孤石灘水庫帷幕灌漿試驗(yàn)成果報告

1、輸水洞進(jìn)口段帷幕灌漿試驗(yàn)成果一、工程概況孤石灘水庫位于淮河流域沙河支流， 壩址位于河南省平頂山市葉縣西 南常村鄉(xiāng)的水呼沱村上游約 600m 處，為大（二）型水庫，水庫任務(wù)以防 洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電兼養(yǎng)殖。孤石灘水庫興建于 1958年，按 50年一遇洪水設(shè)計， 200年一遇洪水 校核，庫容為 1.56 108m3，大壩壩頂高程為 158.0m，最大壩高 28.0m。 由于標(biāo)準(zhǔn)偏低，且施工質(zhì)量差， 1962 年大壩河槽段扒口度汛。 1970 年水 庫進(jìn)行復(fù)建，按 100 年一遇洪水設(shè)計， 1000 年一遇洪水校核，總庫容為 1.57 108m3，大壩壩頂高程為 160.0m。在輸水洞進(jìn)口段為改善

2、巖體的力學(xué)性能及其整體性，降低巖體透水 率，減少輸水洞進(jìn)口段巖體滲漏，確保建筑物安全，設(shè)計在輸水洞進(jìn)口段 采用了帷幕灌漿方式方法進(jìn)行處理。按照設(shè)計要求，帷幕灌漿施工前應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)，以優(yōu)化和驗(yàn) 證灌漿施工工藝、灌漿設(shè)計參數(shù)等。二、工程項(xiàng)目及工程量1.1.1 工程項(xiàng)目孤石灘水庫輸水洞位于水庫右岸山體內(nèi)，緊鄰溢洪道右側(cè)。帷幕灌漿 孔沿溢洪道右岸至右岸道路進(jìn)行灌漿，長 150m,單排布孔，分為三序孔， 孔端頂高程為 161.00m（地面高程），底高程為 146.00 ，單孔深 15m,孔距 為 1.5m，共計 101 孔。帷幕灌漿總體布置見帷幕灌漿孔位布置圖。三、灌漿試驗(yàn)?zāi)康募耙罁?jù)1、 灌漿試

3、驗(yàn)?zāi)康模?）驗(yàn)證灌漿設(shè)計參數(shù)的合理性，為后序施工提供適宜的灌漿施工參數(shù)；（2）確定合理的灌漿施工工藝及施工方案，尤其是在遇到特殊情況（如 地層中遇到大量跑漿、冒漿和注漿量大等情況）時的灌漿施工技術(shù)處理措 施等；（3）通過對試驗(yàn)成果的分析，提出準(zhǔn)確、充分的試驗(yàn)結(jié)論和成果建議， 使帷幕灌漿施工順利完成，并滿足工程建設(shè)的各項(xiàng)管理要求。2、灌漿試驗(yàn)依據(jù)（1）灌漿部位的施工圖紙、灌漿設(shè)計技術(shù)要求，合同文件等； （ 2）水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范 （SL62-94）； （ 3）水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范 （DL/T5148-2001）等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī) 程與規(guī)范；（4）業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理方在工程建設(shè)過程中下

4、達(dá)的技術(shù)文件和其它相關(guān) 文件；（5）監(jiān)理在施工過程中下達(dá)的現(xiàn)場指示和它的相關(guān)要求等；（6）經(jīng)我部申報并經(jīng)監(jiān)理批復(fù)的施工方案、試驗(yàn)大綱等施工技術(shù)文件；四、工程地質(zhì)條件孤石灘水庫輸水洞進(jìn)口段幕灌漿段試驗(yàn)孔上部為 20cm厚的混凝土路 面，下部為不同風(fēng)化程度的頁麻巖，基巖頂部較破碎，裂隙發(fā)育。在先導(dǎo) 孔 W13，W52， W61，W73,W82,W91鉆孔中發(fā)現(xiàn)， W13、 W22上部有 0.2m 原混 凝土路面， W43， W52， W61，W73，W82,W91為不同風(fēng)化程度頁麻巖。五、灌漿試驗(yàn)布置及完成情況1、 灌漿試驗(yàn)布置本次灌漿數(shù)量不大，確定 1 個試驗(yàn)區(qū)，試驗(yàn)區(qū)選在河南省平頂山市 孤石灘

