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黄河大河家水电站帷幕灌浆生产性试验报告(定稿).doc

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黄河大河家水电站厂房土建及金属结构安装工程帷幕灌浆试验大纲中水四局第四分局大河家水电站工程项目部2012年10月 批准:审核:编制: 目录1、工程概述12、帷幕灌浆试验目的与内容13、施工依据14、试验位置选取及工程量统计25、施工资源配置25.1人员配置25.2机械配置26、施工布置36.1集中制浆站系统布置36.2施工排水、排污布置46.3施工交通、设备运输47、灌浆试验进度计划48、灌浆材料、制浆48.1材料48.2制浆59、帷幕灌浆施工59.1施工准备59.2施工顺序59.3帷幕灌浆施工方法59.4抬动观测装置安装69.5帷幕灌浆施工工艺610、特殊情况处理1011、安全保证措施及文明施工1111.1安全保证措施1111.2文明施工12 1、工程概述黄河大河家水电站位于青海省民和县官亭镇与甘肃省积石山县大河家镇交界的黄河干流河段上,是黄河龙羊峡—青铜峡河段水电开发规划中的第12个梯级电站,上游约5.8km是在建的积石峡水电站,下游约11km是已建的炳灵水电站库尾。大河家水电站工程属三等中型工程,主要开发任务是发电。枢纽主要由河床式电站厂房、泄洪闸、右岸砂砾石坝、左岸混凝土防渗墙及中控楼、GIS室等建筑物组成。水库正常蓄水位1783.00m,总库容390万m3。电站总装机容量142MW,4台GZ(928)—WP—700型灯泡贯流式机组,单机容量35.5MW,额定水头9.3m;多年平均发电量5.591亿kWh。根据大河家水电站《厂房坝段帷幕灌浆及基础排水孔布置图》及设计通知,本工程共计帷幕灌浆孔71孔,帷幕灌浆孔采用单排孔,帷幕灌浆孔在平段入岩10m,斜段入岩15m,其深度同时应满足伸入基础相对不透水层(小于3Lu)以下3m,孔距为2m。根据《黄河大河家水电站工程水泥浆施工技术要求》和同类工程施工经验,本工程帷幕灌浆试验孔布置于4#机B块交通廊道处,共布置6个试验孔,相关参数与设计图纸参数基本一致,间距2m,入岩10m。另外,布置抬动观测孔1个,入岩11m。2、帷幕灌浆试验目的与内容帷幕灌浆试验目的是寻找最佳灌浆效果和最低施工造价的灌浆工艺。内容包括:灌浆钻孔的最优方向、灌浆段长选择、灌浆材料、灌浆配合比、灌浆方法、压水试验、灌浆压力、钻孔布置(排距、孔距、灌浆序数)和试验成果的整理与分析等方面的内容。值得注意的是除临界压力试验外,其它试验项目都应在确保是压力不使试验岩体产生膨胀、劈裂或冲蚀的条件下进行,只有这样才能得到正确而经济的最好灌浆工艺。3、施工依据⑴《大河家水电站厂房标段帷幕灌浆试验孔布置图》;⑵《黄河大河家水电站工程水泥浆施工技术要求》;⑶《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148—2001);⑷《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94);⑸《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL25-92);⑹《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T5100-1999);⑺《水工混凝土试验规程》(SD105-82);⑻《水利水电工程岩石试验规程》(试行)(SDJ204-81);⑼《水利水电工程岩石试验规程》(补充部分)(DL5006-92); ⑽《混凝土拌合用水标准》(JGJ63-89)。4、试验位置选取及工程量统计依据帷幕灌浆性质及现场实际情况,帷幕灌浆试验点初步选在4#机B块交通廊道处,具体桩号:坝下0+033.31~坝下0+035.31,坝左0+000.00~坝左0+023.00,具体工程量情况见表4-1。