大壩基巖帷幕灌漿鉆孔沖洗及壓水試驗

1、大壩基巖帷幕灌漿鉆孔沖洗及壓水試驗第一節(jié) 鉆 進一、鉆孔方法灌漿帷幕的鉆孔是實現(xiàn)帷幕灌漿的先決條件，只有通過特設(shè)的鉆孔，才能進行帷幕灌漿?；鶐r中采用回轉(zhuǎn)式鉆機，主要有硬質(zhì)合金鉆進，鉆粒鉆進和金剛石鉆進三種，可根據(jù)巖石的硬度、完整性和可鉆性的情況而選用。在較軟的、可鉆性為67級以下的巖石中，多采用硬質(zhì)合金鉆進；在7級以上的堅硬巖石中，多采用鉆粒鉆進；在石質(zhì)堅硬且較完整的巖石中，應(yīng)盡可能地采用金剛石鉆進。近期經(jīng)常采用的是金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進，而鉆粒鉆進方法已很少被采用了。金剛石鉆進，不僅巖粉少，而且鉆進效率和巖芯采用率均較高，鉆孔孔間也容易得到保證。2001年制定的水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范中規(guī)定：

2、帷幕灌漿孔也可采用沖擊或沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機鉆進。當(dāng)采用這種方法鉆進時，應(yīng)加強鉆孔和裂縫的沖洗。鉆孔的孔徑，隨著鉆孔類別，鉆進方法，鉆孔深度和巖石情況而定。灌漿孔的孔徑，一般多為59mm或75mm，在保證灌漿質(zhì)量的前提下，一般宜優(yōu)先選用小口徑鉆孔，但不得小于46mm。檢查孔的孔徑要稍大一些，一般可為75mm或91mm。二、鉆扎方向帷幕灌槳鉆孔的方向宜根據(jù)巖層構(gòu)造、裂隙角度和施工條件而定。最有利的鉆孔方向是與裂隙面或巖層面垂直，這樣，同樣深的鉆孔可以穿過較多的裂隙或巖層面，能節(jié)省鉆孔數(shù)量，灌漿效果也好。但鉆斜孔施工比較困難，鉆孔深度超過50m時，孔向易于“上飄”，諸多斜孔的方位角和傾角保持一致也較困難

3、。所以，在沒有特定要求，或不影響灌漿質(zhì)量和不道多地增加鉆孔工作量的情況下，為便于鉆進和灌漿施工，帷幕鉆孔宜采用鉛直孔。鉆孔時，應(yīng)按照設(shè)計的孔向鉆進。如果設(shè)計的是鉛直孔，就按鉛直方向鉆進；如果設(shè)計的是斜孔，就要按照規(guī)定的傾斜度和方位角鉆進，并保證鉆孔偏斜率不超過允許值，這樣，在灌漿之后，才有可能聯(lián)結(jié)成帷幕，起到防滲作用。三、鉆孔偏斜率的允許值鉛直孔的偏斜率就是孔底的偏距與鉛直孔孔深之比，也就是鉆孔鉆完后，其水平投影之長與其立面投影之長的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，見圖7-1。鉆孔經(jīng)測斜后，測得偏斜角值，則dl1sin。鉆孔偏斜率的計算公式為:dl= 、即=tg (7.1)式中 d實鉆鉆孔的水平投影長度

4、，亦即孔底偏距，也可稱偏差；l實鉆鉆孔的立面投影長度；l1實鉆鉆孔的長度。對于鉛直孔偏斜率允許值的考慮，原則上要求應(yīng)為：兩相鄰鉆孔底端的最大偏距不應(yīng)超過兩孔孔距的50，以保證兩相鄰鉆孔在最不利的條件下，其底部也不會相交。按照這個要求，當(dāng)鉆孔愈深或孔距愈小時，則偏斜率允許值也就愈小，鉆孔難度愈大，在這樣條件下，也就愈需采取多種措施，更要精心地操作。一般情況下，鉆孔愈探，愈易偏斜，所以鉛直孔偏斜率先許值的規(guī)定，多依鉆孔深度而定。2001年制定的水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范dl/t5148-2001對于鉆孔偏斜率的規(guī)定中考慮了帷幕排數(shù)因素，見表7-1。表7-1 帷幕灌漿孔孔底允許偏差 （單位：m）孔深203

5、0405060允許偏差單排孔0.250.450.701.001.30二或三排孔0.250.500.801.151.50注：深孔鉆進，孔深20m以內(nèi)，孔向應(yīng)盡量保證鉛直，偏斜率小于1%。孔深大于0m時，孔底最大允許偏差可根據(jù)工程實際情況確定，全孔偏斜率不宜大于2.5%。帷幕鉆孔為斜孔時，掌握鉆孔方向更難，除偏斜率外，還有對方位角的要求，因此，需采取相應(yīng)的有效措施，在鉆進中更要細心操作，對斜孔的允許偏斜程度，dl/t5148-2001灌漿規(guī)范規(guī)定：頂角大于5的斜孔，孔底最大允許偏差值可根據(jù)實際情況，按表7-1中的規(guī)定適當(dāng)放寬，但方位角的偏差值水應(yīng)大于5?？傊@孔偏斜程度是個重要的問題，它直接影響

6、帷幕質(zhì)量，應(yīng)引起高度重視。特別是深孔，對其偏斜率允許值的規(guī)定更要慎重，既要能保證灌漿帷幕質(zhì)量，又要結(jié)合工程的實際情況與施工的具體條件，故需經(jīng)多方面研究考慮后才可確定。與此同時，應(yīng)該制定保證鉆孔方向偏差不超出允許值的有效的專門措施，以利鉆孔工作。四、孔斜的觀測1鉆孔測斜的作用(1)了解孔斜情況，便于及時糾正。在帳幕的鉆孔過程中，應(yīng)通過測斜，隨時了解鉆孔偏斜的情況。如果鉆孔偏斜超過了允許范圍，應(yīng)分析其偏斜的原因，采取相應(yīng)的措施，及時糾正，使以后的鉆孔能依照設(shè)計的鉆孔方向鉆進，以保證鉆孔最終偏斜率不超出允許值范圍。如果鉆孔初始就發(fā)生過度的傾斜且難以糾正時，可稍移孔位另開新孔，以保證帷幕質(zhì)量。(2)了