5、水庫除險加固工程施工詳圖輸水洞水工部分圖紙編號 GST-SSD-1-12中灌漿控制點(diǎn) C點(diǎn) W31至 W37段，布置 7 個灌漿試驗(yàn)孔其中 一序孔 3 個，二序孔 2個，三序孔 2 個和 1 個檢查孔。檢查孔布置在 W34、 W35之間見灌漿試驗(yàn)孔平面布置圖。48、 灌漿試驗(yàn)完成情況灌漿試驗(yàn)從 2012年 9月 19日開始， 至 2012年 10月 7日完工。共 完成灌漿試驗(yàn)孔 7 個。10 月 20 10 月 21 完成檢查孔 1 個。具體完成工程 量見表 1表 1 試驗(yàn)孔灌漿工程量匯總表工程部位孔序完成孔數(shù)鉆孔進(jìn)尺（ m）灌漿深度（m）施工日期砼基巖合計試驗(yàn) 孔30.645.7546.35

6、45.752012.09.19-10.02試驗(yàn) 孔20.429.7530.1529.752012.10.02-10.04試驗(yàn) 孔20.430.0530.4530.052012.10.21-10.22檢查 孔10.214.915.114.92012.10.21-10.22合計81.6120.45122.05120.455 灌漿試驗(yàn)施工工藝5.1 施工設(shè)備帷幕灌漿試驗(yàn)投入（1）2 臺地質(zhì)鉆機(jī) 300型（2）灌漿設(shè)備兩臺： 200-40灌漿泵及配套輸水管道（ 3）制漿設(shè)備三臺 :WJ-150 型立式制漿機(jī)（分上、 下桶） （4）灌漿栓塞、 壓水栓塞各一套 （5）灌漿壓力表 1.6Mpa三套， 壓水流

7、量表三套 （6）其它配套器材若5.2 施工順序 施工順序?yàn)椋盒蚩仔蚩仔蚩祝?14 天后）檢查孔； 各次序孔在終孔灌畢，按要求采用“全孔灌漿封孔法”封孔。5.3 鉆孔5.3.1 孔位測放與鉆機(jī)就位 試驗(yàn)孔的孔位嚴(yán)格按設(shè)計圖紙要求布孔施工，并采用全站儀測量孔 位，開孔孔位誤差控制在允許誤差（ 10cm）之內(nèi)。鉆機(jī)安裝平整牢固， 用儀器調(diào)整使天車、 立軸、鉆孔在一條鉛垂線上。5.3.2 基巖鉆進(jìn)（1）鉆孔方法 檢查孔孔徑為 91mm，均采用金剛石回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)，巖芯保存，及 時編錄、裝箱和照相。其它試驗(yàn)孔孔徑均為 91mm，金剛石回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)或采用復(fù)合片全 面鉆進(jìn)。（2）鉆進(jìn) 在鉆進(jìn)過程中， 嚴(yán)格按照

8、操作規(guī)程， 合理掌握鉆進(jìn)參數(shù)， 遇到特殊情 況需采取措施時，上報監(jiān)理批準(zhǔn)后，再進(jìn)行實(shí)施。開孔鉆進(jìn)時，根據(jù)地層 選擇合適鉆頭，輕壓慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 1m 后，再按正常情況鉆進(jìn)。每個鉆段結(jié)束，立即進(jìn)行沖孔，直至回水變清后提鉆。（3）成孔質(zhì)量控制灌漿孔孔位與設(shè)計孔位偏差值不大于 10cm，終孔孔深按設(shè)計深度， 殘留巖芯長度或巖粉厚度不大于 20cm。鉆孔孔底最大偏差值符合設(shè)計規(guī) 定值。為保證鉆孔質(zhì)量，在施工中采取了以下防斜、糾斜措施： 鉆進(jìn)前鉆機(jī)錨固穩(wěn)定，按設(shè)計角度用專門儀器定好立軸角度； 鉆進(jìn)時合理掌握好鉆進(jìn)參數(shù)，鉆壓不要過大，根據(jù)不同地層采用適 宜鉆頭；（4）鉆孔取芯 檢查孔鉆進(jìn)中，作好詳細(xì)記錄，包括鉆

