帷幕灌浆试验成果报告

青海省共和县塔什秋水库除险加固工程帷幕灌浆生产性试验成果报告

审批：

编写：

宁夏水利水电工程局

共和县塔什秋水库除险加固工程项目部

2009年9月11日

1. 工程基本情况

塔什秋水库是一座以灌溉为主兼顾养殖的小（1）型水库，大坝为人工填筑的壤土坝体，最大坝高12米，总库容114.73万m3。为改善岩体的力学性能及其整体性，降低岩体透水率，减少坝肩岩体渗漏，确保建筑物安全，设计在主坝右坝肩采用了帷幕灌浆方式方法进行处理。

按照设计要求，帷幕灌浆施工前应进行生产性灌浆试验，以优化和验证灌浆施工工艺、灌浆设计参数等。

1.1 工程项目及工程量

1.1.1 工程项目

本工程帷幕灌浆分布在大坝右坝肩D0+650.40～D0+703.00处和主坝高喷灌浆轴线搭接，帷幕轴线长度52.6米，帷幕总进尺约263.0延米。帷幕灌浆总体布置见帷幕灌浆孔位布置图。

帷幕灌浆共布置27个灌浆孔，孔距为2m。

1.1.2 帷幕灌浆工程量

帷幕灌浆工程量见下表。

表1 帷幕灌浆工程量表

2 灌浆试验目的及依据

2.1 灌浆试验目的

（1）验证灌浆设计参数的合理性，为后序施工提供适宜的灌浆施工参数；（2）确定合理的灌浆施工工艺及施工方案，尤其是在遇到特殊情况（如地层中遇到大量跑浆、冒浆和注浆量大等情况）时的灌浆施工技术处理措施等；

（3）通过对试验成果的分析，提出准确、充分的试验结论和成果建议，使帷幕灌浆施工顺利完成，并满足工程建设的各项管理要求。

2.2灌浆试验依据

（1）灌浆部位的施工图纸、灌浆设计技术要求，合同文件等；

（2）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）等标准、规程与规范；

（3）经我部申报并经监理批复的施工方案、试验大纲等施工技术文件；（4）业主、设计、监理方在工程建设过程中下达的技术文件和其它相关文件；

（5）监理在施工过程中下达的现场指示和它的相关要求等。

3.工程地质条件

主坝右坝肩帷幕灌浆段上覆Q2pl浅红色低液限粘土，厚度10～50cm，下部为褐色和灰色砂岩。基岩顶部较破碎，裂隙发育。

4 灌浆试验布置及完成情况

4.1 灌浆试验布置

根据帷幕灌浆设计技术要求和监理指示，在主坝右坝肩选择一区段进行生产性帷幕灌浆试验。

4.1.1试验孔布置

主坝右坝肩帷幕1-1、帷幕1-2、帷幕1-3、帷幕1-4、帷幕1-5，孔距2m。在帷幕1-3、帷幕1-4号孔之间布置一个检查孔，孔号为J-1。孔位布置如下图：

帷幕1-1 帷幕1-2 帷幕1-3 J-1 帷幕1-4 帷幕1-5

图1 帷幕灌浆试验孔布置示意图

4.2 帷幕灌浆试验完成情况

灌浆试验从2009年8月10日开始， 至2009年8月23日完工。共完成灌浆试验孔5个。9月7日～9月10日完成检查孔1个。具体完成工程量见表2。

表2 试验孔灌浆工程量汇总表

5 灌浆试验施工工艺 5.1施工设备

帷幕灌浆试验投入1台GXY-1型地质钻机，1台SGB6-10型灌浆泵，1台ZJ-400型搅拌机，1台ZJ-400型高速制浆机，1台LJ-Ⅲ型灌浆自动记录仪等。 5.2施工顺序

施工顺序为：Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅰ序孔→（14天后）检查孔； 各次序孔在终孔灌毕，按要求采用“全孔灌浆封孔法”封孔。 5.3钻孔