工程量统计表表4-1序号工程项目单位工程量备注1钻孔m716个试验孔,1个抬动孔2水泥灌浆t3估算3取芯检查孔m202个4压水试验项15、施工资源配置5.1人员配置施工人员配置表表5-1序号岗位人数备注1钻工101个机组,每班设班长1名2灌浆工4两班作业3普工6两班作业4辅助人员25技术负责人26质检人员2两班各一名7资料员1资料员一名合计28注:机组按“三机两泵”配置,实行24小时两班制作业。5.2机械配置主要机械设备表表5-2序号名称规格或型号单位数量备注 1地质钻机XY-150台套12灌浆泵BW-150台套33泥浆泵WY-200台套1送浆4低速搅拌机ZJ-200台套3储浆5排污泵BW-200台套16灌浆自动记录仪CTV-3000台17潜孔钻机100D台38测斜仪Kxp-1台1测斜仪9比重计波美只2测量比重10水泥普通硅酸盐水泥(425#)吨106、施工布置试验段基础处理工程量虽较小,但为保证灌浆施工正常进行,保证施工质量、保证施工过程中的施工安全及施工的连续性,必须合理有效布置供水、供电、供风、通讯、施工平台及排污线路;结合试验段的总体布置规划,基础处理施工用风、水、电、制浆、排污布置情况基本采用原有固结灌浆的布置方式。6.1集中制浆站系统布置依据灌浆工程的特点,为保证施工过程中的连续性,满足现场用浆要求,采用集中制浆站向施工面供浆。本工程集中制浆站设在1#机坝前EL1767高程卸料平台上。集中制浆站制备水灰比为0.5∶1比级的浓水泥浆液,便于施工面按所需浆比进行调整。为保证计量准确,制浆站配备电子称量设备及比重称、比重计、温度计,对成袋水泥可按袋计量,对于用量较小的水泥及减水剂现场进行称量使用,并保证称量误差不大于5%。制备浆液使用高速搅拌机,保证搅拌时间不少于30s。在施工过程中每进入一批水泥应进行检测,存放时间较长的水泥应定期进行检测。制浆设备的制浆能力必须达到15m³/h,且能够满足施工时的最高用浆量,为保证浆液在有效期内用完,制浆必须保证随用随制,不得提前制浆留存。6.2施工排水、排污布置基础处理项目施工过程中,其施工用水量大,产生的弃水,弃浆及岩粉、岩芯量较大,为保证施工面的正常施工和现场文明施工,应及时做好施工作业面的排水、排污工作。 灌浆试验产生废水一般在工作面较低部位,经沉淀后由排水沟排到集水坑统一排出,并对沉淀的岩粉、岩芯等定期清理。6.3施工交通、设备运输在基础处理项目施工期间,其施工交通尽可能利用施工期布置的总体交通网。施工设备的进出,对于帷幕灌浆所用设备,采用门机运输,每次吊运设备前,将施工所用的设备材料全部准备齐全,并安装好钢丝绳,待门机到位后起吊,减少对门机使用时间。工作面设备运输,为保护工作面周边混凝土面及机械不受损伤,在机械设备进入前需要对设备的进出线路铺设临时轨道,采用人工配备倒链移动,对于较重的钻机设备,若整体转移困难,则解体后运输,至施工面进行组装。7、灌浆试验进度计划1、拟定在2012年9月10日开始做灌浆试验,工期10天。检查孔及压水试验在灌浆结束14天后进行。2、灌浆试验施工进度计划,按工程总进度要求进行安排,同时考虑与主体工程之间的配合等方面的因素,在不影响其他施工的前提下,应尽可能趁早开工及完工。3、地质不良地段等的存在是控制试验施工的关健所在,要充分结合现场实际,及时解决有关技术问题。4、在需要完成突击性任务时,除安排好三班制连续作业外,还可以增加资源投入。8、灌浆材料、制浆8.1材料所用材料均应符合有关设计规定的材料质量标准,要求附有生产厂的质量证明书,每批材料入库前均应按规定进行检查验收,并定期进行抽样检查。普通水泥:用于帷幕灌浆的水泥强度为425#普通硅酸盐水泥。灌浆用水泥细度要求通过80μm方孔筛,其筛余量不大于5%。灌浆所用的水泥必须符合规定的质量标准,不得使用受潮结块的水泥,水泥不应存放过久,出厂期控制在三个月以内,超期水泥不得使用。