大坡度大坝基础灌浆移动支架及其施工方法与流程

本发明涉及大坝基础防渗工作领域，特别是涉及一种大坡度大坝基础灌浆移动支架及其施工方法。

背景技术：

近年来，国家大力提倡可循环经济发展，水资源得到了充分开发和利用，一大批大中小型水库正在兴起。作为稳定、防渗基石的大坝固结及帷幕工作始终处于工程前沿，而传统的大坡度岸坡基础固结及帷幕施工所采用固定架体支撑方式，已难满足发展的需要。

通常位于河床地带的固结及帷幕由于地势平坦，其作业无甚难度，但是两岸边坡特别是大坡度大坝基础(岸坡)上进行钻孔灌浆工作时，由于地势陡峭、山势险恶无法提高工作效率，且受设备垂直钻孔制约严重，传统的作业方法是就势搭设固定的满堂承重式脚手架平台进行，如此以来设备移动(倾向及横向)就不灵活，人力及架体等物力资源投入大，每次架体成型利用范围受限，占地广，设计及规范要求钻灌分序时无法准确到位，沿岸坡不断搭架上升且要分序进行，进程慢，防渗质量、操作安全、钻灌进程均是低下的。

因此亟需提供一种新型的大坡度大坝基础灌浆施工方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种大坡度大坝基础灌浆移动支架，同时提供一种利用所述移动支架的施工方法，该方法工艺简单、经济高效。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大坡度大坝基础灌浆移动支架，包括钢架结构的平台、第一支架、第二支架、第三支架；平台上部三面焊接有安全护栏、下部垂直方向上间隔焊接有第一支架、第二支架、第三支架，平台上铺设有若干条木板，平台的前端两侧焊接有卡环；第一支架为长方形钢架结构，第二支架为中间设有一横杆的长方形钢架结构，第三支架为中间设有X型钢架的正方形钢架结构，第一支架、第二支架与第三支架呈阶梯状分布，三者最底部边沿横杆所在平面的坡度与预灌浆大坝基础的坡度相同。

在本发明一个较佳实施例中，第一支架与平台靠近大坝基础一侧之间的距离与第二支架与第三支架之间的距离相等，使所述支架的架体结构更加稳固。

在本发明一个较佳实施例中，所述支架的钢架结构均采用9cm角钢焊接，使所述支架的强度与刚度均能满足静、动荷载的需要。

在本发明一个较佳实施例中，平台上铺设木板的厚度为5cm，既可以摆放钻机等机具，又可以保证施工人员在平台上进行钻灌作业。

在本发明一个较佳实施例中，平台上还设有三脚架，用于固定钻机的钻杆。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种大坡度大坝基础灌浆移动支架的施工方法，包括以下工艺步骤：

(1)施工准备：收集施工区域水文、气象、地质和环境等资料，建立测量放样基点，对施工现场进行平面布置，制作加工所述移动支架，安装卷扬设备，上述工序均进行合格验收；

(2)分序、放样定点：按照先固结后帷幕的灌浆顺序及先下游、再上游、后中间的排孔顺序对预灌浆大坝基础进行分序，根据上述分序要求利用全站仪进行现场定点并标识在上下游可视位置；

(3)支架移动：由设置在坝顶部位的卷扬设备拉动所述移动支架来完成；

(4)支架固定：所述移动支架移动到位后，上部利用固定桩栓拉钢丝绳与所述移动支架的卡环相连接，下部在大坝的砼面上、第三支架最底部边沿横杆的两端位置处钻孔锚固两根锚杆固定所述移动支架；

