帷幕灌漿施工方法和工藝

1、帷幕灌漿施工方法和工藝帷幕灌漿主要施工方法 1.鉆孔與測(cè)斜：采用小口徑地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，金鋼石鉆頭鉆孔，開孔前用兩點(diǎn)法地錨固定，用角度尺和地質(zhì)羅盤校正鉆機(jī)立軸。第1段灌漿結(jié)束后進(jìn)行孔口管埋設(shè)，埋入基巖深度2 m，孔口管采用 73 mm的無(wú)縫鋼管。鉆孔測(cè)斜選用KXP-型測(cè)斜儀，一般 巖溶地質(zhì)條件下土石壩帷幕灌漿中出現(xiàn)的特殊情況處理： 灌漿是在已建成的大壩頂上進(jìn)行，在滲透水流的作用下，溶洞、溶蝕裂隙內(nèi)的充填物幾乎被沖空，構(gòu)成長(zhǎng)期漏水通道，且灌漿是在水庫(kù)蓄水情況下進(jìn)行，地下水流速大，水泥不易沉淀，向下游流動(dòng)很遠(yuǎn)，會(huì)出現(xiàn)灌不住漿、吃漿量很大的現(xiàn)象。對(duì)此可采取以下措施處理：1.濃漿堵漏。即先灌0.6：1或0

2、.5：1的濃漿。2.用濃漿沖灌細(xì)砂。開始時(shí)用砂漿泵灌砂漿，即用灌漿泵向孔內(nèi)灌0.6：1或0.5：1的濃漿，在孔口向孔內(nèi)加20%30%粒徑為0.10.25毫米的細(xì)砂，直至孔口返漿。3.加速凝劑。為加快漿液凝固，避免漿液沿裂隙流失太遠(yuǎn)，在濃漿中摻入1%的水玻璃或2%4%的氯化鈣。4.孔口沖灌礫石、粗砂。用清水在孔口向孔內(nèi)由粗到細(xì)沖灌礫石、粗砂，礫石的粒徑控制在25毫米，最大不超過(guò)5毫米，砂的粒徑控制在O.52毫米，最小不小于0.5毫米，使其沿裂隙流動(dòng)、積累，使礫石、粗砂在裂隙中堵塞通道，減小滲水流速，形成反濾，建立阻漿滯漿體。 帷幕灌漿的問(wèn)題 1)中斷處理 . 由于停電、機(jī)械故障、器材等問(wèn)題出現(xiàn)的

3、被迫中斷灌漿情況 ,應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿 .恢復(fù)時(shí)應(yīng)從稀漿開始 ,如果吸漿率與中斷前接近 ,則可盡快恢復(fù)到中斷前的稠度 ,否則應(yīng)逐級(jí)變漿 .若恢復(fù)后的吸漿率減少很多 ,則短時(shí)間內(nèi)即告結(jié)束 ,說(shuō)明裂隙口因中斷被堵 ,應(yīng)起出栓塞進(jìn)行掃孔 ,沖洗后再灌 . 2)串漿處理 . 采取漿液加濃、降壓、限流灌注 ,當(dāng)吸漿率下降時(shí) ,逐步提高灌漿壓力 .被串孔則需掃孔后方可灌漿 . 3)冒漿處理 . 在灌漿過(guò)程中發(fā)生表面冒漿時(shí) ,輕微者 ,可以稍停灌漿 ,讓其自行凝固堵漏 .嚴(yán)重者應(yīng)先行實(shí)行堵漏措施 ,無(wú)效 ,可越級(jí)變濃漿液 ,降低壓力 ,中斷間歇等辦法 . 4)特大吃漿量的解決方法 . 在只具有一般性裂痕的巖層中

