水利水電工程施工手冊(cè)：水泥灌漿之資料整理

1、第十節(jié) 灌漿工程資料的整理1. 灌漿資料的重要性1.1 灌漿工程資料的作用由于灌漿工程的隱蔽性和灌漿效果受多因素影響的復(fù)雜性，因此灌漿工程資料具有特殊的重要性。（1）對(duì)于整個(gè)灌漿工程來說，灌漿工程資料是灌漿施工全過程的記錄。工程實(shí)施過程中和完成以后，觀察不到任何有形的地面建筑物，工程的全部信息都包含在各種資料中。（2）在灌漿過程中反饋的多種施工信息所形成的中間資料，是驗(yàn)證勘探資料、設(shè)計(jì)方案和施工方法的正確性，從而預(yù)測(cè)灌漿效果的依據(jù)；也是發(fā)現(xiàn)施工、設(shè)計(jì)可能存在的不足，需要調(diào)整施工參數(shù)的依據(jù)；（3）在施工結(jié)束以后的灌漿資料，包括各種測(cè)試資料，是評(píng)價(jià)灌漿施工質(zhì)量和灌漿效果的重要依據(jù)，有時(shí)候是惟一依據(jù)

2、。（4）在工程運(yùn)行過程中，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，如集中滲漏、滲漏量大等，這時(shí)灌漿資料是對(duì)質(zhì)量缺陷進(jìn)行追索調(diào)查，并制定修補(bǔ)措施的依據(jù)；（5）由于灌漿工程的經(jīng)驗(yàn)性，因此一個(gè)工程的資料也是其它類似工程最好的借鑒和類比的資料；（6）由于灌漿工程理論上的不成熟、不完善，因此每一個(gè)灌漿工程，特別是復(fù)雜的工程和大型的灌漿試驗(yàn)，都是一次寶貴的原型試驗(yàn)，其資料是進(jìn)行科學(xué)研究的有用素材。1.2 灌漿工程資料的種類灌漿工程的資料很多，如按資料形成的階段和用途分類，根據(jù)水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，主要的和常用的灌漿資料可列如表2-10-1。表2-10-1 灌漿工程資料一覽表資料類型序號(hào)資 料 名 稱填寫或編制人員

3、灌漿工程施工記錄1鉆孔記錄施工機(jī)組記錄員2鉆孔測(cè)斜記錄質(zhì)檢員或機(jī)組記錄員3 鉆孔沖洗及裂隙沖洗記錄施工機(jī)組記錄員4壓水試驗(yàn)和簡易壓水試驗(yàn)記錄施工機(jī)組記錄員5灌漿記錄施工機(jī)組記錄員6抬動(dòng)變形觀察記錄施工機(jī)組記錄員7制漿記錄制漿站記錄員8現(xiàn)場漿液試驗(yàn)記錄現(xiàn)場試驗(yàn)員灌漿成果資料1灌漿孔成果一覽表資料統(tǒng)計(jì)員2灌漿分序統(tǒng)計(jì)表資料統(tǒng)計(jì)員3灌漿綜合統(tǒng)計(jì)表資料統(tǒng)計(jì)員4灌漿工程完成情況表資料統(tǒng)計(jì)員5灌漿孔平面布置和灌漿綜合剖面圖資料統(tǒng)計(jì)員、技術(shù)負(fù)責(zé)人6灌漿孔測(cè)斜成果匯總表資料統(tǒng)計(jì)員7各次序孔透水率頻率曲線圖資料統(tǒng)計(jì)員8各次序孔單位注入量頻率曲線圖資料統(tǒng)計(jì)員9灌漿孔偏斜情況平面投影圖資料統(tǒng)計(jì)員檢驗(yàn)測(cè)試資料1檢查孔

4、壓水試驗(yàn)成果表資料統(tǒng)計(jì)員2先導(dǎo)孔、檢查孔鉆孔柱狀圖技術(shù)人員3灌漿材料檢驗(yàn)報(bào)告檢驗(yàn)試驗(yàn)員4工程照片和巖芯實(shí)物機(jī)組記錄員和技術(shù)人員5施工前后或施工過程中其它的檢驗(yàn)、試驗(yàn)和測(cè)試資料測(cè)試人員其它1單元工程質(zhì)量評(píng)定表質(zhì)檢員2施工總結(jié)報(bào)告等技術(shù)負(fù)責(zé)人表中主要圖表的格式已列入規(guī)范附錄中，表2-10-2為鉆孔施工記錄的一種形式。在所有這些資料中，施工記錄資料（即包括測(cè)試工作在內(nèi)的各種原始記錄）是十分重要基礎(chǔ)資料，其它資料都是由它們整理加工出來的。因此，原始記錄的填寫要特別注意做到：（1）真實(shí) 要實(shí)事求是地反映施工情況，真實(shí)是原始記錄的生命，誠信是灌漿工程質(zhì)量的生命?，F(xiàn)場是什么情況、數(shù)據(jù)是多少，就填寫什么。不得