(5)钻机定点：由钻机实现精确定位每个孔位，灌浆孔位与设计孔位的偏差不大于10cm，灌浆孔深不小于设计孔深；

(6)钻孔：根据灌浆方法选择钻机进行钻孔作业；

(7)压水试验：对先导孔或灌浆实验孔进行压水试验，压水试验采用单点法对大坝基础自上而下分段进行；

(8)灌浆：利用制浆站输送浆液至灌浆设备进行每孔段灌浆至合格为止；

(9)终孔、封孔：根据地层和地下水条件、浆液性能、灌浆压力、浆液注入量和灌浆段长度综合确定各灌浆段灌浆结束，全段灌浆结束后采用全孔灌浆封孔法封孔；

(10)单元段检查孔检查：一个单元一定数量的固结或帷幕孔灌浆任务完成后，按照设计及规范要求进行固结或帷幕效果检查孔压水检查，合格后即可进行下一道项目覆盖；灌浆检查应在灌浆结束后进行，检查孔采用单点法自上而下分段钻进、分段阻塞、分段压水试验。

在本发明一个较佳实施例中，所述灌浆方法根据地质条件和工程要求包括自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法及孔口封闭灌浆法；根据地质条件、灌浆浆液和灌浆方法的不同，包括循环式灌浆法、纯压式灌浆法。

进一步的，在步骤(6)中，钻孔方法应根据地质条件、灌浆方法与钻孔要求确定，当采用自上而下灌浆法及孔口封闭灌浆法时，钻机选择回转式钻机、金刚石或硬质合金钻头钻机；当采用自下而上灌浆法时，钻机选择回转式钻机或冲击回转式钻机。

在本发明一个较佳实施例中，在步骤(9)中，全孔灌浆封孔法为以水灰比为0.5的新鲜普通水泥浆液换孔内稀浆或积水，当采用自上而下分段灌浆法和自下而上分段灌浆法时，封孔灌浆压力采用全孔段平均灌浆压力或2MPa，当采用孔口封闭灌浆法时，封孔灌浆压力采用该孔最大灌浆压力，封孔灌浆时间为1h。

在本发明一个较佳实施例中，所述施工方法适用于坡度30～55°、孔深为100m内、终孔孔径不小于φ56mm、移动支架总荷载小于2t的大坝砼基础固结及帷幕灌浆施工。

本发明的有益效果是：本发明所述移动支架结构简易、稳固，方便实用，制作简单，能够在大坡度大坝基础上快速移动，利用该移动支架实现移机、定位、钻孔、灌浆、封孔一次完成，进程快，质量易于保证；所述施工方法工艺简单，易于推广，采用上下分序钻灌，能够流水连续作业，便于安排各道工序，合理利用劳动力，加快了施工进度，降低了施工成本，同时也加强了大坝岸坡固结及帷幕质量效果。

附图说明

图1是本发明大坡度大坝基础灌浆移动支架一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是图2的C-C剖视图；

图6是所述大坡度大坝基础灌浆移动支架的工作原理图；

图7是所述大坡度大坝基础灌浆施工方法的流程图；

附图中各部件的标记如下：1、平台，2、第一支架，3、第二支架，4、第三支架，5、安全护栏，6、木板，7、三脚架，8、钻机，9、卡环，10、钢丝绳，11、卷扬机，12、固定栓，13、纵向导向滑轮，14、横向导向滑轮，15、锚杆，16、大坝基础，17、坝肩地面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种大坡度大坝基础灌浆移动支架，包括钢架结构的平台1、第一支架2、第二支架3、第三支架4。平台1上部三面焊接有安全护栏5、下部垂直方向上间隔焊接有第一支架2、第二支架3、第三支架4，安全护栏5由钢管或钢筋焊接而成，平台1上铺设有若干条木板6(图中所示为5条)，在一较佳实施例中，平台1上铺设木板6的厚度为5cm，既可以摆放钻机8等机具，又可以保证施工人员在平台1上进行钻灌作业。平台上还可设置控制孔偏的三脚架7，用于固定钻机8的钻杆。平台1的前端两侧焊接有卡环9，用于挂接拖动所述支架移动的钢丝绳10。