4、灌漿 ,大都可在 1 3之內(nèi)灌注結(jié)束 ,注灰量不會(huì)超過(guò) 100 200/2.然而有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)大量吃漿不止 ,長(zhǎng)時(shí)間灌不結(jié)束的情況 .其原因大多不是因空隙體積太大沒有灌滿 ,而是因?yàn)榈貙拥奶厥饨Y(jié)構(gòu)條件促使?jié){液從附近地表冒出 ,或始終沿著某一固定的通道從或明或暗的地方流失了 .對(duì)此 ,采取以下方法進(jìn)行處理 .進(jìn)一步降低灌注壓力 ,限制吸漿率不超過(guò) 5/(•) ,以減少漿液在縫隙里的流動(dòng)速度 ,促使盡快沉積 ;在最稠的水泥漿中摻入速凝劑 ,如水玻璃、氟化鈣等 ,促使盡快凝結(jié) ;灌注更稠的水泥砂漿 ;間歇灌漿 ,以促使?jié){液在靜止?fàn)顟B(tài)下沉積 ,將通道堵住 .每次間歇前應(yīng)灌入的材料數(shù)量

5、和停歇時(shí)間 ,視地質(zhì)條件、灌漿目的等確定 ,一般可按每次灌入 200 500/ ,以停歇2 8掌握 .這種特殊情況的灌漿 ,限制吸漿濾 ,不使其超過(guò) 5/(•) ,以減少漿液在縫隙里的流動(dòng)速度 ,促使?jié){液盡快沉積 ;在最稠的水泥漿中摻入速凝劑 ,如水玻璃、氟化鈣等促使盡快凝結(jié) ;灌注更稠的水泥砂漿 ;間歇灌漿 ,以促使?jié){液在靜止?fàn)顟B(tài)下沉積 ,將通道堵住 .每次間歇前應(yīng)灌入的材料數(shù)量和停歇時(shí)間 ,視地質(zhì)條件灌漿目的等確定 ,一般可按每次灌入 200 500/ ,以停歇 2 8掌握 .這種特殊情況的灌漿 ,結(jié)束時(shí)不必強(qiáng)迫達(dá)到設(shè)計(jì)壓力 ,但如能達(dá)到則必須達(dá)到 .若到此壓力時(shí)就發(fā)生

6、冒漿或大量吃漿的 ,可在較低的壓力下結(jié)束 .但凡在低壓結(jié)束的 ,待凝一段時(shí)間以后 ,應(yīng)再將孔掃開復(fù)灌一次 ,在復(fù)灌中爭(zhēng)取達(dá)到設(shè)計(jì)壓力 .對(duì)于特大漏水通道采用直接充填細(xì)骨料的方法。 三峽二期廠壩工程帷幕灌漿設(shè)計(jì)與施工摘要：三峽壩基滲控設(shè)計(jì)采用常規(guī)防滲排水與封閉抽排相結(jié)合的方案，帷幕灌漿采用“小口徑、孔口封閉、自上而下、孔內(nèi)循環(huán)、高壓灌漿”方法。在施工中對(duì)部分地段進(jìn)行了加排、加密、加深、孔口段升壓及補(bǔ)充化學(xué)灌漿處理。工程質(zhì)量滿足要求。  關(guān)鍵詞：滲透 灌漿 帷幕 設(shè)計(jì) 施工 三峽工程  1 工程簡(jiǎn)介 長(zhǎng)江三峽

7、水利樞紐工程攔河大壩為混凝土重力壩，壩軸線2 309.5 m，壩頂高程185 m，壩高183 m，正常蓄水位175 m。三峽二期廠壩工程帷幕灌漿左起12#非溢流壩段、右至縱向圍堰壩身段，防滲帷幕總長(zhǎng)1 304.5 m，2000年4月開工，2002年3月完工，累計(jì)完成水泥灌漿104 900 m，化學(xué)灌漿1 365 m。 2 工程地質(zhì)條件 壩基巖性主要為閃云斜長(zhǎng)花崗巖，建基巖體以微新巖體為主，局部利用弱風(fēng)化帶下部巖體，優(yōu)、良質(zhì)巖體占95%以上，少量的中等及中等以下巖體進(jìn)行了處理。