7、解各帷幕灌漿孔實鉆情況，便于分析帷幕質(zhì)量。如果帷幕灌漿孔相互近似平行成排，則灌漿后比較容易相聯(lián)成幕，防滲效果也好。如果各灌漿孔偏斜情況嚴(yán)重，且偏斜角度不同，偏斜方向亦異，灌漿后，可能呈現(xiàn)為不同方向的“水泥樁柱”，這樣就難以保證帷幕的連續(xù)性、完整性和密實性，因而將會降低防滲效果。鉆孔下部偏斜邊大，鉆孔間距即大，由鉆孔中灌注的漿液，其有效的擴散范圍未能相互搭接，有時會遺留小塊未經(jīng)灌到的空白區(qū)，一般通稱其為“天窗”，形成漏水通路，對帷幕防滲作用不利。所以，在帷幕灌漿完成后，通過整理出的“帷幕灌漿孔測斜成果圖”等資料，可以有助于分析帷幕質(zhì)量。(3)由各孔測斜的成果，可以比較準(zhǔn)確地算出兩個鉆孔在任何高程

8、部位相互之間的真實距離，供計算其他一些數(shù)據(jù)之用。例如，使用物標(biāo)法，利用幾個鉆孔測定巖石不同深處處水平向彈性波速時，即需使用這個數(shù)值。孔距如有誤差，即影響彈性波速計算值的準(zhǔn)確性，兩孔的間距愈短，影響愈大。2對鉆孔測斜的要求每個帷幕灌漿孔最好是都能自上而下分段測定孔斜，隨時發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正。測斜段的長度根據(jù)具體情況而定，一般多為510m。例如新安江、富春江、湖南鎮(zhèn)等大壩的雄幕灌漿孔都是在鉆進過程中自上而下地分段做了測斜；在陳村大壩維幕補強處理工程守還具體規(guī)定；孔深20m以上，每5m段長測斜一次；孔深20m以下，每10m段長測斜一次。有些工程，在整個鉆孔完成后，再分段進行測斜，這樣得出的測斜資料，

9、只能供分析帷幕灌漿質(zhì)量和計算不同高程處兩鉆孔真實間距之用，而不能起到在鉆進過程中隨時發(fā)現(xiàn)問題，及時糾偏的作用。為了奠定能按設(shè)計孔向鉆進的基礎(chǔ)，孔口段的測斜是極為重要的；對于深孔尤應(yīng)重視這一工作。如發(fā)現(xiàn)孔口段已偏斜，應(yīng)及時糾正，否則勢必嚴(yán)重地影響以后的鉆進工作。有的鉆孔為了保證孔向，特埋設(shè)較長的孔口管，因此在埋設(shè)孔口管時一定要測量準(zhǔn)確，務(wù)必使其方向與設(shè)計的鉆孔方向一致。3測量孔斜的方法(1)人工測斜法燈光目測法：把燈光光源下入孔內(nèi)，利用燈光在欲測段內(nèi)所居的中心位置與測線在孔口的位置之間的關(guān)系而測定孔斜及方位角，這種測量孔斜的方法就是燈光目測法，見圖7-2。例如欲測l深處的孔斜，用線繩系住燈光下入

10、孔內(nèi)，調(diào)整測線在孔口的位置，使燈光保持在該深處鉆孔斷面的中心位置。根據(jù)測線在孔口的位置，就可以計算出孔斜和方位角。c是半徑為r的孔口中心，a是測線通過孔口的位置，cad表示偏距。是實鉆鉆孔水平投影的方位角。d和可在孔口直接量出。dl= arctg式中 偏斜角，以度表示；偏斜率，以百分?jǐn)?shù)表示。燈光日測法是一種操作方便、設(shè)備簡單、測斜成果得出最快而又較準(zhǔn)確的測斜方法，常用以校驗孔口管或用于鉆孔上部孔段的測斜。燈光日測法的使用條件是：設(shè)計的鉆孔是鉛直孔；鉆孔偏距不超過鉆孔半徑；測斜時，孔內(nèi)須保持無水。使用的燈光光源，可以是手電筒，也可以是不高于24v的外帶護絲罩的低壓電燈泡。(2)測斜儀測斜法使用專

11、用的測斜儀器下入孔內(nèi)進行測斜，不論是鉛直孔或是斜孔，孔內(nèi)是否有地下水均能進行測斜工作。常用的測斜儀有下列幾種：1)jjx3型井斜儀(或jjx2型)：用于無磁性干擾、直徑65mm以上的鉆孔中，測量孔身傾斜的方位角和頂角。方位角刻度每分格為5。在頂角2時，即能測量方位角。其測量誤差不大于4在頂角大于5時，方位角測量誤差不大于3。頂角測程為050，每分格為30，其測量誤差不大于30。2)kxp-1型輕便測斜儀 用于直徑大于46mm的非磁性鉆孔內(nèi)作連續(xù)多點的測量其頂角和方位角。代器利用磁針定向，采用非電量電測法通過三芯電纜在地面讀數(shù)。頂角測量范圍：050，測量誤差30。方位角測量范圍：4356，測量誤

