帷幕灌浆试验

16.1 坝基帷幕灌浆试验

16.1.1 试验目的及内容

1、室内浆液配比试验

（1）室内试验主要研究灌浆材料和配制工艺，包括各种辅材、添加剂的含量和水灰比等控制性参数的确定，以便了解浆液性能，指导现场试验的操作，达到灌浆要求。

（2）试验的主要目的是：

①确定水泥品种和细度指标；

②通过试验优选浆液水灰比、添加剂等控制性参数；

③综合分析粘度，搅拌时间，凝结时间，析水率，结石强度、孔隙率与容重等指标，经技术经济比较选定适合本工程特点的几组配比参数提供给现场试验。

2、现场灌浆试验

现场灌浆试验针对帷幕灌浆试验进行，试验的主要目的是：论证设计灌浆区帷幕灌浆的可灌性和施工工艺、参数（灌浆压力、灌浆孔间距等）；

16.1.2 灌浆方法

地质勘探揭示，苗尾电站两岸和河床的主导裂隙（即层面裂隙）近垂直发育，岸坡由于受倾倒变形的影响，主导裂隙向河床方向发生偏转，主导裂隙与水平面所成的夹角约在30°~60°左右。为达到较好的灌浆防渗效果，帷幕灌浆孔的钻孔方向，以方便施工为主，并兼顾尽量多地穿过岩石裂隙和有利于帷幕和岩石的稳定性三方面来确定，帷幕灌浆方式优先采用自上而下孔口封闭孔内循环的灌浆方式，地质条件好的区域可以采用自下而上灌浆。

16.1.3 现场试区的选择和试验孔的布置

1、现场试区的选择

坝区基础水泥帷幕灌浆试验现场试区由设计、监理会同有关单位协商确定，原则上根据现场实际情况尽可能选择工程地质条件相对较差的断层破碎带、节理密集带、挤压破碎带等区域。

2、试验孔的布置

帷幕灌浆试验孔布置两种，孔间距1.5m和2m，试验中根据实际灌浆情况加以调整，选择最合理的灌浆孔间距。帷幕灌浆最大孔深70m。

所有钻孔均要求取芯作地质鉴定。

16.1.4 帷幕灌浆与基岩固结灌浆施工工艺及要求

1、施工工序

帷幕灌浆钻孔和灌浆的进行程序为：Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→检查孔。

2、造孔

在选定的位置开挖找平后，布置孔位并造孔。钻孔需进行孔斜及孔向的量测，造孔孔位误差控制在10cm以内。试验孔的钻孔方位及孔斜角度应根据所选位置处结构面的分布及产状，在施工条件允许的情况下，尽可能的穿过较多的结构面。帷幕灌浆采用XY-2PC地质钻机造孔。

3、钻孔冲洗与压水试验

（1）钻孔在施灌前进行孔壁冲洗与裂隙冲洗；

（2）孔壁冲洗可采用风水联合冲洗直至回清水10min为止；

（3）裂隙冲洗，视不同地质情况分别采用水、风，风水联合冲洗，脉动冲洗直至回清水持续10min结束。但总冲洗时间不少于30min；

（4）冲洗水压均等于该段灌浆压力的80%，当压力超过1MPa时，压力取1MPa。风压约为0.1~0.2MPa；

（5）灌浆孔每个孔段在灌前均做简易压水试验，得出灌前的岩体渗透系数。试验压力一般为灌浆压力的80%~100%，当压力超过1MPa时，压力取1MPa。

（6）灌浆压力按施工图纸或监理人指示确定。灌浆过程中根据岩层的吸浆量情况以及对地表的观察，视有无冒浆或抬动变形情况，再做试验性的压力调整。

4、灌浆段长及方法

各灌浆孔的孔口灌浆段长为2m其下一般孔段每段段长均为5m，特殊情况下可适当缩短或加长，但不宜大于10m。采用自上而下分段孔口封闭孔内循环不待凝的灌浆法。

5、灌浆压力

初步拟定灌浆压力如表16.1-1所示，在灌浆过程中根据岩层的吸浆量情况以及对地表的观察，视有无冒浆或抬动变形情况，再做试验性的压力调整。

表16.1-1 帷幕灌浆试验压力参考值(单位：MPa)

6、灌浆材料、浆液配比及其使用

（1）材料与配比根据室内试验成果确定。初拟灌浆材料、浆液配比如下：采用42.5级普通硅酸盐水泥，要求其细度为通过80μm 方孔筛的筛余量不大于5%；对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔浆液水灰比分四个等级，依次为2:1、1:1、0.8:1、0.5:1，可掺入适量减水剂和膨润土的稳定浆液。

（2）浆液水灰比的变化采用逐级变换的原则，变换标准为：当某一级水灰比的浆液注入300L ，而灌浆压力和吸浆量均无改变或改变不大时，变浓一级浆液灌注；当吸浆量大于30L/min 时可视具体情况越级变浓。