8、 建基面高程從兩側(cè)向主河床逐漸降低，中間為深槽，最低高程4 m，右縱壩段建基面高程45 m，左非12#壩段建基面高程80 m。 斷層以陡傾角為主，約占82%，中傾角次之，占17%，緩傾角少見出露。斷層長(zhǎng)度一般30100 m，占84%，長(zhǎng)度大于200 m，僅占4.5%，寬度大多數(shù)小于1 m，最寬為4.5 m。區(qū)內(nèi)斷層走向與壩軸線多呈30°60°的交角，僅個(gè)別斷層與壩軸線近于平行與垂直。斷層構(gòu)造巖一般膠結(jié)較好，個(gè)別膠結(jié)較差者，規(guī)模小。陡傾角裂隙較發(fā)育，占89%，緩傾角裂隙僅占11%，裂面多被綠簾石、鈣質(zhì)充填。

9、 大壩基坑四周環(huán)水，地下水主要來(lái)自河水與基坑內(nèi)降水、施工用水補(bǔ)給，開澆抽排集水井、鉆孔成為新的排水點(diǎn)。地下水為裂隙潛水，局部具有承壓性。巖體絕大部分透水性微弱，小于1Lu約占85%90%，在斷層、裂隙密集帶透水性相對(duì)較強(qiáng)，具有導(dǎo)水作用。隨著深度增加，巖體透水性有減弱的趨勢(shì)，但并不存在明顯統(tǒng)一的相對(duì)隔水層，勘測(cè)設(shè)計(jì)將透水率小于1 Lu，厚度大于20 m的巖體視為相對(duì)隔水層，作為防滲帷幕設(shè)計(jì)的底線。  3 主要技術(shù)指標(biāo) 壩基滲控設(shè)計(jì)采用常規(guī)防滲排水與封閉抽排相結(jié)合的方案。 3.1 布孔形式 上游主帷幕，一般按單排布置，左非17#安#、左導(dǎo)墻壩段19

10、#壩段上游主帷幕為2排布置，排距0.2 m，孔距2.0 m，幕前布設(shè)12排、孔深1020 m的輔助帷幕。下游封閉帷幕為單排，孔距2.5 m，幕前布設(shè)1排、孔深10m的輔助帷幕。對(duì)構(gòu)造發(fā)育部位及灌漿異常部位進(jìn)行補(bǔ)充加密處理。 3.2 孔深與段長(zhǎng) 孔深按H1/3h+c與深入相對(duì)不透水巖體頂板以下5 m控制，主帷幕孔深一般為6080 m，局部地段達(dá)125 m，封閉帷幕孔深一般為4060 m，局部達(dá)85 m左右。同時(shí)要求終孔段應(yīng)滿足透水率1 Lu、單耗q20 kg/m，否則自動(dòng)加深。

11、 灌漿段長(zhǎng)第一段2 m，第二段1 m，第三段2 m，以下各段5 m。 3.3 灌漿壓力 設(shè)計(jì)灌漿壓力按不小于1.5倍壩前水頭考慮，灌漿壓力值見下表1： 3.4 灌漿材料與漿液配比 灌漿材料采用濕磨細(xì)水泥，細(xì)度要求D97<40m，現(xiàn)場(chǎng)按D95<40m按制。采用31、21、11、0.61,4個(gè)比級(jí)。 3.5 灌漿施工方法 按分序加密的原則，采用“小口徑、孔口封閉、自上而下、孔內(nèi)循環(huán)、高壓灌漿”方法。 3.6 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) 在設(shè)計(jì)壓力下，13段注入率小于0.4 L/min、以下各段小于1.0 

12、L/min，延續(xù)灌注時(shí)間不少于90 min。 3.7 質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn) 質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)q1.0 Lu,接觸段及其下一段的合格率應(yīng)為100%,以下各段應(yīng)達(dá)90%以上,且q應(yīng)2.0 Lu。 4主要施工方法及問(wèn)題處理 4.1 資源配置 二期廠壩帷幕灌漿共投入XY-2、XU-300等型號(hào)鉆機(jī)96臺(tái)，灌漿泵82臺(tái)，自動(dòng)記錄儀40臺(tái)，濕磨機(jī)30臺(tái)，基本上采取3鉆1灌配置，備用1臺(tái)灌漿泵。 4.2 鉆孔與測(cè)斜 采用小口徑地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，金鋼石鉆頭鉆孔，開孔前用“兩點(diǎn)法”地錨固定，用角度尺和地質(zhì)羅盤校正鉆機(jī)立軸。第1段灌漿結(jié)束后進(jìn)行孔口管埋設(shè)，埋入基巖深度2

