地根据监理工程师的指定，在海水较深、波涌较大、具有代表性的码头2#泊位南端端头，按设计要求取30m长作为试验段长度。
3.试验孔布置
采用分排分序加密的方式进行，设置三排孔的先进行第一排孔（远离码头的一排孔）的施工，然后施工第二排（靠近码头侧的一排孔），最后施工中间排孔。设置两排孔的先施工第一排孔，然后施工第二排孔。所有第一排孔的施工灌注砂浆，先形成一道水下帷幕，所有孔都按照先一序后二序的顺序进行，最后再进行检查孔的施工。试验区纵向全长30m,按三排孔试验，每排布置5个灌浆孔全长10m, 按两排孔试验，每排布置5个灌浆孔全长7.5m。
珠海发电厂煤码头结构加固改造工程
灌浆加固基床工程
生产性试验
中国水电基础局有限公司
珠海煤码头加固工程项目部
2014.2.18
1.1 工程地理位置
珠海电厂1#～2#泊位原设计为5万吨级散货泊位，泊位总长度为545m，码头面高程4.95m，码头前沿设计底标高-13.45m。码头前沿布置有卸船机轨道。
码头泊位为重力式方块结构，方块上安装低位卸荷板，其上为浇注混凝土胸墙。码头后方回填棱体块石和开山石，桥式抓斗卸煤机的前轨设置在码头胸墙上，后轨安装在由冲孔灌注桩支撑的轨道梁上。码头前方设置550kN系船柱，系船柱间距20m～30m不等。码头靠船护舷为SUC1250HR0鼓形橡胶护舷，橡胶护舷间距16.0m/个。
钻孔结束，应会同监理人进行检查验收，检查合格，并经监理人签认后，方可进行下一步操作。
上述钻孔方法各有利弊，最后根据实际使用过程中的情况、以及功效，选择最佳的方法。
2.7.2主要灌浆设备
灌浆主要设备包括：砂浆泵、NJZJ-200型浓浆搅拌机、灌浆自动记录仪、水压塞等。
（1）砂浆泵
选用HS-150型砂浆泵，其主要特点是无脉冲、工作压力大、流量大、生产效率高、操作方便、安全可靠，最大压力7.0MPa，最大排量8m3/h。
陆上灌浆模拟试验在陆上开挖的基坑中进行，我部拟定在珠海发电厂西门外侧的海岸上，开挖一基坑，基坑长5m、宽3m、深3m，用单个重量在10kg～100kg的块石填满后注满海水，抛石方量共约40m3。为真实模拟水下抛石基床环境，抛填石料时混合一定量的泥砂。在抛石体中设置Φ110预埋孔5个，间距2m×2m，呈三角形，孔深3m，预埋管长3.5m。水下混合稳定浆液按设计配合比配制。
方案二方案一
图2-4孔内卡塞、自下而上分段灌浆法施工工艺流程框图
2.7灌浆施工
2.7.1钻孔施工
方案1
采用XY-2型地质回转钻机钻进，开孔前下设钻具，跟管钻进，用钻具（防止抛石面上淤泥）开孔钻进至抛石面孔0.5m深度后换岩心钻头钻进至设计孔深，自下而上分段卡塞进行灌浆。
方案2
钻孔采用全液压潜孔钻机跟管钻进法钻孔施工。采用跟管钻进一次性成孔，根据设计孔深可适当缩减或加长
（1）钻孔孔位、孔向和深度
钻孔的孔位、深度、孔径、孔向等应按施工图纸要求和监理人指示执行。开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm。
（2）钻孔控制
钻机安装应平整稳固，钻孔方向应按施工图纸要求确定，钻孔时必须保证孔向准确。
灌浆孔的施工应按灌浆程序，分序分段进行。进行钻孔作业时，所有钻孔应统一编号，并注明各孔的施工次序。
大量程压力表：灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表，进、回浆管路均应安装压力表，其最大压力为最大灌浆压力的2～2.5倍。所选用的压力表在使用前进行率定，使用过程中经常检查核对，不合格和已损坏的压力表严禁使用。压力表和管路之间设置隔浆装置。
2.8灌浆施工
2.8.1灌浆材料
（1）水泥标号不得低于42.5#，拟采用普通42.5#硅酸盐水泥考虑到海水对水泥的腐蚀可对浆液中添加外加剂。
本次改造通过对1#～2#泊位码头结构改造，需对码头泊位基床部位进行灌浆加固使其能满足7万吨级散货船舶安全靠离泊作业。
本工程高压注浆部位为在码头前趾处明基床设计范围内采用高压灌浆进行加固处理，加固顶宽度为8.5m，底宽度约8.5m，加固深度至-13.45至-20.45m标高（详见码头断面图及设计文件）。
水泥浆液粘度的测试方法采用苏式漏斗粘度计，容积700ml，测试流出500ml浆液所需的时间。该漏斗测试清水粘度为15秒。
3）泌水性
将拌制好的浆液装入100ml的量筒中，测定静置2h后浆液泌出的水量。
4）流动性
将拌制好的浆液装满上口Φ36mm，下口Φ64mm，高60mm的截圆锥内，然后迅速上提，测定浆液在玻璃板上的扩散半径，即表征其流动性。
方案二：采用潜孔钻机跟管钻进或采用地质钻机回转钻进，钻孔直径φ146mm，钻进设计孔底深度后，下设灌浆管、水压赛直接卡赛在最后一节套管上，自下而上分段灌浆。每段灌注结束后提升套管灌注下一段浆液，结束一段起拔一段，直至全孔结束。灌浆时应密切注意灌浆压力，当灌浆压力达到0.5MPa，可提升钻杆300～500mm，以保证浆液分层充分灌注、填充在块石间。上述两种施工工艺，结合现场实际施工情况以及功效分析在满足设计质量要求的前提下，择优选择。
2.6施工工艺流程
灌浆方法：
方案一：采用潜孔钻机跟管钻进或采用地质钻机回转钻进，钻孔直径φ146mm，钻进至设计孔底深度后，钻孔护壁套管作为注浆管，直接用稳定浆液先预灌，自下而上缓慢提升灌注浆液至孔顶，使孔位附近自孔顶至孔底形成一个整体待凝24h，用岩芯钻机重新扫孔至设计孔深，分段卡赛加压灌注，直至全孔灌注结束。
5）凝胶时间
凝胶时间是浆液的一项很重要的性能，为了得到较理想的扩散半径和较好的注浆效果，凝胶时间应该能够准确调节和控制。
受工程水文、地质条件的影响，普通的配合比浆液在此工程中发挥不了很大作用，满足不了工程质量要求，根据现场试验室做出的试验结果以及对试验结果的分析，拟采用稳定浆液及砂浆进行灌注。
浆液试验仪器配置如下表
2.3施工临建
2.3.1施工平台
本工程采用浮船（长30m，宽8.0m，载重约180t）作为施工平台。施工所需的搅拌系统、钻孔、灌浆系统以及临时堆放主材的仓库等设施均安设的浮船上。祥见施工平面布置图。
2.3.2供水、供电、供浆
（1）施工用水、电系统
施工用水、电系统引自发包方提供的施工电源、水源接入点。