9、進(jìn)回水情況、芯樣狀況以及孔 內(nèi)涌水等特殊情況。取出的芯樣按次序統(tǒng)一編號，填牌裝箱，終孔后巖芯 按要求拍照保存，并描述巖芯繪制鉆孔柱狀圖。按監(jiān)理指定的地點(diǎn)存放應(yīng) 予保存的巖芯，防止散失和混裝。5.4 鉆孔沖洗、壓水試驗(yàn)灌漿前對所有灌漿孔段進(jìn)行裂隙沖洗和壓水試驗(yàn)。（1）沖洗壓力：壓水試驗(yàn)和裂隙沖洗并作一起，水壓采用 80%的灌漿 壓力，壓力為 0.24MPa（2）檢查孔按施工圖紙要求采用單點(diǎn)法。其它各次序孔的各灌漿段， 可進(jìn)行簡易壓水。（3）簡易壓水結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行。壓力為灌漿壓力的 80%，該值若大 于 1MPa 時，采用 1 Map；壓水 20min ，每 5min 測讀一次壓水流量，取最 后

10、的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示。單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)按 SL62-94 附錄 A 執(zhí)行。5.5 灌漿5.5.1 灌漿壓力、灌漿方法（1）初始灌漿壓力采用 0.3MPa，最大灌漿壓力不大于 0.5 MPa。灌漿 壓力盡快達(dá)到設(shè)計值。（2）灌漿方法采用自下而上法灌漿， 試驗(yàn)孔灌漿壓力第一段為 0.35MPa， 第二段為 0.32MPa,第三段 0.3Mpa，第四段 0.25MPa最大不超過 0.5MPa。 灌漿壓力包括孔內(nèi)漿柱壓力，并隨現(xiàn)場情況而調(diào)整。（3）帷幕灌漿采用循環(huán)法灌漿，灌漿管距孔底不大于 0.5m。（4）按灌漿試驗(yàn)確定的或監(jiān)理批準(zhǔn)的水灰比進(jìn)行施灌，灌漿漿液由稀 到濃逐級變換。開灌的

11、水灰比根據(jù)灌漿試驗(yàn)結(jié)果確定。當(dāng)灌漿壓力保持不 變時，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不改 變水灰比。5.5.3 灌漿漿液水灰比和變換標(biāo)準(zhǔn)漿液變換標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng) 注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不改變水灰比；當(dāng)某一比級漿 液注入量已達(dá) 300L 以上，或灌注時間已達(dá) 30min ，而灌漿壓力和注入率 均無改變或改變不顯著時， 改濃一級水灰比； 當(dāng)注入率大于 30L/min 時， 根據(jù)具體情況越級變漿。5.5.4 灌漿中特殊情況處理在灌漿試驗(yàn)過程中， 根據(jù)灌漿規(guī)范、 試驗(yàn)大綱的要求及現(xiàn)場監(jiān)理的指 示，對所遇到的灌漿特殊情況，采取合理措施

12、，進(jìn)行了有效的處理，主要 包括如下：（1）灌漿過程中遇吃漿量大難以結(jié)束時，選用下列措施處理：低壓、 濃漿、限流、間歇等，或按現(xiàn)場監(jiān)理下達(dá)的指令處理。（2）透水率和灌漿吃漿量都大且不起壓的孔段，一次灌注水泥量接近2t 時，將采取積極的措施進(jìn)行控制，并報現(xiàn)場監(jiān)理。5.5.5 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔（ 1） 帷幕灌漿在規(guī)定壓力下，注入率不大于1L/min 后，繼續(xù)灌注60min，注入率不大于 0.4L/min 后，繼續(xù)灌注 30min 灌漿即可結(jié)束。長期 達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時，報請監(jiān)理共同研究處理措施。（2）灌漿結(jié)束后，封孔采用“全孔灌漿封孔法” 封孔。5.5.6 灌漿材料、漿液配比及其使用（1）灌漿材料1

