某水庫防滲墻高壓旋噴灌漿試驗(yàn)報(bào)告

目錄TOC\o"1-3"\h\zHYPERLINK\l"_Toc139855826"1、概況2HYPERLINK\l"_Toc139855827"2、試驗(yàn)條件及技術(shù)指標(biāo)要求2HYPERLINK\l"_Toc139855828"2.1試驗(yàn)條件2HYPERLINK\l"_Toc139855829"2.2技術(shù)要求2HYPERLINK\l"_Toc139855830"2.3試驗(yàn)方案3HYPERLINK\l"_Toc139855831"2.4設(shè)備選型與工藝的選用3HYPERLINK\l"_Toc139855832"3、試驗(yàn)經(jīng)過5HYPERLINK\l"_Toc139855833"3.1施工經(jīng)過5HYPERLINK\l"_Toc139855834"3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集5HYPERLINK\l"_Toc139855835"4、試驗(yàn)成果及分析5HYPERLINK\l"_Toc139855836"4.1注水試驗(yàn)5HYPERLINK\l"_Toc139855837"4.2鉆孔取芯6HYPERLINK\l"_Toc139855838"5、質(zhì)量控制要點(diǎn)7HYPERLINK\l"_Toc139855839"6、結(jié)論與建議8HYPERLINK\l"_Toc139855840"6.1結(jié)論8HYPERLINK\l"_Toc139855841"6.2建議8HYPERLINK\l"_Toc139855842"7、附表91、概況xx水庫大壩為粘土心墻砂殼壩，最大壩高47.5m，壩頂高程100m，壩頂長230m，寬6.4m，設(shè)計(jì)加固的防滲墻軸線平行于壩軸線方向，距壩軸線下游31.045m，穿過壩體砂殼、粘土心墻、原河床砂卵石層至基巖。粘土心墻土料混雜，以粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土為主，含有風(fēng)化中粗砂和礫石，平均干密度1.63g/cm3，平均滲透系數(shù)1.21×10-4cm/s，壩體砂殼填料成分差異較大，主要以礫卵石為主，含有塊石，平均干密度1.57g/cm3；原河床砂卵石層最大厚度約4.5～6.5m，含有粒徑較大的卵石，透水性強(qiáng)；下部基巖體為單一的花崗巖，其中巖體上部有輕微風(fēng)化。為確保本次高壓旋噴灌漿達(dá)到預(yù)計(jì)的防滲、加固的效果，按設(shè)計(jì)要求在正式施工前進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，以確定有效的鉆進(jìn)方法、高噴灌漿施工工藝參數(shù)及孔距。依照?qǐng)?bào)批的《高噴試驗(yàn)方案》及國家發(fā)改委發(fā)布的《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T5200—2004）的要求，我單位于2006年5月2日開始試驗(yàn)，7月4日?qǐng)A滿完成試驗(yàn)任務(wù)，達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康摹?、試驗(yàn)條件及技術(shù)指標(biāo)要求2.1試驗(yàn)條件高壓旋噴灌漿采用老三管法。采用的主要工藝參數(shù)見表2-1。表1高壓旋噴灌漿主要工藝參數(shù)表水壓力（Mpa）35～40噴射管提升速度((cm/miin)8流量（L/minn）70～80噴射管旋轉(zhuǎn)速度((r/minn)8空氣壓力（Mpa）0.7進(jìn)漿濃度(g/ccm3)1.55～1.665風(fēng)量（m3/miin）1.0回漿濃度(g/ccm3)1.2～1.3漿液壓力（Mpa）0.1～0.5流量（L/minn）70～802.2技術(shù)要求本工程高壓旋噴灌漿試驗(yàn)為生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)，技術(shù)要求有:表2高壓旋噴灌漿防滲墻應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)孔斜率≤0.5%孔深深入基巖內(nèi)1.00m墻體滲透系數(shù)KK≤n×（10-6～10--7）cm/s（1<n<110）2.3試驗(yàn)方案按設(shè)計(jì)單位的要求和監(jiān)理人的指示，選擇地質(zhì)條件有代表性的區(qū)段，先形成一段連續(xù)的高噴截滲墻。