图例： 检查孔

F0+703.00

5.3.1孔位测放与钻机就位

试验孔的孔位严格按设计图纸要求布孔施工，并采用全站仪测量孔位，开孔孔位误差控制在允许误差（10cm）之内。

钻机安装平整牢固，用仪器调整使天车、立轴、钻孔在一条铅垂线上。

5.3.2 基岩钻进

（1）钻孔方法

检查孔孔径为Ф91mm，均采用金刚石回转取芯钻进，岩芯保存，及时编录、装箱和照相。

其它试验孔孔径均为Ф91mm，金刚石回转取芯钻进或采用复合片全面钻进。

（2）钻进

在钻进过程中，严格按照操作规程，合理掌握钻进参数，遇到特殊情况需采取措施时，上报监理批准后，再进行实施。开孔钻进时，根据地层选择合适钻头，轻压慢转钻进1m后，再按正常情况钻进。

每个钻段结束，立即进行冲孔，直至回水变清后提钻。

（3）成孔质量控制

灌浆孔孔位与设计孔位偏差值不大于10cm，终孔孔深按设计深度，残留岩芯长度或岩粉厚度不大于20cm。钻孔孔底最大偏差值符合设计规定值。

为保证钻孔质量，在施工中采取了以下防斜、纠斜措施：

①钻进前钻机锚固稳定，按设计角度用专门仪器定好立轴角度；

②钻进时合理掌握好钻进参数，钻压不要过大，根据不同地层采用适宜钻头；

（4）钻孔取芯

检查孔钻进中，作好详细记录，包括钻进回水情况、芯样状况以及孔内涌水等特殊情况。取出的芯样按次序统一编号，填牌装箱，终孔后岩芯

按要求拍照保存，并描述岩芯绘制钻孔柱状图。按监理指定的地点存放应予保存的岩芯，防止散失和混装。

5.4钻孔冲洗、压水试验

灌浆前对所有灌浆孔段进行裂隙冲洗和压水试验。

（1）冲洗压力：冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa时，采用1MPa；

（2）裂隙冲洗应冲至回水澄清。对回水达不到澄清要求的孔段，应继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。

（3）检查孔按施工图纸要求采用单点法。其它各次序孔的各灌浆段，可进行简易压水。

（4）简易压水应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1 Map；压水20min，每5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。单点法压水试验按DL/T5148-2001附录A执行。

5.5 灌浆

5.5.1灌浆压力、灌浆方法

（1）初始灌浆压力采用0.2MPa，最大灌浆压力不大于2.5 MPa。灌浆压力尽快达到设计值。

（2）灌浆方法采用分段为全孔一段灌浆。

（3）帷幕灌浆采用循环法灌浆，灌浆管距孔底不大于0.5m。

（4）按灌浆试验确定的或监理批准的水灰比进行施灌，灌浆浆液由稀到浓逐级变换。开灌的水灰比根据灌浆试验结果确定。当灌浆压力保持不变时，注入率持续减少时，或当注入率不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比。

5.5.3 灌浆浆液水灰比和变换标准

浆液变换标准为：①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当

注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比；②当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min ，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比；③当注入率大于30L/min时，根据具体情况越级变浆。

5.5.4灌浆中特殊情况处理

在灌浆试验过程中，根据灌浆规范、试验大纲的要求及现场监理的指示，对所遇到的灌浆特殊情况，采取合理措施，进行了有效的处理，主要包括如下：

（1）在帷幕1-2号孔灌浆过程中与帷幕1-3号孔串浆，采取对帷幕1-3号孔进行封堵后，帷幕1-2号孔正常灌浆，灌浆结束后，帷幕1-3号孔扫孔恢复正常钻进。

（2）灌浆过程中遇吃浆量大难以结束时，选用下列措施处理：低压、浓浆、限流、间歇等，或按现场监理下达的指令处理。

（3）透水率和灌浆吃浆量都大且不起压的孔段，一次灌注水泥量接近2t时，将采取积极的措施进行控制，并报现场监理。

5.5.5 灌浆结束标准和封孔

（1）帷幕灌浆在规定压力下，当注入率不大于1L/min，继续灌注5min，灌浆即可结束。长期达不到结束标准时，报请监理共同研究处理措施。（2）灌浆结束后，封孔采用“全孔灌浆封孔法”封孔。

