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(jì)，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(jì)，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)口段為改善巖體的力學(xué)性能及其整體性，

2、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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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、 灌漿試驗(yàn)?zāi)康模?）驗(yàn)證灌漿設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，為后序施工提

3、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(jì)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(jì)、監(jiān)理方在工程建設(shè)過程中下達(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

4、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

5、，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2010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(jì)試驗(yàn)孔30.645.7546.3545.752012.09.19-10.02試驗(yàn)孔20.429.7530.1529.752012.10.02-10.04試驗(yàn)孔20.430.0530.4530.052012.10.

6、21-10.22檢查孔10.214.915.114.92012.10.21-10.22合計(jì)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?4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(jì)圖紙

7、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(jì)孔位偏

8、差值不大于10cm，終孔孔深按設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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

9、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，取最后的流量值作為計(jì)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(jì)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

10、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

11、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，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

12、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）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)

13、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（

14、g/cm3）3:11.2042:11.2921:11.5120.8:11.6030.6:11.7340.5:11.823漿液溫度應(yīng)保持在540之間， 2）制漿站計(jì)量器具：漿液比重計(jì)、刻度計(jì)量3）漿液現(xiàn)場測試漿液比重測試：用比重計(jì)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)

15、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(jì)規(guī)定值的150%，且不集中，則認(rèn)為灌漿質(zhì)量合格。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(jì)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

16、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(jì)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W34W35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.

17、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W34W35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，

18、最小注入量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）平均單位注入量kg/m施工日期砼基巖合計(jì)總用量注

19、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(jì)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(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)Lu大于設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果33551010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)序孔的9