然后在墻體中心線上相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處，布置檢查孔進(jìn)行注水試驗(yàn)。初擬試驗(yàn)段布置于大壩樁號(hào)右23.20～右16.2處，距大壩軸線31.045m（根據(jù)地質(zhì)資料該處地質(zhì)情況較為復(fù)雜、卵石層較厚），采用下圖的布置方式（按不同的孔距0.8m、1.2m、1.5m共布置高噴孔7個(gè)，底部深入基巖1.0m，頂部噴灌至粘土心墻槽底以上3m形成一段連續(xù)的墻體）。高壓噴射范圍線檢查孔鉆孔自上而下分兩段進(jìn)行，其中第一段待高噴成墻7天后，鉆孔直徑φ130mm，鉆深至高噴墻頂以下20cm，在孔內(nèi)下φ108mm鋼質(zhì)實(shí)管，底部與高噴墻連接處用水泥漿封閉，連接段水泥漿待凝14天后進(jìn)行第二段鉆孔，選用φ76mm的鉆具，底部深至基巖面，然后進(jìn)行注水試驗(yàn)（高噴灌漿結(jié)束后28天），測定計(jì)算墻體滲透系數(shù)，并與原狀滲透系數(shù)相比，檢查是否符合設(shè)計(jì)要求。2.4設(shè)備選型與工藝的選用設(shè)備選型根據(jù)上述條件與方案的要求，試驗(yàn)采用的設(shè)備與儀器如下表3所示。表3施工設(shè)備與試驗(yàn)儀器一覽表設(shè)備名稱型號(hào)及規(guī)格生產(chǎn)能力數(shù)量狀態(tài)地質(zhì)鉆機(jī)XY-135m/d1良好高噴臺(tái)車YGP-560m/d1良好高壓水泵3X-5075-80L/mmin1良好空壓機(jī)YV-6/81m3/min1良好攪灌機(jī)WJG-100（高高速）100L/minn1良好泥漿泵HB-8080L/min1良好泥漿攪拌機(jī)J-200（高速速）100L/minn1良好比重稱1-2量程1良好水平尺2新購測斜儀JJX-3B1良好鋼卷尺100m1新購鉆進(jìn)方法的選定采用XY-1型液壓式立軸鉆機(jī)，合金鉆頭、加長粗徑鉆具，使用導(dǎo)向器、泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用切實(shí)可行的控制措施，保證成孔質(zhì)量。試驗(yàn)選用的工藝流程試驗(yàn)孔鉆孔試驗(yàn)孔鉆孔灌漿檢查孔鉆孔試驗(yàn)成果分析、整理注水試驗(yàn)單孔施工工藝流程表面硬物清理表面硬物清理作業(yè)層平整測放孔位鉆機(jī)就位，整平鉆孔臺(tái)車就位調(diào)整試噴，下噴射管噴漿施工檢查充填封孔移機(jī)水泥漿制備冒漿造孔鉆機(jī)高噴造孔鉆機(jī)高噴機(jī)組施工軸線拌漿平臺(tái)空壓機(jī)漿泵拌漿拌漿高壓水泵3、試驗(yàn)經(jīng)過3.1施工經(jīng)過本次試驗(yàn)從2006年5月2日開始，至7月4日試驗(yàn)結(jié)束，歷時(shí)64天。主要工作內(nèi)容有：試驗(yàn)孔鉆孔、灌漿，檢查孔鉆孔，注水試驗(yàn)。從2006年5月2日至2006年5月27日，按1#、3#、4#、6#、2#、5#、7#的順序依次進(jìn)行高噴試驗(yàn)孔鉆孔、灌漿，灌漿時(shí)噴至設(shè)計(jì)高程，形成一段連續(xù)的高噴截滲墻。待凝23天后，6月19日根據(jù)監(jiān)理人指示，在2#、3#，4#、5#，6#、7#孔搭接處，鉆孔進(jìn)行注水試驗(yàn)。