12、差4。3)jxy2型羅盤測斜儀，用于無磁性干擾、直徑80mm以上的鉆孔中，測量孔身傾斜的頂角和方位角。方位角刻度每分格為2，在頂角4以上時，測量誤差4。頂角刻度每分格為2，測程為060，測量誤差范圍，在030之間時，不超過1；在30以上，不超過2。4）jjl型階螺測斜儀：用于地磁場強力異常及有套管的孔段，測量鉆孔的頂角和方位角。全套儀器包括操縱臺、穩(wěn)壓器、交流器、三腳架、儀器本體等五個部分。測量范圍：頂角230，方位角0360。測量精度：頂角誤差30、方位角誤差5。5）duz型多點照像測斜儀 重約36kg，用于直徑46mm以上的鉆孔。測量范圍：頂角0120，方位角0360。測量精度：頂角0.2

13、，方位角0.5。相對來講，這種代器測試精度高。鉆孔測斜儀器種類較多，可根據(jù)工程實際需要選用。五、鉆孔偏斜率的計算鉆孔為鉛直孔的連續(xù)分段測斜成果，見圖7.1-3?？琢系挠嬎惴椒ǎ姳?.1-2。經(jīng)過孔斜測量，得出各段的l、和后，即可計算鉆子l的偏斜率和其他數(shù)據(jù)。鉆孔偏距： (7.2)圖7-3 鉆孔偏斜的水平投影與立面投影示意圖l1、l2、l3各側(cè)斜段的鉆孔長度；1、2、3各測斜段鉆孔的偏斜角；1、2、3各測斜段鉆孔水平投影的方位角；d鉆孔孔底偏距；l鉆孔的立面投影長度表7-2 孔 斜 計 算 表測斜段號測斜段長l測斜段的傾斜角測 斜 段 的 水 平 投 影方位角東西向（即x向）偏距l(xiāng)sinsin

14、南北向（即y向）偏距l(xiāng)sincos123nl1l2l3ln123n123nl1sin1sin1l2sin2sin2l3sin3sin3lnsinnsinnl1sin1cos1l2sin2cos2l3sin3cos3lnsinncosn合計lsinsinlsincos鉆孔立面投影長度：l=l cos （7.3）鉆孔偏斜的方位角：=arctglsinsinlsincos(7.4)鉆孔偏斜率：（lsinsin）2+（lsincos）2lcos= （7.5）鉆孔的偏斜角：=arctg（lsinsin）2+（lsincos）2l cos （7.6）舉例：某孔設(shè)計為直孔，孔深30m，自上而下每鉆深5m測斜

15、一次，共測六段，各段的傾斜角分別為030、040、050、115、135、145；各段的水平投影方位角分別為20、40、25、15、5、10，求該孔的偏斜率、偏距、偏斜角和方位角。解：已知l1= l2=l3=l4=l5=l6=5m；1=030,2=040,3=050,4=115,5=135,6=145；1=20,2=40,3=25,4=15,5=5,6=10。由三角函數(shù)表查得sin1=sin030=0.0087,sin2=sin040=0.0116,sin3=sin050=0.0145, sin4=sin115=0.0218,sin5=sin135=0.0276,sin6=sin145=0.0

16、305;sin1=sin20=0.3420,sin2=sin40=0.6428,sin3=sin25=0.4226,sin4=sin15=0.2588,sin5=5=0.0872,sin6=sin10=0.1736;cos1=cos030=1,cos2=cos040=0.9999,cos3=cos050=0.9999,cos4=cos115=0.9998,cos5=cos135=0.9996,cos6=cos145=0.9995;cos1=cos20=0.9397，cos2=cos40=0.7660，cos3=cos25=0.9063，cos4=cos15=0.9659，cos5=cos5=0

17、.9962，cos6=cos10=0.9848。求定：鉆孔偏距、偏斜率、偏斜角和方位角。第1測斜段：東西向偏距 l1sin1sin1=50.00870.3420=0.0157m南北向偏距 l1sin1cos1=50.00870.9397=0.041m第2測斜段：東西向偏距 l2sin2sin2=50.01160.6428=0.037m南北向偏距 l2sin2cos2=50.01160.7660=0.044m第3測斜段：東西向偏距 l3sin3sin3=50.01450.4226=0.031m南北向偏距 l3sin3cos3=50.01450.9063=0.066m第4測斜段：東西向偏距 l4s

18、in4sin4=50.02180.2588=0.028m南北向偏距 l4sin4cos4=50.02180.9659=0.105m第5測斜段：東西向偏距 l5sin5sin5=50.02760.0872=0.012m南北向偏距 l5sin5cos5=50.02760.9962=0.137m第6測斜段：東西向偏距 l6sin6sin6=50.03050.1736=0.026m南北向偏距 l6sin6cos6=50.03050.9848=0.150m鉆孔立面投影長l=lcos= l1cos1+ l2cos2+ l3cos3+ l4cos4+ l5cos5+ l6cos6=51+50.9999+50

19、.9999+50.9998+50.99996+50.9995=29.99m鉆孔東西向偏距l(xiāng)sinsin=0.0149+0.0373+0.0308+0.0284+0.012+0.0265=0.150m鉆孔南北向偏距l(xiāng)sincos=0.0408+0.0444+0.066+0.106+0.137+0.151=0.545m鉆孔偏距d=（lsinsin）2+（lsincos）2 =（0.1499）2+（0.5452）2=0.558m鉆孔偏斜率0.55829.99dl= = =1.86%鉆孔偏斜角0.55829.99dl=arctg =arctg =arctg(0.0186)= 102鉆孔方位角lsins