5、隨意編造，弄虛作假。（2）準(zhǔn)確 填寫的情況要準(zhǔn)確，能使用數(shù)據(jù)的盡量填寫數(shù)據(jù)。要避免使用估計(jì)、大約的描述。（3）詳細(xì) 盡可能地詳細(xì)具體，凡可用數(shù)據(jù)表達(dá)的應(yīng)填寫數(shù)據(jù)，所有規(guī)定的欄目都應(yīng)當(dāng)填寫，沒有用的欄目不要設(shè)置。鉆孔過程中地層的變化，灌漿中發(fā)生的特殊情況，處置的措施，應(yīng)當(dāng)是記錄的重點(diǎn)。（4）及時(shí) 記錄要隨著施工的進(jìn)行，及時(shí)、逐項(xiàng)填寫，不要等一個(gè)孔段施工完了以后再填寫，更不要將記錄帶離工地以后填寫。及時(shí)也是真實(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)的基礎(chǔ)，不及時(shí)填寫就難以做到真實(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)。此外，填寫原始記錄時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意防止任意涂改，需要修改時(shí)可將錯(cuò)誤的數(shù)字劃上橫線，在其旁寫上正確的數(shù)字。應(yīng)使用炭素墨水或藍(lán)黑墨水書寫。1

6、.3 各種資料之間的關(guān)系 灌漿工程中各種圖、表由分散而集中，由繁雜而簡單，大體上按照施工原始記錄灌漿成果表灌漿成果圖的關(guān)系，層層推進(jìn)。圖2-10-1為帷幕灌漿工程各種資料的關(guān)系圖，其他灌漿工程圖表種類形式不完全相同，關(guān)系大體一樣。2 灌漿資料的統(tǒng)計(jì)和分析2.1 單位注入量的統(tǒng)計(jì)和分析2.1.1單位注入量的計(jì)算單位注入量在灌漿資料中，是一項(xiàng)最基本、最重要的數(shù)據(jù)。其物理意義是每米鉆孔長度內(nèi)的巖體注入的水泥質(zhì)量，單位為kg/m。這其中不包括損耗的水泥，例如管路、鉆孔內(nèi)所占的漿液，由于各種原因發(fā)生的棄漿，大量的冒漿、串漿等。封孔所用的漿液和水泥量，可以計(jì)入該孔平均單位注灰量中。平均單位注入量是指一個(gè)鉆

7、孔、一序孔、一排孔、一個(gè)單元或一個(gè)工程所有各孔段的單位注入量的平均值。4鉆孔記錄灌漿孔平面布置圖壓水試驗(yàn)記錄灌漿記錄灌漿孔成果一覽表灌漿綜合剖面圖灌漿工程竣工圖各次序孔單位注入量頻率曲線圖灌漿分序統(tǒng)計(jì)表各次序孔透水率頻率曲線圖灌漿綜合統(tǒng)計(jì)表 灌漿工程完成情況表鉆孔測(cè)斜記錄鉆孔測(cè)斜成果匯總表灌漿孔偏斜投影圖檢查孔施工記錄檢查孔壓水試驗(yàn)成果表圖2-10-1 帷幕灌漿資料關(guān)系圖管路和鉆孔內(nèi)所占漿液可以通過計(jì)算管路和鉆孔的容積算出，對(duì)于循環(huán)式灌漿，也可以采用試驗(yàn)的方法得出：即在沖孔、裂隙沖洗或簡易壓水完成后，灌漿開始時(shí)先將回漿閥門開至最大，接著向進(jìn)漿管內(nèi)勻速地注入水泥漿液，并計(jì)量其體積，觀察回漿管先是