鉆孔自上而下分兩段進(jìn)行，其中第一段鉆孔直徑φ130mm，鉆深至高噴墻頂以下20cm，在孔內(nèi)下φ108mm鋼質(zhì)實(shí)管，底部與高噴墻連接處用水泥漿封閉，連接段水泥漿待凝3天后進(jìn)行第二段鉆孔，選用φ76mm的鉆具，底部深至基巖面，然后于7月2日開始進(jìn)行檢查孔注水試驗(yàn)，保持固定水頭不變（其波動(dòng)值不大于1.0cm），用流量箱連續(xù)向孔內(nèi)注入清水，使管中水位高出地下水位一定高度并在管口保持固定，測出高出地下水位的固定水頭，并記錄時(shí)間和注水量先按1min間隔測5min，再按5min間隔測到30min，以后每隔30min測一次，直到最后兩個(gè)小時(shí)平均流量之差不大于10%時(shí)，視為流量穩(wěn)定，終止觀測，求得常水頭下穩(wěn)定注水量。墻外天然地下水位利用試驗(yàn)段附近位置測壓管觀測，觀測前對(duì)測壓管靈敏度進(jìn)行了測試，測試結(jié)果合格。3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集檢查1#于7月2日9:06分開始進(jìn)行注水，孔內(nèi)水位固定保持在87.96m，11:36分趨于穩(wěn)定，14:06分注水試驗(yàn)結(jié)束，取得穩(wěn)定注水量；檢查2#于7月4日14:46分開始進(jìn)行注水，孔內(nèi)水位固定保持在88.02m，16:46分趨于穩(wěn)定，18:46分注水試驗(yàn)結(jié)束，取得穩(wěn)定注水量；檢查3#于7月3日7:11分開始進(jìn)行注水，孔內(nèi)水位保持在88.01m，9:41分趨于穩(wěn)定，12:41分注水試驗(yàn)結(jié)束，取得穩(wěn)定注水量。在采集數(shù)據(jù)期間，監(jiān)理部派員進(jìn)行了全過程監(jiān)控，現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)見附表2。4、試驗(yàn)成果及分析4.1注水試驗(yàn)采用水利部《水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》報(bào)批稿提供的改進(jìn)達(dá)西定律公式計(jì)算滲透系數(shù)，計(jì)算公式、基本數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果詳見附表1。計(jì)算公式如下：K=0.366Q*llg(R/rr0)h0*S0 公式中代號(hào)意義詳見下圖4-1所示。其中：K——滲透系數(shù)（cm/s）Q——向孔內(nèi)注入的穩(wěn)定注水量（m3/s）Ｒ——影響半徑，以一半墻體厚度計(jì)（m）r0——鉆孔半徑（m）h0——孔內(nèi)水位至孔底距離（m）S0——孔內(nèi)水位至天然地下水位距離（m）2r0孔內(nèi)水位S0天然地下水位壩體履蓋層h0旋噴墻體圖4-1根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算滲透系數(shù)，墻體厚度按80cm考慮：K1=2.62×10-7cm/s、K2=9.95×10-7cm/s、K3=8.08×10-7cm/s。本次注水試驗(yàn)嚴(yán)格按注水試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，測得的滲透系數(shù)能較好的反映成墻后地層滲透性。4.2鉆孔取芯鉆孔取芯從6月27日開始至7月1日結(jié)束，采用硬質(zhì)合金取芯鉆具，清水鉆進(jìn)，每回次進(jìn)尺控制在1m左右，多數(shù)段未見水泥結(jié)石。分析原因有三。1、鉆孔深度大，孔斜影響；2、固結(jié)體為柔性體，卵石為剛性體，鉆進(jìn)過程中將水泥結(jié)石體磨碎；3、砂卵石層顆料不均，灌漿時(shí)提速偏快，影響漿液擴(kuò)散半徑和凝結(jié)體質(zhì)量。5、質(zhì)量控制要點(diǎn)從試驗(yàn)的7個(gè)高噴孔的施工情況來看，以下幾個(gè)方面是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。(1)造孔設(shè)備能力達(dá)到要求，關(guān)鍵是孔斜控制。有效措施為“鉆前控制+鉆進(jìn)控制”。鉆前控制：鉆機(jī)基座水平、立軸垂直。