20、inlsincos0.14990.5452=arctg = arctg =arctg(0.275)= 1524每個灌漿孔(包括檢查孔)測斜的計算完成后，將計算成果填制成鉆孔測斜成果表,格式及示例見表7-3,作為鉆孔測斜的基本資料。任何一個壩段的帷幕灌漿孔測斜后，應(yīng)根據(jù)各孔的測斜成果表，填制該壩段帷幕灌漿孔測斜成果表，格式及示例見表7-4，并繪制成帷幕灌漿孔測斜成果圖（見圖7-4）。圖7-4中所示的各灌漿孔的水平投影是用一直線段表示的，這僅屬簡單的示意。實際上，在深孔并且多段測斜的情況下，整個灌漿孔的水平投影，則往往是由一系列長度不等，方位角不同的線段所組成，如圖7-3中的（a）所示。表7-3

21、鉆 孔 測 斜 成 果 表孔號 孔位 孔口高程 設(shè)計孔向：鉛直孔各 段 測 斜 成 果全 孔 測 斜 成 果段號段 位段長(m)測點位置(m)觀測值偏距(m)垂直投影孔深(m)偏距(m)偏斜率（%）偏斜角方位角頂（m）底(m)偏斜角方位角東西向南北向1234560510152025510152025305555553.57.512.517.522.527.5030040050115135145204025155100.01490.03730.03080.02840.0120.02650.04080.04440.0660.1060.1370.15129.990.5581.861021524表7-

22、4 帷幕灌漿孔測斜成果示例表地區(qū) 壩段號孔號鉆孔深度（m）鉆孔垂直投影深度（m）偏距（m）偏斜率（%）偏斜角方位角1234567893030303030302999299729922984299929900.5580.610.731.050.5250.781.862.032.443.491.752.61020101242001001301524730910029003090012100圖7-4帷幕灌漿孔測斜成果示例圖（鉆孔的平面投影）六、保證孔向的主要措施欲保證鉆孔方向，在鉆孔工作中應(yīng)做好以下幾項工作：(1)孔口段的孔向要正確，這是保證全孔能按設(shè)計孔向鉆進的關(guān)鍵，故孔口段或安設(shè)的孔口管必須符合

23、設(shè)計孔向的要求，可通過測斜來驗證。對孔斜精度要求高的鉆孔，一般均采取裝設(shè)孔口管的措施。(2)鉆機立軸方向要正確，機座要穩(wěn)固，如因需要，鉆機需往返移動時，應(yīng)采取能正確對準(zhǔn)原孔位和孔向的可靠措施。(3)鉆進時，使用長的鉆具。鉆鉛直孔，必要時，還可使用鉆鋌。(4)變孔徑時，采用導(dǎo)向設(shè)施。(5)在巖石比較完整、孔內(nèi)很少掉塊的情況下，可在每一根或每兩根鉆杜間加用“導(dǎo)向箍”。(6)在鉆進工藝操作上，要正確地控制壓九適量地給水，鉆具超過一定重量時，還需考慮減壓措施。七、鉆孔工作中應(yīng)注意的事項(1)按照設(shè)計規(guī)定定好孔位，孔位的偏差一般不宜大于10cm。當(dāng)遇到難于依照設(shè)計要求布置孔位階情況時，應(yīng)及時與設(shè)計部門或

24、有關(guān)部門聯(lián)系，若允許變更孔位時，則應(yīng)依照新的通知，重新布測孔位。在鉆孔原始記錄中一定要注明新鉆孔的樁號和位置，以便分析查用。(2)在鉆孔工作進行中，要嚴(yán)格按照規(guī)定的孔向鉆進，并采取一切措施保證鉆孔方向正確。( 3)孔徑力求均勻，不要忽大忽小， 以免灌漿或壓水時灌漿塞堵塞不嚴(yán)，漏水返漿，造成施工困難。(4)在各鉆孔中，均要計算巖芯采取率。第、次序孔和檢查孔中，要注意采取巖芯，并觀察巖芯裂隙中有無水泥結(jié)石、其填充和膠結(jié)的情況如何，以便逐序反映灌漿質(zhì)量和效果。(5)檢查孔的巖芯可暫于保留。保留時間長短，由設(shè)計單位確定，一般講，時間不宜過長。灌漿孔的巖芯，在描述，即可進行處理，是否要有選擇性的保留，應(yīng)

25、在灌漿技術(shù)要求文件中加以說明。(6)凡未灌完的孔，在不工作時，一定要把孔口蓋住，并保護好，以免掉入物件。(7)應(yīng)準(zhǔn)確、詳細、清楚地記好鉆孔記錄。第二節(jié) 沖 洗為了提高灌漿質(zhì)量，取得良好的灌漿效果，在灌槳前必須清除鉆孔中殘積的巖粉，清除裂隙或空洞中所充填的粘土雜質(zhì)等物。一般常用的方法就是鉆孔沖洗和裂隙沖洗。一、鉆孔沖洗鉆孔沖洗的目的是將殘存在孔底和粘附在孔壁處的巖粉、碎屑等雜質(zhì)沖出孔外，以免堵塞裂隙的進口，影響液漿灌入。鉆孔鉆到預(yù)定的段深并取出巖芯后，將鉆具下入至孔底，用大流量水進行沖洗，直到回水變情，孔內(nèi)殘存雜質(zhì)沉積厚度不超過1020cm時，結(jié)束沖洗。二、裂隙沖洗裂隙沖洗的目的是用壓力水將巖石

26、裂隙或空洞中所充填的松軟的、風(fēng)化的泥質(zhì)充填物沖出孔外，或是將充填物推移到需要灌漿處理的范圍以外，這樣將裂隙沖洗干凈后，利于漿液流進并與裂隙接觸面膠結(jié)堅固，起到防滲和固結(jié)作用。使用壓力水進行裂隙沖洗時，在鉆孔內(nèi)需要下入灌漿塞。裂隙沖洗種類，可分單孔沖洗和群孔沖洗兩種。1單孔沖洗單孔沖洗僅能沖凈鉆孔本身和鉆孔周圍較小范圍內(nèi)裂隙中的填充物，因此，這種沖洗方法適用于較完整的、裂隙發(fā)育程度較輕的、充填的泥質(zhì)俏況不嚴(yán)重的巖層。單孔沖洗有三種方法。(1)高壓沖洗 沖洗時，盡可能地升高壓力，使整個沖沈過程在大的壓力下進行，以便將裂隙中的充填物向遠處推移或壓實。在沖洗過程中，要注意控制壓力，防止巖層抬動變形。在