13、）水 用于鉆孔、取芯、壓水試驗(yàn)及漿液拌和用水將符合混凝土拌和用水 標(biāo)準(zhǔn) JGJ638-89關(guān)于施工用水的規(guī)定。做到新鮮、潔凈，不被油污染， 不含土、粉砂、有機(jī)物、酸、堿、鹽等其他有害雜質(zhì)。漿液拌和時所用水 的溫度不超過 40。本工程所用水， 水源均來自于沁河水， 水質(zhì)優(yōu)良，滿足灌漿用水要求。2）水泥帷幕灌漿水泥采用普通硅酸鹽水泥 P.C32.5級，本試驗(yàn)采用的是青海 海南水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的海南牌產(chǎn)品，水泥到貨后經(jīng)監(jiān)理見證取樣 后，送質(zhì)檢單位檢驗(yàn)合格，均符合規(guī)定。所使用水泥符合 GB175-1999 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。水泥在儲運(yùn)過程中加強(qiáng)管理， 采取防潮措施，縮短儲運(yùn)時間。為防止水泥失效，水泥將以其

14、運(yùn)到工地的 時間先后順序使用。灌漿用水泥在使用前， 每批水泥均有廠家提供的出廠合格證及檢驗(yàn)報 告單。（2）漿液制備及現(xiàn)場檢測1）漿液制備要求 現(xiàn)場配制漿液按照配比要求進(jìn)行配制。其配制流程見圖2：加入定量清水 ,開始攪拌加入定量水泥 在高速制漿機(jī)中攪拌 30S圖 2 漿液配制流程圖 所制漿液必須攪拌均勻并測定漿液比重。 漿液在使用前過篩，從開始制備到用完時間小于 4h。灌漿點(diǎn)配漿按 照表 2 行。表 2 水泥漿配比表漿液水灰比理論比重（ g/cm3）311.204211.292111.5120.8:11.6030.6:11.7340.5:11.823 漿液溫度應(yīng)保持在 540之間，2）制漿站計量

15、器具：漿液比重計、刻度計量3）漿液現(xiàn)場測試漿液比重測試：用比重計進(jìn)行現(xiàn)場測試。上述漿液性能測試在正常灌漿的情況下， 每班（12 小時）由灌漿技術(shù) 員測試不低于三次（變換漿液時要求測試漿液） ，以保證漿液質(zhì)量的可靠 性。5.6 灌漿質(zhì)量檢查在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)布置 1 個檢查孔，以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合對 施工記錄、成果資料的分析，進(jìn)行灌漿質(zhì)量評定。壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法進(jìn)行檢查， 以檢查段透水率不大于 5Lu 為合格判 定標(biāo)準(zhǔn)。壓水試驗(yàn)檢查時間在灌漿結(jié)束 14 天后進(jìn)行。灌漿質(zhì)量的壓水試驗(yàn)檢查， 試段合格率在 90%以上；不合格試段的透 水率值不超過設(shè)計規(guī)定值的 150%，且不集中，則認(rèn)為灌漿質(zhì)量合

16、格。如 果灌漿質(zhì)量不合格，則重新進(jìn)行灌漿處理，如果依然不合格，則對灌漿孔 進(jìn)行加密，重新進(jìn)行質(zhì)量檢查。6. 施工情況分析6.2 孔內(nèi)吃漿量大時的情況處理在灌漿試驗(yàn)中，遇到吃漿量大的情況， 都是在征求現(xiàn)場監(jiān)理的同意后， 采取限流、限量、低壓、濃漿、間歇灌漿：即當(dāng)灌注水泥量達(dá)到 2t 時，灌 漿還沒有明顯結(jié)束的趨勢，可采取停止灌漿，間歇 612 小時甚至 24 小 時后再開始第二次灌漿，依次類推，停停灌灌，直到壓力達(dá)到設(shè)計規(guī)定值 后，再正常進(jìn)行灌漿，以及降低灌漿壓力，甚至采用自流式灌漿（即僅靠 在孔內(nèi)漿液的自重壓力灌漿） ；同時使用濃漿，如 1:1、0.8:1和 0.5:1三個 比級的濃漿，待漏漿