鉆進(jìn)控制：①開鉆時(shí)輕壓慢鉆②鉆進(jìn)中質(zhì)檢員經(jīng)常用水平尺檢校鉆機(jī)立軸垂直度，并且在孔深20m以上每5m用測斜儀測一次孔斜，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正；余下孔段則可在終孔時(shí)，采用自孔底往上每5m用測斜儀測一次孔斜（頂角），直至孔口，最終得出孔斜率。測斜儀為JJX—3B型，精度6′。鉆進(jìn)控制的重點(diǎn)：鉆機(jī)立軸、鉆桿的垂直度、鉆進(jìn)的工藝和方法要與地層特性相適應(yīng)，以及鉆具的長度要求大于6m（有導(dǎo)向作用）和深度15m以上孔段孔斜必須保證為零。從本次施工中得出經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)深度15m以上孔段孔斜率為零時(shí)，采用上述鉆進(jìn)工藝和控制措施，基本上能保證成孔質(zhì)量，孔斜率≤0.5%。(2)工藝參數(shù)控制與漿、水、氣的經(jīng)常性檢測在高噴灌漿施工過程中，工藝參數(shù)必須嚴(yán)格執(zhí)行，提速、轉(zhuǎn)速、進(jìn)漿量等工藝參數(shù)是控制要點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)、適宜的漿液材料是拌制合格灌漿漿液的根本，漿液材料必須符合設(shè)計(jì)要求，不合格者的材料不得在工程中使用。漿液必須嚴(yán)格按配合比與配制程序配置，配置好的漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，漿液自制備至用完的的時(shí)間宜小于2h。在高噴灌漿施工過程中，應(yīng)經(jīng)常性檢測漿量、氣量與水壓，并應(yīng)經(jīng)常測試漿液進(jìn)漿和回漿比重，一般進(jìn)漿密度、回漿密度每20～30min測量記錄一次，水壓專人每分每秒時(shí)刻不停觀察。出現(xiàn)壓力突降或驟增，孔口回漿濃度或漿量異常等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。當(dāng)進(jìn)漿比重誤差超過0.1時(shí)，應(yīng)暫停噴漿作業(yè)，并應(yīng)立即重新調(diào)整漿液水灰比，然后迅速恢復(fù)噴漿作業(yè)。在供漿正常情況下，孔口回漿密度變小，不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)加大進(jìn)漿密度或進(jìn)漿量。(3)中斷噴漿的處理（復(fù)噴）在高噴作業(yè)過程中，應(yīng)保證供氣、供水、供漿管路系統(tǒng)暢通、密封。噴射過程中應(yīng)隨時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，做好各環(huán)節(jié)配合，避免中斷。當(dāng)遇有突然停電、高壓水泵壓力不夠、漿泵的供漿量不足、孔口回漿異常等因素，會(huì)造成注漿中斷。當(dāng)恢復(fù)噴漿時(shí)，必須復(fù)噴0.5m長度，以保證板墻的連續(xù)性和可靠性。本工程孔深較大，需卸管，卸管后需將噴射管下放復(fù)噴，搭接長度大于0.2m。(4)靜壓回灌在高噴施工中，有一句工程俗語“七分噴，三分灌”，可見回灌的重要性。噴射結(jié)束后，必須連續(xù)將回收利用的回漿（回漿不夠時(shí)用新攪拌的漿液）回灌至孔內(nèi)，直至孔內(nèi)液面不下降為止。6、結(jié)論與建議6.1結(jié)論本次試驗(yàn)從2006年5月2日開始至2006年7月4日結(jié)束。在設(shè)計(jì)、質(zhì)量監(jiān)督、建設(shè)、監(jiān)理單位的精心指導(dǎo)、大力協(xié)作下，項(xiàng)目部精心組織、嚴(yán)格按規(guī)范要求及監(jiān)理指示，順利完成試驗(yàn)各項(xiàng)任務(wù)，從注水試驗(yàn)結(jié)果來看，效果較為明顯。本次試驗(yàn)證明：采用試驗(yàn)時(shí)選定的施工參數(shù)施工基本能達(dá)到擬定的技術(shù)指標(biāo)要求。