27、地質(zhì)條件比較好、巖石也較完整的情況下，常采用高壓沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80，借用壓力水進行沖洗，直至返出的水潔凈，延續(xù)1020min為止。如果因為滲漏量大，升不起壓力，那就盡水泵的能力往孔內(nèi)壓水，增大流量，加快流速，增強水流沖刷充填物的能力，使之能攜帶充填物走得遠些，這樣對增進沖洗裂隙的效果是有利的。如某工程，基巖裂隙發(fā)育，其中充填細粘土，在灌漿處理前，曾做了沖洗試驗。沖洗的結(jié)果，見圖7-5，壓力從低壓開始，逐級升壓，每級升壓0.2mpa。在兩種不同深度的巖石中，分別升壓到1.61.7mpa和2.52.6mpa。此時流量最大，而后壓力逐漸下降至初始壓力。下降過程中，在同一級壓力下，其流量卻

28、較原先升壓階段時大得多。圖7-5中a點、b點處的流量較前增大很多，表示裂隙中充填細粘土己被沖動。試驗結(jié)果表明，裂隙中泥質(zhì)充填物的沖洗范圍不僅12m，而是更遠，特別是在具有大裂隙的地帶，泥質(zhì)充填物會沿裂隙沖散得很遠，有時達幾十米，采用這個方法沖洗后，灌漿效果較好。（2)高壓脈動沖洗 高壓脈動沖洗，就是用高低壓反復(fù)沖洗。操作方法是：首先用高壓沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80，連續(xù)沖洗510min后，將孔口壓力在極短時間內(nèi)突然降到零，形成反向脈沖流，將裂隙中的泥質(zhì)碎屑帶出，回水多呈渾濁色。當(dāng)回水由渾變清后，再升高到原來的沖洗壓力，持續(xù)幾分鐘后，再次突然下降到零。如此一升一降，一壓一放，反復(fù)沖洗，直至回

29、水潔凈后，再延續(xù)1020min為止。使用這種方法沖洗，壓力差值愈大，沖洗效果愈好。新安江、富春江和湖南鎮(zhèn)等大壩基礎(chǔ)帳幕灌漿孔曾廣泛采用此法沖洗；青銅峽大壩基礎(chǔ)灌漿孔也曾采用這種方法沖洗，都取得了比較好的效果。(3)揚水沖洗 在地下水位較高，地下水補給條件良好的鉆孔中適用揚水沖洗。操作方法是：將管子下到孔底，上端接風(fēng)管，通入壓縮空氣，使孔內(nèi)的水與空氣混合，由于氣水混合體的比重輕，孔側(cè)地下水壓力的作用以及壓縮空氣的釋壓膨脹與返流作用，將孔內(nèi)水向上噴射出孔外，孔內(nèi)的泥質(zhì)碎屑也就隨水噴出孔外。連續(xù)地通氣噴水，鉆孔周圍裂隙中的泥質(zhì)便不斷地隨水流到孔內(nèi)，而后又被噴射出來，這樣地反復(fù)連續(xù)沖洗，效果良好。青銅

30、峽大壩帷幕灌漿有些孔曾采用過這種方法沖洗，效果尚好。必要時，可以向孔內(nèi)加水，造成孔內(nèi)水位增高的條件，淹沒系數(shù)大，揚水效率高，增進揚水沖洗效果。2群孔沖洗(1)沖洗方法 群孔沖洗是把兩個或兩個抽上的孔組成一個孔組，進行沖洗。它的作用是把本組內(nèi)各鉆孔間巖石裂隙中的充填物經(jīng)沖洗而清除出孔外。由于把裂隙中的填充物沖走和排除了裂隙進口的堵塞，這樣便給灌漿處理的巖石提供了可灌的條件，如圖7-6所示。為了消除a、b兩孔之間裂隙中的填充物，可先向a孔壓水，經(jīng)過沖洗，使裂由填充的從b孔沖出(如圖中的虛線所示)；然后，再向b孔壓水，經(jīng)過沖洗，使裂隙填充物從a孔沖出。這樣反復(fù)多次進行沖洗，將兩孔間隙中的填充物沖洗，

31、再行灌漿，以保證灌效果。群孔沖洗，主要是使用風(fēng)和壓力水。沖洗時，輪換地向某一個孔或幾個孔壓入風(fēng)或壓入水或是風(fēng)水聯(lián)合壓入。使由另一個孔或幾個孔出水，這樣的反復(fù)交替沖洗，直到各孔噴出的水都已是清水后停止。要將裂隙沖洗干凈，沖洗壓力要高，水量要大。因為壓力高才易于沖通裂隙；水量大，裂隙中的流速才大，這才有可能沖掉泥質(zhì)，并將其攜帶出來。如果裂隙雖然已經(jīng)沖通，但是流速很小，就難起到顯著的沖洗效果。沖洗段應(yīng)劃分短些，如果沖洗段過長，則段內(nèi)所遇到的裂隙數(shù)目增多，一旦沖通一條或少數(shù)裂隙，沖洗水就會比較容易地地直沿著這些初姑沖通的裂隙流動，而其他大多數(shù)裂隙就很有可能受不到有效的沖洗。為了增進沖洗效果，可在沖洗液