5.5.6 灌浆材料、浆液配比及其使用

（1）灌浆材料

1）水

用于钻孔、取芯、压水试验及浆液拌和用水将符合《混凝土拌和用水标准》JGJ638-89关于施工用水的规定。做到新鲜、洁净，不被油污染，不含土、粉砂、有机物、酸、碱、盐等其他有害杂质。浆液拌和时所用水的温度不超过40℃。

本工程所用水，水源均来自于沁河水，水质优良，满足灌浆用水要求。

2）水泥

帷幕灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥P.C32.5级，本试验采用的是青海海南水泥集团有限公司生产的海南牌产品，水泥到货后经监理见证取样后，送质检单位检验合格，均符合规定。

所使用水泥符合GB175-1999质量标准。水泥在储运过程中加强管理，采取防潮措施，缩短储运时间。为防止水泥失效，水泥将以其运到工地的时间先后顺序使用。

灌浆用水泥在使用前，每批水泥均有厂家提供的出厂合格证及检验报告单。

（2）浆液制备及现场检测

1）浆液制备要求

①现场配制浆液按照配比要求进行配制。其配制流程见图2：

图2 浆液配制流程图

②所制浆液必须搅拌均匀并测定浆液比重。

③浆液在使用前过筛，从开始制备到用完时间小于4h。灌浆点配浆按照表3进行。

表3 水泥浆配比表

④浆液温度应保持在5～40℃之间，

2）制浆站计量器具：

浆液比重计、刻度计量

3）浆液现场测试

浆液比重测试：用比重计进行现场测试。

上述浆液性能测试在正常灌浆的情况下，每班（12小时）由灌浆技术员测试不低于三次（变换浆液时要求测试浆液），以保证浆液质量的可靠性。

5.6灌浆质量检查

在试验区域内布置1个检查孔，以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料的分析，进行灌浆质量评定。

压水试验采用单点法进行检查，以检查段透水率不大于5Lu为合格判定标准。

压水试验检查时间在灌浆结束14天后进行。

灌浆质量的压水试验检查，试段合格率在90%以上；不合格试段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不集中，则认为灌浆质量合格。如果灌浆质量不合格，则重新进行灌浆处理，如果依然不合格，则对灌浆孔进行加密，重新进行质量检查。

6. 施工情况分析

6.2孔内吃浆量大时的情况处理

在灌浆试验中，遇到吃浆量大的情况，都是在征求现场监理的同意后，采取限流、限量、低压、浓浆、间歇灌浆：即当灌注水泥量达到2t时，灌浆还没有明显结束的趋势，可采取停止灌浆，间歇6～12小时甚至24小时后再开始第二次灌浆，依次类推，停停灌灌，直到压力达到设计规定值后，再正常进行灌浆，以及降低灌浆压力，甚至采用自流式灌浆（即仅靠在孔内浆液的自重压力灌浆）；同时使用浓浆，如1:1、0.8:1和0.5:1三个比级的浓浆，待漏浆出路堵塞处理后，再逐步提高灌浆的压力，将浆液变稀，按正常设计规定继续进行灌浆。

6.3 检查孔岩芯检查分析

灌浆试验结束后，在试验孔灌浆试验区设置1个检查孔J-1。从检查孔的取芯情况看，岩芯采取率达到了80%以上，所取岩芯有多处水泥结石存在，说明此次灌浆效果明显。在J-1孔所取岩芯中水泥结石分布在5.5m、8.0m等处。