8、有水返流出來，接著流出水泥漿液，記住此時(shí)注入水泥漿的體積，就可以近似地作為管路和鉆孔的容積。此法忽略了漿液在充滿管路和鉆孔的時(shí)間內(nèi)，可能有少量漿液注入到地層中，但在一般情況下其精確度是足夠的，是偏于安全的。最后在計(jì)算損耗水泥量時(shí)，注意應(yīng)采用灌漿結(jié)束時(shí)的水灰比。由于地層巖性和受地質(zhì)構(gòu)造的影響不同，灌漿孔布置、灌漿材料和灌漿壓力等的不同，各工程各孔段的單位注灰量變化范圍很大。歐美國家將單位注灰量分成若干級(jí)（表2-10-3），一般說來末序排的末序灌漿孔的單位注灰量應(yīng)當(dāng)降低到“低”或“很低”的等級(jí)。5 表2-10-2 鉆 孔 灌 漿 施 工 記 錄 表（樣式）年 月 日 班施工部位 孔 號(hào) 交班孔深

9、m 本班鉆孔進(jìn)尺 m 交班灌漿深度 m排 序 鉆孔頂角 接班孔深 m 本班灌漿段長 m 接班灌漿深度 m孔 序 方 位 角 孔口高程 m 樁 號(hào) 機(jī) 地 距 m時(shí) 間工作內(nèi)容鉆 孔 情 況灌漿情況孔內(nèi)情況開始終止間隔鉆 頭鉆具總長機(jī)上余尺進(jìn)尺孔深段次灌漿段灌注巖性、變層、坍孔、掉塊、巖芯采取率、回水、串漿、抬動(dòng)等情況名稱規(guī)格長度始止自止段長結(jié)束(+)繼續(xù)(-)工 時(shí) 利 用 （時(shí)：分）主要材料消耗項(xiàng)目純鉆灌起鉆下塞準(zhǔn)備沖孔掃孔機(jī)修遷安孔故機(jī)故停水停電待料其它合計(jì)鉆頭鐵砂鋼粒機(jī)油水泥鉆機(jī)型號(hào)金剛石合金鐵砂灌漿泵型號(hào)出勤人數(shù)技工鉆孔普工灌漿合計(jì)機(jī)長： 班長： 記錄：12表2-10-3 單位注灰量等

10、級(jí)劃分表等級(jí)劃分注灰量區(qū)間（kg/m）很低012.5低12.525稍低2550中50100稍高100200高200400很高4002.1.2 單位注入量頻率曲線圖對(duì)各個(gè)孔段的單位注入量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以整理出如表2-10-1中的灌漿綜合統(tǒng)計(jì)表。根據(jù)表列數(shù)據(jù)可以繪制出各次序孔單位注入量頻率曲線圖（包括分布頻率和累計(jì)頻率）。圖2-10-2為烏江渡水電站河床段帷幕灌漿單位注入量累計(jì)頻率曲線，從圖中可以比較直觀地看出三排孔單位注入量逐排逐序良好的遞減趨勢(shì)。圖2-10-2 烏江渡水電站河床段帷幕灌漿單位注入量累計(jì)頻率曲線2.1.3 單位注入量遞減規(guī)律隨著灌漿施工按照分排、分序，逐漸加密的原則進(jìn)行，各灌漿

11、孔段的單位注入量將會(huì)隨著灌漿次序的增進(jìn)，出現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為：（1）序孔的平均單位注入量小于序孔，序孔的單位注入量小于序孔，依此類推。后序孔與前序孔單位注入量的比率（即遞減率）通常為25%75%。（2）后灌排的平均單位注入量小于先灌排的平均單位注入量；（3）中間排的平均單位注入量小于邊排孔的單位注入量。（4）單位注入量遞減的規(guī)律是普遍的，但也不排除某一部分孔出現(xiàn)異常的情況，這里可能有地質(zhì)條件的原因，也可能有施工工藝的原因，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行認(rèn)真分析。圖2-10-3為烏江渡水電站右岸帷幕灌漿單位注入量次序遞減曲線。圖2-10-3 烏江渡水電站右岸帷幕灌漿單位注入量次序遞減曲線。2.2 透水率透水率是