在灌浆过程中,应对水泥的强度、细度、凝结时间等进行抽样检查。水:灌浆用水采用系统水,水质符合混凝土拌合用水要求,并满足《混凝土拌合用水标准》(JCJ63-2006)的规定要求,制浆水温保持在5℃~40℃。 掺合料、外加剂:经监理工程师批准,可在水泥浆液中掺入砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃掺合料,也可以在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂或其他制定的外加剂,各类掺合料和外加剂均应符合相应的技术规范规定,其最优掺加量应通过试验确定,试验成果应报送监理工程师。8.2制浆制浆材料必须按规定的浆液配比计量,浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度,使用高速搅拌机时应大于30s,使用普通搅拌机时应大于3min。拌制细水泥浆液和稳定浆液应使用高速搅拌机,细水泥浆液从制备至用完的时间宜少于2h。随着季节变化,施工应采取相应的保温和降温措施,浆液温度保持在5℃~40℃。9、帷幕灌浆施工9.1施工准备帷幕灌浆前将施工面地板清理干净。做好人员组织和机械设备配置、材料准备等工作,做到分工明确,责任到人,人员稳定,以保证施工顺利有序进行。9.2施工顺序具体施工根据帷幕灌浆试验图纸及相关文件进行。每排孔分为2序孔,按Ⅰ、Ⅱ序孔的顺序施工。帷幕灌浆单孔施工工艺:钻机对中孔位、调平及固定钻机→钻进第一段→测斜→下阻塞器→裂隙冲洗→灌浆→孔口管安装→(待凝24小时)→第二段钻孔→洗孔→压水试验→灌浆→第三段钻孔→测斜→(以下各段钻孔、洗孔、压水试验、灌浆)终孔段灌浆→全孔机械封孔→人工封孔9.3帷幕灌浆施工方法帷幕灌浆拟采用“小口径孔、孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆”的孔口封闭法施工。灌浆孔的第1段采用常规“阻塞灌浆法”进行灌浆,灌浆阻塞器阻塞在结合面以上0.5m处,灌浆后安装孔口管,第2段及以下各段采用“小口径钻孔、孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆”的孔口封闭法施工;各灌浆段在灌浆前应下入射浆管,射浆管距灌浆段孔底一般不得大于50cm。9.4抬动观测装置安装 抬动观测仪器应在灌浆作业前完成安装、调试。抬动孔、观测孔采用地质钻施工,孔径Φ76mm;钻孔结束后及时按技术要求安装抬动观测仪器,内管采用Φ25mm钢管,外管采用Φ50mm做为护管,所有钢管的连接全部采用丝扣连接,设有抬动观测装置的部位,对其周边10.0m范围内的灌浆孔段在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中均应进行观测,并将观测成果反映在灌浆综合成果表中。抬动变形观测允许值为200μm。采用千分表进行观测。所用千分表须经计量部门鉴定合格,在使用过程中应经常检查,确保其灵敏性和准确性,在使用和存放期间,应对千分表进行有效的保护,避免出现碰撞、震动现象,影响测试精度。抬动变形观测时专人进行观测,记录每10min测记一次读数,变形值上升速度较快时应加密进行测读,并注意变形动态,当千分表出现有变形值时,必须随时观测数据,并通知压力控制人员注意控制灌浆压力,保证灌浆压力不再上升,当变形值接近允许值时,应及时报告各工序操作人员采取降压措施,防止发生抬动变形破坏,对施工中发生抬动变形超出允许值时,应立即停止施工,上报监理、设计单位研究处理措施。在帷幕灌浆试验全部结束后,对抬动变形观测孔应采用机械压浆法进行封孔处理。9.5帷幕灌浆施工工艺9.5.1钻孔9.5.1.1钻孔帷幕灌浆孔钻孔设备采用XY-150型地质钻机,金刚石钻头钻进,抬动观测孔、质量检查孔孔径为Φ75mm;一般常规帷幕孔开孔段孔径Φ91mm,以下各段为Φ56mm。所有钻孔应按设计图纸统一编号、放样,开孔孔位偏差不得大于10cm。