7 灌浆试验成果分析

灌浆试验工作结束后，根据各孔的钻孔、灌浆等资料的汇总，按照DL/T 5148-2001灌浆技术规范中灌浆成果分析的要求，对本次灌浆试验的灌浆效果进行了如下分析。

7.1 检查孔压水试验资料

灌浆试验检查孔钻孔柱状图和压水试验记录表，见附表；

7.2 试验孔压水试验透水率分析

帷幕灌浆孔全部结束后，待凝7d布打检查孔，检查孔布置原则，一般布置在地质条件不良地段，或根据现场场地条件，布置在透水率大的灌浆孔附近。按照每单元至少布1个检查孔，由监理工程师指定布置在两个帷幕灌浆孔之间。

帷幕灌浆质量主要由检查孔压水试验透水率来评定。本次帷幕灌浆质量合格标准为透水率小于3Lu。帷幕灌浆试验检查孔布置在帷幕1-1、帷幕1-5，透水率最大为2.50Lu，最小为1.85Lu，平均透水率为2.31Lu，为合格。

注灰量分析

灌浆试验区由于灌浆次序不同，注入量也不同。I序孔最大注入量184.47Kg，最小注入量56.48Kg，平均注入量100.04kg。II序孔最大注入量88.17Kg，最小注入量23.92Kg，平均注入量48.26kg。随着灌浆次序的

增加，注入量也逐渐降低。

通过本次灌浆试验施工，除了通过寻找并封堵渗漏通道外，岩体内的透水性相对较弱部位也得到了很好的灌注，从而充分的保证岩体帷幕得以形成。

7.3试验孔各序孔平均单位注灰量分析

表6试验孔各序孔平均单位注灰量汇总表

从表6可以看出，试验各序孔平均单位注灰量随着灌浆序孔的进行而递减明显。符合分序加密单位注灰量减小的普遍规律。

7.5 Ⅰ序孔与检查孔压水情况比较

对Ⅰ序孔与检查孔压水试验成果进行比较分析，见表7。

表7 Ⅰ序孔与检查孔压水试验成果分析比较表

从表7分析，灌浆试验压水透水率在灌浆前后的变化是非常明显的：灌浆试验Ⅰ序孔的3段压水试验中100%的吕容值大于3Lu，经过灌浆后检查孔的压水试验吕容值100%小于1Lu，在设计标准5Lu之内。再结合检查孔的岩芯情况来看，本次灌浆试验是成功的。

8.试验成果评述

从本次灌浆试验的成果分析来进行评述：

（1）灌浆试验孔孔距为2.0m，随着灌浆次序的增加，注入量也逐渐降低，Ⅰ序孔平均注入量100.04kg, II序平均注入量48.26kg,各孔序的整体注灰量递减较为明显。

（2）从检查孔的压水试验的透水率来看，基岩层的透水率全部在5Lu 以内，达到了设计标准。各孔序的整体注灰量递减较为明显。

（3）对在灌浆试验施工过程中有个别孔段出现了吃浆量大的情况进行分析，出现这种情况可能和岩体裂隙发育有关；因此在施工过程中，现场施工人员严格控制，采取了降压、限流、间歇、复灌等处理措施后，都十分有效，均没有发生破坏性施工事故，达到了施工质量要求。

9.结论与建议

（1）结论

①通过灌浆试验，采用如试验中所用的施工工艺和施工参数是可行的，灌浆结果能满足设计要求。

②对在灌浆过程中特殊情况的处理，根据相关规范和监理要求，采取的降压、浓浆灌注、限流、限量、间歇、复灌等处理措施，是妥当的，保证了灌浆质量和灌浆施工的顺利进行。

（2）建议

通过此次灌浆试验，结合灌浆成果分析情况，以及检查孔的压水试验分析，为了保证此次灌浆的效果和质量，我部提出以下三点建议：

①在灌浆过程中特殊情况的处理，采用低压、浓浆、限流、限量、间歇、复灌灌浆的方法。

②灌浆孔相互串浆时，可立即封堵串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔扫孔恢复正常钻进。

③为防止串浆，适当加长相邻两个次序孔先后施工的间隔时间。