32、中加入一些化學(xué)劑，如碳酸鈉(na2co3)、苛性鈉(naoh)、碳酸氫鈉等(國外有的壩采用過六偏磷酸鈉的)，以促進泥質(zhì)充填物的溶解，有助于迅速沖洗。加入化學(xué)劑的品種及共用量，府根據(jù)試驗而定。(2)沖洗孔組的劃分 在需要群孔沖洗的部位上進行帷幕灌漿時，為了既能滿足群孔沖洗的要求，又需符合逐漸加密的灌漿原則，沖洗孔組的劃分可根據(jù)帷幕組成的布孔情況及地質(zhì)條件選定。原則上，凡是裂隙能串通的孔就可構(gòu)成劃分群孔沖洗的單元。下面介紹一些關(guān)于沖洗孔劃分的方法，可供參考。1)單排孔帷幕孔組的劃分，可分兩種情況：第一種情況如圖7-7所示，在帷幕線上，每兩個相鄰的第一次序孔組成一個沖洗孔組，沖洗工作完成后，進行灌漿

33、。裂隙經(jīng)沖已經(jīng)串通的，兩個孔段同時灌漿；不串通的，則各自單獨灌漿。然后鉆本組的第一次序孔，做為檢查該孔經(jīng)單孔沖洗后即可灌漿。從大的分組的次序上來看，先是進行第次序孔組的各項工作，而后進行第次序孔組的各項工作。第二種情況如7-8所示，以相鄰的三個孔為分組單元，每一單元進行群孔沖洗，沖洗是按孔組單元的次序進行的。第i次序沖洗孔組內(nèi)的鉆孔經(jīng)過群孔沖洗并灌漿后，再開始第次序沖洗孔組的各項工作。以下依此類推，繼續(xù)進行。2)雙排帷幕孔組的劃分：如圖7-9所示，三個第一次序孔組成一個三角形，作為沖洗孔組。三孔之間互相輪換反復(fù)沖洗，沖洗后，如果裂隙沖開串通，則三個孔段同時灌漿，即群孔灌漿，最好用三個泵同時灌注

34、，如果互不串通，則可單獨灌漿。三個第一次序孔組成的沖洗孔又分為兩個次序，如圖7-9（b）所示。當(dāng)?shù)谝淮涡驔_洗孔組灌漿完畢后，再開始第二次序沖洗孔組的各項工作。當(dāng)?shù)谝淮涡蚩坠嗤旰?，再鉆第二次序孔。第三次序孔中，有一部分是位于沖洗孔組之內(nèi)，如圖申的聯(lián)單1、4、7、10號孔，這樣的孔進行單孔沖洗后，可單獨灌漿，另一部分是位于沖洗孔組之間的孔，如圖中的2、3、5、6、8、9號孔，可按26、38、59的孔組劃分，進行孔組沖洗和灌漿。圖7.2-5 雙排孔帷幕中沖洗孔組的劃分、第、次序中沖洗孔組雙排孔帷幕中的第一次序孔；雙排孔帷幕中的第二次序孔3)三排孔帳幕孔組的劃分：如圖7-10所示，沖洗孔組由邊排的四個

35、孔組成，沖洗和灌漿后，將沖洗孔組內(nèi)的邊徘孔如圖中的1、2、3、4、5、6、7、8號孔可按15、26、37、48孔組劃分進行沖洗和灌漿，或是各個鉆孔單獨進行鉆進和灌漿。待邊排孔灌完后，整個中間排上的孔按逐漸加密法進行鉆孔和灌漿。依沖洗孔組論，可按兩個次序進行工作，如圖7-10(b)所示。巖石裂隙、省石層理或巖石破碎帶中夾有較多的粘土、泥質(zhì)等充填物時，應(yīng)如何進行處理，這是至今尚未得到圓滿解決的問題。從目前情況來看，處理的方法主要還是采用群孔沖洗。另外，有的人認(rèn)為，在這種地質(zhì)條件下，可以采用單孔沖洗和高壓灌漿的方法處理。帷幕中各個灌漿孔經(jīng)高壓沖洗后，將巖石裂隙中充填的粘土、泥質(zhì)等充填物有些沖出孔外，

36、有些壓送到帷幕范圍以外，而后使用高壓力進行灌漿，將帷幕范圍內(nèi)巖石裂隙中殘留的充填物擠密壓實，使其將來在長期的高水頭作用下，不流失，不管涌，具有一定的穩(wěn)定性，這樣灌漿帷幕仍能滿足設(shè)計要求。當(dāng)然，這是一項新課題，需要通過多次的實戰(zhàn)、認(rèn)識、再實踐的過程才可能得到妥善的解決。（3）群孔沖洗施工中存在的問題群孔沖洗的方法和效果問題 目前群孔沖洗仍多是采用風(fēng)和壓力水，必要時再加入某些化學(xué)劑。經(jīng)多次實踐表明，采用這種沖洗方法，僅能沖洗出裂隙中央泥的一部分，并不能全部沖出，因為只要有少數(shù)的裂隙通路被水沖開后，大部分水量由此沖出，其他地區(qū)水力減弱，不能沖凈。所以，在什么地質(zhì)條件下，應(yīng)采取什么方法沖洗，尚難明確規(guī)

37、定。群孔沖洗施工的安排問題 鉆孔淺，各孔又采用一次灌漿法時，這項工作尚好安排。如果鉆孔深，各孔又是采用分段灌漿法時，需要機械數(shù)量多，施工時間又長，則鉆孔、沖洗、灌漿三個工序在施工上便不易安排。群孔沖洗后的群孔灌漿問題 群孔沖洗的目的，就是希望孔與孔之間能夠串通，通過沖洗將裂隙中的填充沖洗凈。凡是經(jīng)沖洗已串通的孔，宜采用群孔灌漿法，最好是一個泵灌一個孔，同時進行，這樣才易于保證灌漿質(zhì)量。但在實際灌漿中，各孔灌漿壓力不好控制，灌漿施工比較困難。群孔沖洗和灌漿次序問題 群孔沖洗和灌漿易于打亂“逐漸加密”的灌漿施工原則，有時可能影響帷幕灌漿質(zhì)量，前面已簡單地敘述了單排孔、雙排孔和三排孔沖洗孔組的劃分及