如图3所示，第一支架2为长方形钢架结构，如图4所示，第二支架3为中间设有一横杆的长方形钢架结构，如图5所示，第三支架4为中间设有X型钢架的正方形钢架结构，第一支架2、第二支架3与第三支架4呈阶梯状分布，三者最底部边沿横杆所在平面的坡度与预灌浆大坝基础16的坡度相同。第一支架2与平台1靠近大坝基础16一侧之间的距离与第二支架3与第三支架4之间的距离相等，这样架体结构更加稳固。所述移动支架结构简易，其钢架结构均采用9cm角钢焊接，以使所述支架的强度与刚度均能满足静、动荷载的需要。所述移动支架的尺寸大小根据钻灌作业范围及静、动荷载的需要而定。

使用时，将所述移动支架移送至大坝的底部坡道上，用钢丝绳10与置于坝肩地面17上的卷扬机11连接，请参阅图6，钢丝绳10的一端固定在大坝坡道的固定栓12上，另一端穿过所述移动支架前端的卡环9、依次经过固定栓12、置于坝肩地面17上的纵向导向滑轮13、横向导向滑轮14后与卷扬机11相连，固定栓12是利用工字钢、定滑轮加砼方式固定在距离坝肩地面5—10米处的锚固点，纵向导向滑轮13起平稳引导钢丝绳的作用，横向导向滑轮14起平面转向作用，可用于控制钢丝绳10的高度，使钢丝绳10与大坝的坡度平行，且能支撑所述移动支架的整体荷载。启动卷扬机11的电机，钢丝绳牵引系统带动所述移动支架按既定的速度往上移动至需要钻孔灌浆的点位，此时在大坝的砼面上、第三支架4最底部边沿横杆的两端位置处用手电钻钻两个孔，插入钢筋作为锚杆15固定所述移动支架，然后利用钻机8的自身移动功能精确定位至钻孔灌浆点，完成钻灌作业。所述移动支架将大坡度大坝基础16的斜坡灌浆作业变为平地作业，使用方便，架体的每次使用均需严格进行维护、保养，特别是相连的钢丝绳牵引系统安全，要按照规范要求执行。

所述移动支架结构简易、稳固，方便实用，制作简单，能够在大坡度大坝基础16上快速移动并高效优质地完成钻灌作业。

请参阅图7，基于所述移动支架的大坡度大坝基础灌浆施工方法，包括以下工艺步骤：

(1)施工准备：

1.收集施工区域水文、气象、地质和环境等资料，对作业人员进行安全、技术交底，建立测量放样基点；

2.对施工现场进行平面布置：主要包括供水、供电系统，制浆站及相应的水泥库房建设，场内外道路交通应畅通；

3、上道工序已验收合格，现场具备灌浆条件；分部工程开工报告已出具；专业设备、人员、机具已完好、到位；

4、所述移动支架已制作加工完成，并通过安全验收；卷扬设备已安装到位，并具备上下拉放条件。

(2)分序、放样定点：

1、分序：按照先固结后帷幕的灌浆顺序及先下游、再上游、后中间的排孔顺序对预灌浆大坝基础进行分序，一般情况，固结灌浆按二序、帷幕灌浆按三序进行。由二排孔组成的帷幕应先灌注下游排孔，后灌注上游排孔，每排孔再分二序或三序；单排孔帷幕应分为三序灌浆。在帷幕的先灌排或主帷幕孔中宜布置先导孔，先导孔在一序中选取，其间距宜为16—24m，或按该排孔数的10％布置；

2、放样定点：根据上述分序要求利用全站仪进行现场定点并标识在上下游可视位置；

(3)支架移动：由设置在坝顶部位的卷扬设备拉动所述移动支架来完成，每次启动所述移动支架，应检查上下通道畅通无阻物、卷扬设备的完好、保养到位，交留有专项记录；

(4)支架固定：所述移动支架移动到位后，上部利用固定桩栓拉钢丝绳与所述移动支架的卡环相连接，下部在大坝的砼面上、第三支架最底部边沿横杆的两端位置处钻孔锚固两根锚杆固定所述移动支架；

(5)钻机定点：由钻机本身移动、转动功能实现精确定位每个孔位，孔位的覆盖范围为所述移动支架的平台大小及外延300mm。灌浆孔位与设计孔位的偏差不大于10cm，灌浆孔深不小于设计孔深，实际孔位、孔深应有记录；