6.2建議鑒于檢查孔鉆孔取芯及注水試驗(yàn)結(jié)果，建議本工程高壓旋噴灌漿防滲墻正式施工中采用以下參數(shù)：表4建議采用的高壓噴射灌漿的工藝參數(shù)水壓力（Mpa）35～40噴射管提升速度((cm/miin)基巖8流量（L/minn）75砂卵石層5空氣壓力（Mpa）0.7心墻8風(fēng)量（m3/miin）1.0噴射管旋轉(zhuǎn)速度（r/min))6漿液壓力（Mpa）進(jìn)漿密度（g/ccm3）1.55～1.665流量（L/minn）70-80回漿密度（g/ccm3)1.2～1.3①孔距：1.2mm；②高噴孔孔斜斜率≤0.5%；③防滲墻深入入基巖1m。7、附表附表1注水試驗(yàn)成果總表附表2注水試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)一覽表附表3造孔班報(bào)附表4鉆孔柱狀圖附表5孔斜測量計(jì)算成果表附表6高噴灌漿記錄表附表1注水試驗(yàn)成果總表（檢1）檢查孔內(nèi)注水試驗(yàn)驗(yàn)，測定成墻墻后地層滲透透系數(shù)注水開始時(shí)間日、時(shí)、分2006年7月22日9:06注水結(jié)束時(shí)間2006年7月22日14:066選定計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)間間2006年7月22日14:066注水延續(xù)時(shí)間時(shí)、分5小時(shí)00分孔外水位高程m63.05孔內(nèi)水位高程m87.96穩(wěn)定注水量（Q）L/min0.35孔內(nèi)水位至孔底距距離（h0）m33.50影響半徑（R）m0.40鉆孔半徑（r0）m0.038滲透系數(shù)（K）cm/s2.62*10--7備注K=0.366*Q*lg(R/r0)h0*S0附表1注水試驗(yàn)成果總表（檢2）檢查孔內(nèi)注水試驗(yàn)驗(yàn)，測定成墻墻后地層滲透透系數(shù)注水開始時(shí)間日、時(shí)、分2006年7月44日14:46注水結(jié)束時(shí)間2006年7月44日18:46選定計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)間間2006年7月44日18:46注水延續(xù)時(shí)間時(shí)、分4小時(shí)00分孔外水位高程m63.98孔內(nèi)水位高程m88.02穩(wěn)定注水量（Q）L/min1.30孔內(nèi)水位至孔底距距離（h0）m33.90影響半徑（R）m0.40鉆孔半徑（r0）m0.038滲透系數(shù)（K）cm/s9.95*10--7備注K=0.366*Q*lg(R/r0)h0*S0附表1注水試驗(yàn)成果總表（檢3）檢查孔內(nèi)注水試驗(yàn)驗(yàn)，測定成墻墻后地層滲透透系數(shù)注水開始時(shí)間日、時(shí)、分2006年7月33日7:11注水結(jié)束時(shí)間2006年7月33日12:41選定計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)間間2006年7月33日12:41注水延續(xù)時(shí)間時(shí)、分5小時(shí)30分孔外水位高程m63.79孔內(nèi)水位高程m88.01穩(wěn)定注水量（Q）L/min1.05孔內(nèi)水位至孔底距距離（h0）m33.45影響半徑（R）m0.40鉆孔半徑（r0）m0.038滲透系數(shù)（K）cm/s8.08*10--7備注K=0.366*Q*lg(R/r0)h0*S0附表2注水試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)一覽表（檢1）試驗(yàn)時(shí)間延續(xù)時(shí)間井外水位井內(nèi)水位注水量備注高程(m)高程(m)L/min7月2日9：06t=063.0587.96注水試驗(yàn)開始t=1min0.480t=2min0.465t=3min0.440t=4min0.432t=5min0.430t=10min0.420t=15min0.420t=20min0.420t=25min0.420t=30min0.420t=1h0.420t=1.5h0.390t=2h0.375t=2.5h0.350t=3h0.350t=3.5h0.350t=4h