38、灌漿次序的情況，這僅是對施工提出的要求，實際在施工時沖洗的情況將是多種多樣的，有的孔相互串通，也有的孔各不相通，灌漿情況也是復(fù)眾多變的，常常會造成與灌漿施工“逐漸加密”的原則相矛盾的局面。因此，灌漿資料有時難于分析，灌漿質(zhì)量也不易保證。綜上所述，可以看出，在一般地質(zhì)條件下，帷幕灌漿多數(shù)僅采用單孔沖洗方法，只有在復(fù)雜地質(zhì)條件下，對少數(shù)或個別地段，為了特殊目的才采用群孔沖洗的方法。對于沖洗這一工序，特別是對于群孔沖洗，還應(yīng)通過試驗、研究和實踐，認(rèn)真總結(jié)，引出規(guī)律，從而定出有效而又經(jīng)濟的技術(shù)措施。第三節(jié) 壓水試驗一、巖石的滲透性（一）巖石滲透性表示的方法 巖石滲透性表示方法一般有兩種：1.以單位吸水

39、量或透水率q表示，采用壓水試驗方法求得。（1）單位吸水量定義。在1m水頭壓力下，鉆孔中長度1m巖石內(nèi)每分鐘注入的水量，單位為l/(min.m.m),原蘇聯(lián)經(jīng)常采用。我國建國初期直至20世紀(jì)80年代經(jīng)常采用。（2）透水率q。國際上壓水試驗成果，常以呂榮（lu）表示，起源于法國。1933年法國地質(zhì)學(xué)永呂榮（lugeon）建議：在巖石中作壓水試驗，以5m長度為一段，壓水壓力1mpa,1m段長，1min壓入水量為1l/min特稱為1lu。歐洲、美洲國家經(jīng)常采用。20世紀(jì)80年代為與國際接軌，壓水試驗采用同一標(biāo)準(zhǔn)，便于相互類比，我國有些工程巖石透水性開始采用lu值。1994年制定的水混灌漿施工技術(shù)規(guī)范s

40、l62-94中明確規(guī)定壓水試驗成果以透水率q表示，并說明了計算的方法。（3）單位吸水量和透水率q間的關(guān)系。兩者成果均經(jīng)鉆孔內(nèi)壓水試驗求得，主要不同之點在于壓水壓力的選用。通過對壓水壓力的簡易換算，概略地講，透水率q為1lu略等于單位吸水量為0.01l/min.m.m。2.以滲透系數(shù)k值表示，河床復(fù)蓋層與碎石地中的滲透性均以滲透系數(shù)k表示，采用抽水方法計算求得，常用單位為m/d或cm/s。在巖石中有時也用滲透系數(shù)k表示其滲透性。嚴(yán)格地講，不是很合適的。(二)滲透系數(shù)k與單位吸水量（或透水率q）間的關(guān)系。嚴(yán)格地講，滲透系數(shù)k與單位吸水量間并無固定關(guān)系。但有時為考慮問題或設(shè)計計算方便起見，通過實踐大

41、致有以下幾種認(rèn)識：（1）k=（1.52）（k的單位為m/d,的單位為l/min.m.m）例如：某大壩基巖透水性，單位吸水量平均值為0.08l/min.m.m,試求其相應(yīng)的滲透系數(shù)k。若采用k=2時，則k=20.08=0.16(m/d)=1.8510-4cm/s。采用k=1.5時，則k=1.50.08=0.12(m/d)=1.3910-4cm/s。（2）國外資料認(rèn)為 1lu=1.310-5cm/s。（3）國外有些學(xué)者和單位給出了滲透系數(shù)k與呂榮值的相關(guān)關(guān)系圖，見圖7-11。由圖中可以看出：當(dāng)k=10-7m/s(即10-5cm/s)時，呂榮值大約為13；當(dāng)k=10-5m/s(即10-3cm/s)時

42、，各曲線的呂榮值均大于30。圖7-11滲透系數(shù)k與呂榮值lu的相對關(guān)系圖1李斯樂（rissler）作的曲線，各向同性巖性；2李斯樂作的曲線，嚴(yán)重的各向異性的巖；3美國墾務(wù)局作的曲線；4海飛爾（heitfeld）作的曲線（4）我國水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)程條文說明中初步認(rèn)為：若防滲標(biāo)準(zhǔn)要求k=i10-6cm/s時，則q值可取q1lu；k=i10-5cm/s時，q值可取15 lu；k=i10-4cm/s時，q值可取520lu。（三）巖體滲透性分級根據(jù)壩基巖體的透水率和滲透系數(shù)可確定巖體的滲透性，見表7-5.表7-5 巖 體 滲 透 性 分 級滲透性等 級標(biāo)準(zhǔn)巖體特性滲透系數(shù)k(em/s

43、)透水率q（lu）極微透水k10-6q0.1完整巖石，含等價開度小于0.025m.m裂隙的巖體微透水10-6k10-50.1q1含等價開度0.0250.05m.m裂隙的巖體弱透水10-5k10-41q10含等價開度0.050.10m.m裂隙的巖體中等透水10-4k10-210q100含等價開度0.100.50m.m裂隙的巖體強透水10-2k1q100含等價開度0.502.50m.m裂隙的巖體極強透水k1含連通孔洞或等價開度大于2.50m.mg裂隙的巖體注：本表摘自ygb.50287-99附錄3。水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范二、壓水試驗的作法及其成果的計算與表示的單位這里介紹四種水法，目前園內(nèi)大壩基