12、壓水試驗(yàn)的成果，它是灌漿資料中另一項(xiàng)十分重要的和基本的數(shù)據(jù)。各個(gè)灌漿段的種壓水試驗(yàn)，包括簡易壓水所得的透水率可遵照本章第五節(jié)3.3、3.4所述進(jìn)行計(jì)算。由各個(gè)灌漿段的透水率和它們的孔段長度，按加權(quán)平均的方法可以計(jì)算出一個(gè)孔和同一序孔的平均透水率。透水率統(tǒng)計(jì)分析的范圍通常包括各序孔灌漿前的透水率和灌漿后檢查孔的透水率。與單位注入量的統(tǒng)計(jì)分析相似，根據(jù)灌漿綜合統(tǒng)計(jì)表相關(guān)數(shù)據(jù)可以繪制出透水率頻率曲線圖（包括分布頻率和累計(jì)頻率）來。從該曲線可以比較直觀地看出各次序孔透水率和平均透水率的變化趨勢(shì)。在一般情況下，隨著灌漿施工按照分排、分序，逐次加密的原則進(jìn)行，各灌漿孔段灌前的透水率將會(huì)出現(xiàn)遞減的趨勢(shì)：（1

13、）序孔灌前的平均透水率一般小于序孔灌前透水率，序孔灌前的透水率小于序孔灌前的透水率，依此類推。（2）后灌排的平均透水率小于先灌排的平均透水率。（3）中間排的平均透水率小于邊排孔的平均透水率。（4）隨著灌漿的進(jìn)行，透水率大的孔段越來越少，出現(xiàn)的頻率越來越低；透水率小的孔段越來越多，出現(xiàn)的頻率越來越高，直至末序排的末序孔灌前的透水率應(yīng)接近設(shè)計(jì)要求，檢查孔的透水率應(yīng)當(dāng)符合設(shè)計(jì)要求。 （5）透水率遞減的規(guī)律是普遍的，但也不排除個(gè)別、局部出現(xiàn)異常的情況，這可能是地質(zhì)條件的原因，也可能是灌漿工藝的原因，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行具體和認(rèn)真的分析。透水率頻率曲線的圖示與單位注入量相似。單位注灰量與透水率之間的關(guān)系曾經(jīng)是一個(gè)有

14、爭議的問題，從表面上看它們應(yīng)當(dāng)有近似正比例的關(guān)系，但大量的工程實(shí)踐表明其相關(guān)關(guān)系很差，特別是對(duì)于高壓灌漿。分析原因主要有二：一是求算透水率的壓水試驗(yàn)或簡易壓水使用壓力相對(duì)較小，通常為1MPa或更小，而灌漿壓力常常在3MPa以上。這樣就有不少的灌漿段在壓水試驗(yàn)時(shí)透水率很小，而灌漿時(shí)由于有的裂隙被擴(kuò)張，注入量卻很大；另一種情況是巖體細(xì)微裂隙發(fā)育，壓水試驗(yàn)透水率較大，而灌漿時(shí)注入漿液很少，或吸水不吸漿。這都會(huì)導(dǎo)致“反常”現(xiàn)象的發(fā)生。2.3 檢查孔巖芯分析灌漿工程檢查孔應(yīng)當(dāng)采取巖芯，檢查孔巖芯是評(píng)價(jià)灌漿質(zhì)量的重要資料之一。此外先導(dǎo)孔、各序灌漿孔有價(jià)值的巖芯也是重要的實(shí)物資料。對(duì)巖芯的檢查分析主要有如下

15、幾方面：（1）觀察裂隙中水泥結(jié)石的充填情況，分析漿液滲透擴(kuò)散的規(guī)律；（2）比較灌漿前后的巖芯獲得率；（3）當(dāng)需要對(duì)漿液結(jié)石的成分、充填狀態(tài)、力學(xué)性質(zhì)等進(jìn)一步分析時(shí)，可截取芯樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。對(duì)巖芯的試驗(yàn)多在灌漿試驗(yàn)的階段進(jìn)行。需要指出的是，由于地層、巖石、裂隙和漿液在裂隙通道中流態(tài)的復(fù)雜性，檢查孔巖芯裂隙中水泥結(jié)石的充填率有很大的不確定性。也不能指望巖石中每一條裂隙，甚至大多數(shù)裂隙都充填有水泥結(jié)石。因?yàn)橛性S多細(xì)縫水泥漿是灌不進(jìn)去也不需要灌的，還有些縫隙可能與灌漿孔沒有通道聯(lián)系，因而也看不到漿液結(jié)石，這都是較常有的情況。灌漿施工中產(chǎn)生的巖芯很多，灌漿規(guī)范中要求采取和保留巖芯的只有先導(dǎo)孔和檢查孔。先