9.5.1.2钻孔分段帷幕灌浆孔第1段段长1.5m,第2段长3.5m,第3段及以下各段均为5.0m,对地质缺陷部位遇特殊情况时的灌浆段长,根据监理工程师要求可适当调整灌浆段长,但加长后最大段长不得大于10.0m。9.5.1.3钻孔孔斜帷幕孔斜偏差精确度要求高,其孔底偏差值见表9-1。帷幕灌浆孔孔底允许偏差值表表9-1孔深(m)2030405060最大允许偏差值(m)0.250.500.801.151.50孔斜量测采用Kxp-1 型测斜仪,钻孔过程中为保证孔斜要求,加强钻孔过程中测斜工作,按每10.0m进行一次孔斜测量,孔口段必须进行孔斜测量,终孔段必须进行孔斜测量及全孔复测。开孔时使用水平尺、半圆仪等校正好开孔孔斜,在钻进过程中使用较长的粗径钻具,控制钻进压力,特别注意孔深20米以内的孔斜控制和量测工作。当发现孔斜偏差超过设计要求时,应及时采取纠偏补救措施,当处理无效时应及时报告监理设计单位研究处理。9.5.1.4孔深控制由于受开挖实际体型影响,混凝土厚度可能与设计值出现差异,为保证帷幕灌浆孔孔深达到设计要求的防渗帷幕底线,施工中以总孔深控制为准,辅以基岩深度控制,保证孔深达到设计帷幕底线。对终孔段遇岩性较差、规模较大断层岩脉等地质构造时,应上报监理工程师研究处理。9.5.1.5钻孔取芯勘探孔、灌浆先导孔、观测孔、质量检查孔以及监理工程师所指定取芯要求的其它钻孔,应钻取岩芯。按取芯次序统一编号,填牌装箱,并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。帷幕灌浆的先导孔及检查孔取芯数量应为总灌浆孔数的10%,试验段共6个孔,为便于分析讨论,我部取2个检查孔。岩芯保存要求依据监理单位批示执行。9.5.2钻孔冲洗钻孔结束后,孔内外存在大量岩粉、泥浆等杂物,应对其进行清理,本工程地基为粘土岩,宜采用高压风对孔壁裂隙及空外杂物进行清理,严谨用水洗孔。9.5.3压水试验帷幕灌浆先导孔及质量检查孔的压水试验采用“五点法”。压水试验应在钻孔冲洗后24小时内进行,否则灌前应重新进行钻孔冲洗。帷幕灌浆孔采用自上而下或孔口封闭纯压式压水方式,透水率计算依据该段的实际段长计,对发现有透水率异常的孔段,及时与监理、设计单位联系解决方法。先导孔、检查孔压水试验采用自上而下分段柱塞封闭的纯压式施工工艺。五点法压水试验标准:在每一级压力下,压力稳定后,每5min测一次压入流量,当连续四次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1.0L/min时即结束,进行下一级压力的的压水,取最大压力下对应的流量值作为计算透水率q的计算值。压水试验压力为帷幕灌浆压力的80%,且应进行抬动观测。9.5.4灌浆9.5.4.1灌浆注意事项 灌浆段在洗孔压水结束后应及时进行灌浆作业,因故中断时间间隔超过24小时,灌前应重新进行裂隙冲洗、压水试验。灌浆段长的划分为:第1段段长1.5m,第2段段长3.5m,第3段及以下各段均为5.0m,终孔段段长依据实际情况,可适当加长段长,但最大段长不超过10.0m。钻孔分段与灌浆分段保持一致。灌浆结束待加深或钻孔结束待灌浆时,灌浆孔孔口应妥善保护,严防污水,污物流入孔内。帷幕灌浆孔第一段一般要求必须先行单独灌注并待凝24小时以上,再进行以下各段的灌浆,以下各灌浆段灌浆结束后一般不待凝,可直接进行下一段钻灌作业。断层破碎带等特殊情况时,灌浆结束后应进行待凝处理,待凝时间依具实际情况确定。9.5.4.2灌浆压力灌浆压力参数表表9-2段次1234段长0~1.51.5~55~1010~15灌浆压力(MPa)0.2~0.50.50.5~1.01.0~1.5灌浆时应尽快达到设计压力,对于接触段及灌浆过程中注入量较大的孔段,可采用分级升压或间歇升压法使灌浆压力与注入率相适应;实施时,可采用以压水试验压力为基础,按每0.05MPa为一级,逐级升压至设计压力,分级升压力时每级压力的纯灌时间不少于15min。