44、巖灌漿壓水試驗依照第二種和第三種計算透水率q的方法進行。（一）計算單位吸水量。20世紀(jì)80年代及其以前均采用表示巖石的滲透性。1 壓水試驗的階段，采用單點法或三點法。2 壓水壓力的選用。單點法壓水壓力根據(jù)工程的具體情況和壓水試驗?zāi)康倪x定，有的工程選用0.3mpa。三點法多采用較低的壓水壓力，例如：靜水頭5m、10m、15m；泵壓壓力0.1 mpa 、0.2 mpa、 0.3 mpa等。3 單點法壓水試驗成果值的計算：qhl單位吸水量= （7.3-2）式中 q每分鐘壓入試驗段的（l/min）；h總的壓水壓力，以水頭計（m）*；l壓水試驗段的長度（m）。4 三點法壓水試驗成果值的計算（1）首先判斷

45、壓水試驗做的是否正確，判斷的方法有兩種：普通座標(biāo)法。將三個壓力點及其相應(yīng)的三個注入水量值，點繪在普通座標(biāo)紙上，繪制成壓力注入量曲線圖，見圖7-12。正確的圖形應(yīng)為通過座標(biāo)原點的直線或通過座標(biāo)原點彎向壓力h的拋物線或類似拋物線的圖形，如圖7-12中的直線1和曲線2、曲線3。凡是不通過座標(biāo)原點的任何線形或是不符合圖7-12中所示1、2、3三種線形的，都表示壓水試驗做的不正確，應(yīng)返工重做。如圖7-12中的曲線4。雙對數(shù)座標(biāo)法。將三個壓力點及其相應(yīng)的三個注入水量值點繪在雙對數(shù)座標(biāo)紙上，繪制成壓力注入量曲線圖，見圖7-13。* 按法定計量單位要求，壓力單位應(yīng)該采用pa或n/m2，考慮到過去的習(xí)慣用法，本

46、書中凡用水柱高度表示的壓力，其單位仍以m（即米）計，下同。圖7-12 普通座標(biāo)判別線示意圖1、2、3正確的圖形；4錯誤的圖形圖7-13 雙對數(shù)座標(biāo)判別線示意圖正確的圖形應(yīng)滿足下列兩個條件：三點相連應(yīng)為一條直線；此條直線與水平線的交角應(yīng)滿足263045。（2）單位吸水量值按下述程序計算 在普通座標(biāo)紙上，壓力流量關(guān)系線基本上是一條直線時：q1q2q3l（h1h2h3） = 在普通座標(biāo)紙上，壓力流量關(guān)系線是類似拋物線的曲線形式時：先求m1、m2、和m3值，而后計算出m值。lgh2lgh1lgq2lgq1m1=lgh3lgh2lgq3lgq2m2=lgh3lgh1lgq3lgq1m3=13m= (m1

47、m2m3) 應(yīng)注意的是，m值應(yīng)符合1m2的條件，若符合時，則可依下式計算出單位吸水量值。13(lgq1lgq2lgq3) (lgh1lgh2lgh3) 31gq= ql= 以上式中：h1、h2、h3各階段所用的壓力值，以水柱高度表示（m）；q1、q2、q3各階段壓力下相應(yīng)的注入水量（l/min）；l試驗段長度（m）；m計算用的系數(shù)；q試驗段內(nèi)的注入水量（l/min）。舉例 已知壓水試驗中所用的壓力及其相應(yīng)的注入水量分別為：h1=10m，q1=10l/min；h2=40,q2=25；h3=80,q3=40。試驗段長度為5m，求單位吸水量值。判斷試驗的正誤。將三個點點繪在普通座標(biāo)紙上，連成一曲線，

48、如圖7-12中之曲線3，它是一條通過座標(biāo)原點彎向壓力h軸的拋物線，說明試驗正確?；蚴菍⑷齻€點點繪在雙對數(shù)座標(biāo)紙上，如圖7-13中所示，三個點相連成一直線，且=3345，符合263045的條件，表明試驗正確。算數(shù)法計算0.60210.39791. 6021-11.3979-1lg40-lg10lg25-lg10lgh2-lgh1lgq2-lgq1m1= = = = =1.5。依照同法計算，求出m2=1.5, m3=1.5。13m= （m1+m2+m3）=1.5。11.5（1+1.3979+1.6021）- （1+1.6021+1.9031） 3lgq= =0.333q=2.15（l/min.m）

49、2.155= = 0.43(l/min.m.m)（二）計算透水率q。我國1990年以后巖石滲透性改用透水率q，其單位為lu。1.壓水試驗的階段。分為一級壓力的單點法和三級壓力五個階段的五點法。灌漿施工多采用單點法，先導(dǎo)孔和質(zhì)量檢查孔可采用五點法。2.壓入流量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn).在穩(wěn)定的壓力下每3min5min測讀一次壓入流量,連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值差小于最終值的10%,或最大值與最小值之差小于1l/min時，本階段試驗即可結(jié)束，取最終值作為計算值。3壓水試驗成果的表示。壓水試驗的成果以透水率q表示，單位為呂榮（lu）。在1mpa壓力下，每米試段長度每分鐘注入水量為1l時，q=1lu。4單點法壓水試驗的成果的計算方法。單點法壓水試驗的成果按式（7.3-6）計算：qplq= 式中：q試段透水率，lu;q壓入流量，l/min；p作用于試段內(nèi)的全壓力，mpa；l試段長度，m.5.五點法壓水試驗成果計算和表示的方法。(1)以壓水試驗三級壓力中的最大壓力值（p）及相應(yīng)的壓入流量（q）代入公式（7.3-6）中求算透水率q。(2)根據(jù)五個階段的壓水試驗資料繪制pq曲線，并參照表7-6確定pq曲線類型。（3）五點法壓水試驗的成果用透水率和pq曲線的類型表示。例如，2.3(a)、8.5(d)等，2.3和