16、導(dǎo)孔和檢查孔的巖芯應(yīng)當(dāng)保存到灌漿工程驗(yàn)收以后，其中有價(jià)值的巖芯應(yīng)隨工程一起永久保存。保存和保管巖芯實(shí)物的工作量很大，實(shí)際工作中可做好巖芯描述，繪制成鉆孔柱狀圖，拍攝照片，多采用文檔和電子媒體的形式加以保存。2.4 物探測(cè)試資料分析 如前所述，物探測(cè)試的方法很多，采用較普遍的是進(jìn)行巖體彈性波速或彈性模量的測(cè)試，對(duì)比灌漿前后巖體的波速或彈性模量。經(jīng)驗(yàn)表明通常具有如下一些規(guī)律： (1) 裂隙巖體經(jīng)灌漿后，彈性波速或彈性模量能有所提高，提高的最大幅度為接近該巖石在完整狀態(tài)下的波速或彈性模量，但不可能超過。 （2）裂隙張開和清潔的堅(jiān)硬巖體，灌漿后效果最好，波速和彈性模量將有較大提高。 （3）裂隙若被粘土

17、、泥質(zhì)等雜物充填，灌漿效果將會(huì)降低，波速和彈性模量的增值亦會(huì)受到影響。（4）裂隙發(fā)育、破碎、灌前波速和彈性模量低的巖體，灌漿后改進(jìn)的幅度大。反之，改進(jìn)幅度小。（5）母體巖石經(jīng)受風(fēng)化或蝕變，巖性退化，灌漿效果較差。2.5 灌漿工程竣工圖灌漿工程竣工圖主要由灌漿綜合剖面圖和其它灌漿成果資料組成。灌漿綜合剖面圖是最重要的灌漿成果資料。帷幕灌漿的綜合剖面圖是沿軸線展開的幕體縱剖面圖，它標(biāo)注有帷幕灌漿孔和灌漿段的位置，樁號(hào)、孔號(hào)、孔序、各孔段的單位注入量、灌前透水率等重要數(shù)據(jù)，有的還標(biāo)注有灌漿壓力、串冒漿情況、鉆孔孔斜、施工日期等。當(dāng)帷幕由多排孔組成時(shí)，綜合剖面圖可分排繪制。工程中通常將灌漿綜合剖面圖和

18、對(duì)應(yīng)的鉆孔布置平面圖、孔斜投影圖、灌漿綜合統(tǒng)計(jì)表、灌漿工程完成情況表、各次序孔透水率頻率曲線圖、各次序孔單位注入量頻率曲線圖，編繪在一張圖紙上，組成灌漿工程竣工圖。根據(jù)灌漿工程的規(guī)模，竣工圖也可以按部位或單元工程整理繪制。2.6 灌漿工程施工總結(jié)報(bào)告 灌漿工程施工總結(jié)報(bào)告是灌漿施工過程和成果資料的綜合文字說明。通常情況下應(yīng)當(dāng)包含以下內(nèi)容：（1）工程概況與設(shè)計(jì)要求；（2）灌漿工程完成情況；（3）灌漿工程施工情況：包括施工布置、施工工藝、主要施工參數(shù)、特殊情況處理等；（4）工程質(zhì)量的控制和檢驗(yàn)，包括材料的檢驗(yàn)；（5）灌漿成果資料，包括檢測(cè)成果資料；（6）對(duì)灌漿工程質(zhì)量的評(píng)價(jià)；（7）對(duì)重要情況或遺留問題的說明與建議。3 灌漿資料的計(jì)算機(jī)處理大量的灌漿資料的記錄、整理、分析以往全靠手工計(jì)算，是一項(xiàng)繁重、重復(fù)的勞動(dòng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，除了自動(dòng)記錄儀已廣泛地?fù)?dān)當(dāng)了現(xiàn)場的施工記錄以外，其它內(nèi)業(yè)任務(wù)已越來越多地由計(jì)算機(jī)來完成了。使用計(jì)算機(jī)處理灌漿資料一可以減輕技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，二可以提高工作效率，及時(shí)地提出成果資料，以指導(dǎo)施工進(jìn)行和預(yù)測(cè)灌漿效果。圖2-10-4為日本川治壩使用計(jì)算機(jī)處理灌漿資料程序框圖。由于計(jì)算