灌浆压力以孔口回浆管压力表读数为准,压力表读数采用以中值为准。压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%,且摆动幅度应做记录;资料分析整理时换算成全压力。为便于现场操作控制,回浆管路上的压力表可安装在灌浆自动记录仪附近,但应注意回浆管路上的压力表距灌浆孔间的管路长度不应大于30.0m,以保证回浆管路上的压力表值能较准确反映灌浆实际灌浆压力。9.5.4.3浆液水灰比帷幕灌浆使用普通水泥浆液,依据招投文件规定,及灌浆试验确定,普通水泥浆液水灰比采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五个比级,开灌水灰比为3:1。在灌浆过程变换浆比时,应注意以测定回浆管的浆比为准。9.5.4.4灌浆浆液变浆标准①灌浆过程中,如灌浆压力保持不变,注入率持续减少,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变浆液水灰比。②在注入率较大时,当某一级浆液注入量达300 L以上,或灌注时间已达60min,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时,应换浓一级水灰比灌注。③当注入率大于30L/min时,可视具体情况越级变浓水灰比。灌浆过程中,应每隔15-30min测记一次浆液密度,浆液变换及灌浆结束时必须测记浆液密度,其测值应反映在灌浆原始资料表中。灌浆过程中,应经常转动和上下活动射浆管,回浆管宜有15L/min以上的回浆量,以防射浆管在孔内因水泥浆凝固而造成孔内事故。9.5.4.5灌浆结束标准帷幕灌浆试验采用自上而下的灌浆法,在规定压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min,或不大于1L/min时,继续灌注90分钟,灌浆即可结束。当长期达不到结束标准时,应报请监理工程师共同研究处理措施。9.5.5封孔9.5.5.1封孔条件:每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后,承包人应及时报请监理人进行验收,合格的灌浆孔才能进行封孔。9.5.5.2封孔方法本标帷幕灌浆试验采用自上而下分段灌浆法时,灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”。“全孔灌浆封孔法”,具体操作为:封孔灌浆时间不少于1小时,封孔压力采用相应灌浆孔的最大灌浆压力。封孔浆液水灰比采用0.5:1的浓浆。待凝24小时后应清除孔内污水、浮浆,可使用干硬性水泥砂浆封填密实。同时在试验段帷幕灌浆完工后,对其它各类钻孔,如抬动观测孔、地锚孔等均需进行封孔处理。9.5.6质量检查帷幕灌浆质量检查以检查孔“五点法”压水试验成果为主,结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析,进行综合评定。帷幕灌浆试验结束后在监理工程师指示的时间内,向监理工程师提交初步整理的灌浆资料,由监理单位审核并确定检查孔数量和位置。帷幕灌浆钻孔压水检查的孔数一般按帷幕灌浆总孔数的10%,并应在该部位灌浆结束14天后进行。钻孔压水试验检查合格标准:透水率q≤ 3Lu,坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率达到100%,再以下各段的合格率应达到90%以上,且不合格孔段的透水率不得超过设计规定值的100%,且分布不集中,可以认为合格;否则应按监理工程师指示或批准的措施进行处理。对帷幕灌浆孔的封孔质量应按监理工程师的的指示执行。10、特殊情况处理在灌浆过程中出现冒浆、漏浆、串浆、灌浆中断、孔口涌水、回浆变浓、吸浆量大等特殊情况时,应按下列措施进行处理,同时应将处理措施报送监理工程师审批。