（3）灌浆过程中，每隔一定时间测定浆液比重，结束时亦测定，并做出纪录。

（4）束条件，压力达到规定值，灌浆段吸浆量小于或等于1L/min ，继续灌30min 结束。

16.1.5 灌浆质量与效果的检查

帷幕灌浆质量与效果检查见表16.1-2

所示。 表16.1-2 帷幕灌浆质量与效果检查

16.1.6 成果要求

1、室内试验

要求提供灌浆材料、配制工艺和浆液性能试验报告，其内容应包括：（1）水泥品种与细度指标；

（2）添加剂含量与限值；

（3）水灰比及限值；

（4）浆液搅拌时间与限值；

（5）各配比情况的浆液凝结时间、析水率；

（6）各配比情况的浆液结石强度、孔隙率和容重。

2、现场试验

要求提供灌浆试验报告(三十份书面文件及一份电子文档)，其内容包括：

（1）原始记录：

（2）钻孔、冲洗、压水、灌浆记录；

（3）变形观测记录，孔斜记录；

（4）物探等记录。

（5）试验成果的分析和评述；

（6）灌浆材料和浆液性能试验成果报告；

（7）配浆表；

（8）灌浆试验区位置图；

（9）灌浆试验地段地质图；

（10）灌浆试验孔布置图；

（11）典型灌浆孔岩芯柱状图；

（12）灌浆孔综合剖面图；

（13）各次序孔的单位吸水量频率曲线及频率累计曲线图；

（14）各次序孔的单位注入量频率曲线及频率累计曲线图；

（15）单位吸水量与单位注入量关系图；

（16）灌浆前后岩石弹性波速和弹性模量试验成果；

（17）灌浆试验完成工程量表；

（18）各次序孔和检查孔的压水试验、灌浆成果表；

（19）岩芯实物及照片。

16.1.7 灌浆主要工程量

1、帷幕灌浆试验工作量

帷幕灌浆试验工作量见表16.1-3所示。

表16.1-3 帷幕灌浆试验工作量

2、帷幕灌浆试验物探检测工作量

灌前声波测试孔(单孔深70m)：单孔法声波测试210m；跨孔法声波测试140m。

灌后声波测试孔(单孔深70m)：单孔法声波测试210m；跨孔法声波测试140m。

16.1.8 灌浆试验施工

1、施工程序

抬动观测孔钻孔、安装→弹性波测试钻孔、灌前压水、测试→Ⅰ序孔钻孔、压水、灌浆→Ⅱ序孔钻孔、压水、灌浆→Ⅲ序孔钻孔、压水、灌浆→灌后压水检查孔钻孔、压水试验→弹性波测试灌后扫孔、压水、测试。

2、施工方法

（1）钻孔

A、钻孔孔径：孔口段φ91mm（孔口封闭法），其它各段φ76mm；弹性波测试孔钻孔φ91mm；抬动观测孔钻孔φ91mm；灌浆压水检查孔φ91mm；弹横钻孔φ110mm。

B、帷幕灌浆中的灌浆孔、压水检查孔、弹性波测试孔、抬动观测孔采用XY-2PC回转钻机、金刚石钻头造孔。

（2）钻孔冲洗与压水试验

A、钻孔在施灌前进行孔壁冲洗与裂隙冲洗；

B、灌浆孔各孔段灌浆前进行简易压水试验。

（3）灌浆

A、灌浆方法采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下分段”的灌浆方法，灌浆段长划分如下：第1段（接触段）以下3或4个灌浆段长2~3m，以下各段段长5m。

B、灌浆压力值在试验过程中摸索调整。起始控制压力、升压控制标准视吸浆量情况，试验过程中确定。

C、浆液水灰比：现场生产性试验经监理人批准的水灰比施灌，每一级浆液灌入达300L，如果灌浆压力、单位吸浆率没有变化，即可变浓一级进行灌注。

D、采用SGB6-10型注浆泵，配备三参数灌浆自动记录仪记录。

E、集中制浆站：施工中采用集中制浆供浆方式，高速制浆机拌制0.5:1的纯水泥浆，BW250/50泥浆泵通过φ50mm循环管道送至各工作面。

F、压水检查：压水检查按灌浆孔的要求进行分段检查；帷幕灌浆压力检查合格标准，透水率小于设计要求为合格。

G、封孔：采用“置换和压力灌浆封孔法”，即使用0.5:1浓浆将孔内稀浆置换，然后以孔口段灌浆压力进行灌浆式封孔。

3、灌浆试验效果检查

灌浆试验质量及效果检查以检查孔压水试验为主，检查孔孔径φ91mm，钻孔全孔取芯，编号装箱保存并描述，为保证岩芯获得率，检查孔钻孔采用φ110mm/φ91mm双管单动金刚石钻具造孔。灌浆质量检查采用“自上而下、分段卡塞”进行压水试验，压水试验采用五点法。检查孔分段及压水压

力同一般灌浆试验孔孔段分段长及压水压力。

4、灌浆试验资料提供

灌浆试验施工过程中，如实准确地做好各项原始记录，对施工中发生的事故、揭露的地质问题、施工技术和经验等均作好详细记录。原始资料及时整理分析。

资料内容按本工程“帷幕灌浆现场试验大纲”试验报告内容所列及时全部提交，其中灌浆资料按分排分序在灌浆结束3d内提供，压水试验资料在试验结束3d内提交，灌浆压力和抬动观测资料随时提供。

5、资源配置