13、 m，孔口管采用73 mm的無(wú)縫鋼管。鉆孔測(cè)斜選用KXP-型測(cè)斜儀，一般每10 m測(cè)1次。 4.3 鉆孔沖洗與簡(jiǎn)易壓水 采用高壓水脈動(dòng)沖洗，沖洗時(shí)間不少于30 min，回清水10 min。灌漿前均進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，壓水壓力1.0 MPa。 4.4 制漿與檢測(cè) 采用集中制漿，分部位供漿，漿液經(jīng)3臺(tái)濕磨機(jī)串聯(lián)磨制后送入攪拌桶，外加劑為UNF-5型高效減水劑，摻量7%。漿液濃度采用標(biāo)準(zhǔn)漏斗粘度計(jì)檢測(cè)，要求漏斗粘度小于30 s；細(xì)度主要采用沉降法，用激光粒度儀校核，要求每10 t水泥檢測(cè)1次。 4.5&

14、#160;自動(dòng)記錄 灌漿記錄全部采用自動(dòng)記錄儀，自動(dòng)記錄儀為長(zhǎng)江科學(xué)院GJY-型和湖南力合LHGY-2000型。 4.6 灌漿壓力控制 在施工過(guò)程中為了避免抬動(dòng)破壞,建立了注入率與最大灌漿壓力的關(guān)系見下表2。轉(zhuǎn)5 主要技術(shù)問(wèn)題及處理 5.1 涌水問(wèn)題 灌漿施工過(guò)程中，部分鉆孔出現(xiàn)涌水。涌水部位主要在集中左廠14#泄4#深槽壩段及右縱1#、2#壩段。涌水段數(shù)占灌漿段數(shù)50.3%，單孔平均涌水量0.63 L/min,水壓0.010.1 MPa,最大涌水量36 L/min，水壓0.15 MPa，各孔段涌水量之和3 782

15、.08 L/min。涌水是由于壩基巖體裂隙水在四周河水水壓（水頭5162 m）傳遞下，當(dāng)鉆孔揭露裂隙含水帶后，地下水的排泄釋放過(guò)程，屬于地下水正常逕流。 對(duì)鉆孔涌水問(wèn)題，采取如下措施：對(duì)涌水嚴(yán)重部位，增加灌漿孔深、改單排帷幕為雙排帷幕，加密灌漿孔；對(duì)涌水孔段，提高灌漿壓力（設(shè)計(jì)壓力+涌水壓力）；提高結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，要求屏漿時(shí)間不少于1 h，閉漿待凝2448 h。通過(guò)以上處理后，涌水孔段灌后掃孔均無(wú)涌水，且鉆孔涌水量與涌水孔段頻率隨帷幕灌漿排序、孔序增加而減少。 5.2 左廠1#壩段緩傾角裂隙區(qū)處理 左廠1#5#壩段屬于岸坡地段，由于壩基下游廠房基坑開

16、挖形成臨空面，傾向下游的緩傾角裂隙較發(fā)育，有可能對(duì)壩基深層抗滑穩(wěn)定問(wèn)題不利。所以對(duì)該部位滲控工程帷幕進(jìn)行了加強(qiáng)處理：壩基設(shè)三層平行帷幕的縱向地下排水洞，和兩條橫向排水洞，并沿排水洞及帷幕廊道設(shè)排水孔幕形成廠壩聯(lián)合封閉抽排區(qū)；將主帷幕、主排水前移，孔深加深至7585 m，高程到10 m，主排水相應(yīng)加深至高程23 m；在主帷幕前增加一排孔深40 m的帷幕孔。 5.3深槽部位“深厚透水帶”處理 將左導(dǎo)墻泄4#深槽壩段帷幕加深至-120 m高程，左導(dǎo)墻泄2#壩段封閉帷幕加深至-80 m高程;泄5#10#及泄14#19#兩個(gè)風(fēng)化深槽前排加深到與