17、出路堵塞處理后，再逐步提高灌漿的壓力，將漿液變 稀，按正常設(shè)計規(guī)定繼續(xù)進(jìn)行灌漿。6.3 檢查孔巖芯檢查分析灌漿試驗(yàn)結(jié)束后，在試驗(yàn)孔灌漿試驗(yàn)區(qū)設(shè)置 1個檢查孔 J4 在 W34 W35 之間。從檢查孔的取芯情況看， 巖芯采取率達(dá)到了 80%以上，所取巖 芯有多處水泥結(jié)石存在，說明此次灌漿效果明顯。在 J4 孔所取巖芯中水 泥結(jié)石分布在 5.5m、7.6m、9.7m 等處。7 灌漿試驗(yàn)成果分析 灌漿試驗(yàn)工作結(jié)束后，根據(jù)各孔的鉆孔、灌漿等資料的匯總，按照SL62-94 灌漿技術(shù)規(guī)范中灌漿成果分析的要求，對本次灌漿試驗(yàn)的灌漿效 果進(jìn)行了如下分析。7.1 檢查孔壓水試驗(yàn)資料灌漿試驗(yàn)檢查孔鉆孔柱狀圖和壓水

18、試驗(yàn)記錄表，見附表；7.2 試驗(yàn)孔壓水試驗(yàn)透水率分析帷幕灌漿孔全部結(jié)束后，待凝 7d 布打檢查孔，檢查孔布置原則，一 般布置在地質(zhì)條件不良地段，或根據(jù)現(xiàn)場場地條件，布置在透水率大的灌 漿孔附近。按照每單元至少布 1 個檢查孔，由監(jiān)理工程師指定布置在兩個 帷幕灌漿孔之間。帷幕灌漿質(zhì)量主要由檢查孔壓水試驗(yàn)透水率來評定。 本次帷幕灌漿質(zhì) 量合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率小于 5Lu 。帷幕灌漿試驗(yàn)檢查孔布置在透水率最大 W34 W35 之間。檢查孔壓水試驗(yàn)透水率為最小為 2.33 Lu 平均透水率 2.71Lu.注灰量分析灌漿試驗(yàn)區(qū)由于灌漿次序不同，注入量也不同。 I 序孔最大注入量 127kg/m，最小注入量

19、59.2kg/m，平均注入量 73.61 kg/m。序孔最大注 入量 93.5 kg/m，小注入量 35.5 kg/m ，均注入量 52.13 kg/m。序孔最大 注入量 46.1 kg/m，最小注入量 21.78 kg/m，平均注入量 28.95kg/m。 由此可見，從序孔到序孔注入量也逐漸降低。 通過本次灌漿試驗(yàn)施工，除了通過尋找并封堵滲漏通道外，巖體內(nèi)的 透水性相對較弱部位也得到了很好的灌注， 從而充分的保證巖體帷幕得以 形成。7.3 試驗(yàn)孔各序孔平均單位注灰量分析表 3 試驗(yàn)孔單位注灰量分析表工程部位孔序完 成 孔 數(shù)鉆孔進(jìn)尺（ m）灌漿 深度 （m）灌漿水泥用量（ kg）平均單 位注

20、入 量 kg/m施工日期砼基巖合計總用量注入廢棄試驗(yàn) 孔30.645.7546.3545.753722.93367.6355.373.612012.09.19-10.02試驗(yàn) 孔20.429.7530.1529.751880.71550.7329.9852.132012.10.02-10.04試驗(yàn) 孔20.430.0530.4530.051017.2869.8147.428.952012.10.21-10.22檢查 孔10.214.915.114.98456.727.33.82012.10.21-10.22合計81.6120.45122.05120.456704.85844.82859.98158.48從表 6 可以看出， 試驗(yàn)各序孔平均單位注灰量隨著灌漿序孔的進(jìn)行而遞減明顯。符合分序加密單位注灰量減小的普遍規(guī)律。7.4 序孔與檢查孔壓水情況比較對序孔與檢查孔壓水試驗(yàn)成果進(jìn)行比較分析，見表 4表 4 序孔與檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析比較表工程部位單元孔序孔數(shù)壓水試驗(yàn)段數(shù)透水率（ Lu）頻率分布設(shè)計防 滲標(biāo)準(zhǔn)Lu大于設(shè)計 防滲標(biāo)準(zhǔn) 的試驗(yàn)結(jié) 果335510 10段數(shù)段數(shù)段數(shù)段數(shù)試驗(yàn) 段序孔3991005檢查 孔3331005從表 4 分析，灌漿試驗(yàn)壓水透水率在灌漿前后的變化是非常明顯的： 灌漿試驗(yàn)