(6)钻孔：将大坡度大坝基础的钻孔作业变成平台作业后，即可开展正常的钻孔作业，作业方式同平地作业，其中帷幕灌浆孔的钻孔方法应根据地质条件、灌浆方法与钻孔要求确定。所述灌浆方法根据地质条件和工程要求包括自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法及孔口封闭灌浆法；根据地质条件、灌浆浆液和灌浆方法的不同，包括循环式灌浆法、纯压式灌浆法。当采用自上而下灌浆法、孔口封闭灌浆法时，宜采用回转式钻机和金刚石或硬质合金钻头钻进；当采用自下而上灌浆法时，可采用回转式钻机或冲击回转式钻机钻进。钻孔过程应进行记录，遇岩层、岩性变化，发生掉钻、卡钻、塌孔、掉块、回水变色、失水、涌水等异常情况时，应详细记录；

(7)压水试验：对先导孔或灌浆实验孔进行压水试验，压水试验值可作为灌浆依据，压水试验压力一般为灌浆压力的80％，并不大于1Mpa，压水检查段一般为5—6m，采用单点法对大坝基础自上而下分段进行。对遇水后性能易恶化的地层，可不进行裂隙冲洗，且宜少做或不做压水试验。同时应做好相关专项记录，并有第三方监督、旁站；

(8)灌浆：利用制浆站输送浆液至灌浆设备进行每孔段灌浆至合格为止；

(9)终孔、封孔：各灌浆段灌浆的结束条件应根据地层和地下水条件、浆液性能、灌浆压力、浆液注入量和灌浆段长度等综合确定，应符合下列原则：当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆；当地质条件复杂、地下水流速大、注入量较大、灌浆压力较低时，持续灌注的时间应适当延长。全段灌浆结束后采用全孔灌浆封孔法封孔，应以水灰比为0.5的新鲜普通水泥浆液换孔内稀浆或积水，其封孔灌浆压力为：采用自上而下分段灌浆法和自下而上分段灌浆法时，可采用全孔段平均灌浆压力或2MPa；采用孔口封闭灌浆法时，可采用该孔最大灌浆压力。封孔灌浆时间可为1h；

(10)单元段检查孔检查：一个单元一定数量的固结或帷幕孔灌浆任务完成并具备一定龄期后，按照设计及规范要求进行固结或帷幕效果检查孔压水检查，合格后即可进行下一道项目覆盖。其中帷幕检查孔应在分析施工资料的基础上在下列部位布置：帷幕中心线上；基岩破碎、断层与裂隙发育、强岩溶等地质条件复杂的部位；末序孔注入量大的孔段附近；钻孔偏斜过大、灌浆过程不正常等经分析资料认为可能对帷幕质量有影响的部位。灌浆检查应在灌浆结束(帷幕灌浆为14d、固结灌浆为3d)后进行，检查孔应自上而下分段钻进、分段阻塞、分段压水试验，宜采用单点法。

所述施工方法适用于坡度30～55°、孔深为100m内、孔径以较小直径为宜，但终孔孔径不小于φ56mm、移动支架总荷载小于2t的大坝砼基础固结及帷幕灌浆施工。在所述施工方法中，钻孔灌浆设施机具等采用所述移动支架实现大坡度大坝基础范围内定位，利用钻机自身转动功能实现孔位精准定点；所述移动支架采用3T卷扬设备实现钻灌机械在大坡度上滑动，定位后架体底部利用锚杆、顶部利用定滑轮进行上下固定实现安全作业目的；定点后，即可进行钻孔、压水、灌浆等一系列的操作，安全可靠，流水作业明显；固结及帷幕孔的分序灌浆不受限制，可利用所述移动支架上下来回进行。

本发明所述施工方法工艺简单，易于推广，利用该移动支架实现移机、定位、钻孔、灌浆、封孔一次完成，进程快，质量易于保证；采用上下分序钻灌，能够流水连续作业，便于安排各道工序，合理利用劳动力，加快施工进度，降低了施工成本，同时也加强了大坝岸坡固结及帷幕质量效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。