⑴灌浆过程中如发现冒浆、漏浆时,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。⑵当灌浆过程中发生串浆时,应采取下列措施处理:①如被串孔正在钻进,应立即停钻;②如串浆量不大,可于灌浆的同时,在被串孔内通入水流,使水泥不致充填钻孔;③当串浆量大时,如条件可能,可与被串孔同时施灌,否则可用浆塞塞于被串部位上方1m~2m处;继续进行灌浆。结束后应立即将被串孔内的灌浆塞取出,并扫孔洗净;④如串浆沿裂缝串得比较远,可采用浓浆施灌。⑶灌浆工作必须连续进行,若因故中断,应按下述原则进行处理:①应及早恢复灌浆;②中断超过30min,应立即设法冲洗钻孔,如冲洗无效,则应在重新灌浆前进行扫孔;③复灌时开始应使用开灌比级的水泥灌注,如注入率同中断前相近,既可改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注入率较中断前的减少较多,则浆液应逐级加浓继续灌注;如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,则认为该段不合格。⑷在有涌水孔段灌浆时,在灌浆前应测量记录涌水压力和涌水量,根据涌水情况时,可采用下述措施处理:灌浆结束应有迸浆措施,迸浆时间不少于1h;②应有闭浆措施;③待凝时间不少于48h;④必要时可在浆液中掺速凝剂。⑸在灌浆过程中如回浆变浓,宜换用相同水灰比的新浆进行灌注,若效果不明显,延续灌注30min,即可停止灌注。⑹灌浆段若发现注入量大,灌浆难于结束时,可选用下列措施处理:①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;②浆液中掺加速凝剂; ③灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后应扫孔,重新依照本章要求进行灌浆,直止结束。如遇有断层破碎带或软弱岩体等特殊情况,灌浆孔应加深并穿过不良地基层,同时应会同监理人将处理措施报送设计安全保证措施及文明施根据现有施工条件,为方便施工,帷幕灌浆施工制浆设备采用原有固结灌浆制浆设备。11、安全保证措施及文明施工11.1安全保证措施⑴贯彻“以人为本,安全第一”的思想,做好施工过程中的施工安全保障工作。⑵加强全员安全生产意识教育,各级施工人员必须严格按安全操作规程施工,杜绝违反安全操作规程现象发生。⑶按照国家劳动法规定,从事现场施工人员配备相应的劳动保护用品,要求施工人员进入施工现场,必须穿戴相应的防护用品。对进入施工区的人员必须佩戴安全帽。⑷招开好“班前5分钟”安全会议,做到利用交接班时间对施工班组进行强化安全意识的教育,使施工人员能提前注意到施工中可能存在的安全隐患。⑸施工队(厂)设置专职安全员,随时在现场巡视,对发现不符合安全操作规程的作业及安全隐患,及时进行处理。⑹施工作业面必须做好安全防护工作,对无安全防护措施或未达到要求的施工场地不得进行施工;高空作业时必须加强安全措施,施工人员正确配戴和使用安全带,并应做好相应的防护措施。⑺加强电源及线路的专职管理,加强供电线路的的检查工作,避免爬地线情况的出现;加强施工照明管理,为廊道内施工创造良好的施工环境,保证工作面有充足的照明,并应对照明线路定期进行检查,对漏电破损的部位,及时进行检修。⑻做好施工通道的维护工作,保证交通安全11.2文明施工⑴加强管理,加大投入,创造一个良好、文明的施工环境。⑵要确保设备的清洁美观,各种材料应堆放整齐,辅设各种管路、线路时,应做到整齐、美观。⑶做好场内的施工清理工作,及时清理污水、污渣、弃浆,定期清理废弃岩芯,保持每班工作面清洁。⑷加强供水、排水的管理工作,避免施工面形成集水或污水随处流淌。 ⑸施工面所用钻具、工具等,在用完后及时收集,集中放置,不得随意丢放。⑹施工照明应布置合理,美观。⑺所用供浆、供水管路连接紧密,不得有滴、漏、冒等现象发生。另附《大河家水电站厂房标段帷幕灌浆试验孔布置图》