17、后排等深。 5.4 孔口段升壓 根據(jù)質(zhì)量專家組的意見，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，孔口段(淺層5 m)灌漿壓力升至2.54.0 MPa,對(duì)在升壓前已完成施工的部位,主帷幕前增加一排孔深8 m的淺孔，采用3.54.0 MPa壓力進(jìn)行補(bǔ)充灌漿。經(jīng)調(diào)整后，第1、2、3段灌漿壓力均達(dá)到了“不小于2倍壩前水頭”的要求。 5.5 淺層“透水率偏大，吸漿量偏小”的處理 三峽廠壩二期帷幕灌漿采用提高灌漿壓力、加排、加密、加深等措施后，孔口段仍存在透水率偏大單耗偏小，涌水孔段不吸漿或吸漿量很小等現(xiàn)象。即指灌前壓水透水率=13 Lu，單耗1 kg/

18、m；透水率=35 Lu，單耗5 kg/m；透水率5 Lu，單耗10 kg/m。出現(xiàn)透水率偏大單耗偏小的主要原因是微細(xì)裂隙用濕磨細(xì)水泥漿得不到有效灌注。 對(duì)該部位進(jìn)行補(bǔ)充化學(xué)灌漿，在主帷幕的中心線上增補(bǔ)了1排化學(xué)灌漿孔，孔深5m，距原水泥灌漿孔距一般1.02.5 m，孔徑5676 mm，分序加密，兩段壓水，第1段2 m，第2段3 m，全孔1次灌漿。灌漿壓力，主帷幕：壓水2.0 MPa，灌漿2.5 MPa；封閉帷幕：壓水1.0 MPa，灌漿1.5 MPa?；嗖牧喜捎帽┧猁}。

19、5.6 陡傾角裂隙發(fā)育部位處理 為了提高鉆孔穿透陡傾角裂隙的機(jī)率，在陡傾角裂隙發(fā)育的幾個(gè)典型壩段，補(bǔ)充布置了頂角30°的12個(gè)斜孔，其透水率、耗漿量與直孔無(wú)明顯差別。 5.7 對(duì)大耗漿孔段的處理 三峽壩基主要滲漏通道為斷層、裂隙密集帶，帷幕灌漿的首要任務(wù)就是灌封這些透水裂隙。遇到斷層、裂隙密集帶大耗漿孔段，要求灌漿連續(xù)進(jìn)行，不得中斷、待凝。 6 灌漿成果分析 三峽壩基巖體完整，除局部孔段外，可灌性普遍較差。灌前壓水試驗(yàn)，透水率小于1Lu的占93.3%，大于10 Lu的只占0.24%。其中序孔透水率小于1 Lu占90.1%，平均值0.5

20、133 Lu，序孔小于1Lu占92.3%，平均值0.2890 Lu，序孔小于1 Lu占94.8%，平均值0.2270 Lu。平均單位注入量10.10 kg/m，序孔20.72 kg/m，序孔8.25 kg/m，序孔5.97 kg/m。隨著孔序的增加，透水率、單位耗灰量遞減規(guī)律明顯。 質(zhì)量檢查孔壓水成果：設(shè)計(jì)共布160個(gè)檢查孔，壓水試驗(yàn)2255段，透水率小于1 Lu的2 222段，占98.54%，對(duì)不合格孔段進(jìn)行了補(bǔ)灌和補(bǔ)灌后檢查，均滿足小于1 Lu的要求。 補(bǔ)充化灌結(jié)束后，進(jìn)行了灌后檢查，壓水透水率0.010.11 Lu，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)1 Lu的要求，微細(xì)裂隙已得到了有效灌注。 大口徑鉆孔檢查，水泥結(jié)石一般密實(shí)、堅(jiān)硬、膠結(jié)良好，為密實(shí)的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。含結(jié)石芯樣單軸抗壓強(qiáng)度：干燥狀態(tài)為26.1MPa，飽和狀態(tài)為23.8 MPa；抗拉強(qiáng)度為1.0 MPa,搞剪強(qiáng)度為1.2 MPa,結(jié)石抗?jié)B強(qiáng)度1.4