引水隧洞固结灌浆试验报告.docx
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引水隧洞固结灌浆试验报告
洞松水电站引水隧洞
C标固结灌浆生产性试验成果报告
批准:
审核:
编写:
中铁十八局集团有限公司洞松水电站项目部
二0一三年七月二-一日
洞松水电站C标
引水隧洞固结灌浆试验报告
一、概述
洞松水电站C标引水隧洞位于洞松电站末端，起止桩号为S12+300〜S17+200，该洞段侧向埋深300-500m，垂直埋深300-350m,隧洞围岩以软质岩及中硬岩为主，岩层走向与洞轴线交角较小，地下
水活动弱，围岩以V类及IV2类为主，次为皿类，少量V类。
岩石以炭质板岩和变质砂岩为主，岩性呈微〜弱风化层板岩，岩体破碎，层理与劈理发育，特殊岩性及岩层受断裂及断层影响，小断层和层间
错动破碎带发育。
永久衬砌混凝土厚度为50cm〜62cm，衬砌后过流直径为6.28m。
固结灌浆钻孔深度按围岩类别分为IV1类孔深入岩6.0m,IV2类孔深入岩7.0m,V类孔深入岩8.0m，排距3m,C标固结灌浆生产性试验段选择在地质条件具有代表性的区域，桩号为
S14+855.00-S14
+831.00（V类围岩），S14+807.00〜S14+783.00（IV2类围岩）进
行，本试验区按设计提供的《洞松水电站引水隧洞工程灌浆施工技术要求》分两段灌注，第一段均为2.0m,灌浆压力0.8Mpa;第二段为5.0m或6.0m,灌浆压力1.2Mpa。
每个试验区共8环孔，每环8个孔，共有64个孔，环间间距为3.0m，环内8个孔均匀分布，灌浆次序按先灌奇数环（I序排）I序孔、再灌奇数环（I序排）H序孔、再灌偶数环（H序排）I序孔、最后灌偶数环（H序排）H序孔。
二、试验目的
为验证和优化设计灌浆参数及灌浆效果，寻求合理的施工程序、
施工工艺与方法，测试隧洞围岩灌浆相应透水率，确定岩石破碎带断层等的可灌性及灌浆工艺及灌浆材料配合比，观测在灌浆作业下基岩变形情况，提交有关的灌浆施工技术参数，检测现场灌浆设备性能等，采用有效、可靠、经济、合理的灌浆方法。
三、试验依据
1《洞松水电站工程设计更改通知》，文号：
川设洞电改
（2010）002号；
2《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL/T5148-2001）；
3《水利水电工程钻孔压水试验规范》（SL31-2003）；
4《四川省甘孜州乡城县洞松水电站引水隧洞工程（合同编
号：
SDS/D102-C）招/投标文件》；
5其它相关设计图纸及文件；
6《洞松水电站引水隧洞工程灌浆施工技术要求》；
7《洞松水电站C标生产性固结灌浆试验大纲》及其批复。
四、完成情况
1、本次固结灌浆生产性试验为两个区段，于2013年06月11日开始至2013年07月12日灌浆试验完成，共完成钻孔：
砼177.38m,基岩960.00m,共计钻孔1137.38m，灌浆段长960.00m，总耗灰量
294.06T（含封孔及弃灰量），注入水泥286.82T,平均单位注灰量
298.77kg/m，详情见附表1:
单
元
号
排
序
灌浆次序
孔数
钻孔
长度
（m）
灌浆总长
（m）
水泥用量
单位
注入量
（kg/m）
单位注灰量频率（区间段数/频率%）
平均透水
率
（Lu）
透水率频率（区间段数/%）
备
注
注灰（kg）
封孔
（kg）
废弃
（kg）
总耗量
（kg）
总
段
数
V
50
50~
100
100〜
500
500~
1000
>
1000
总
段
数
V
5
5~
10
10~
50
50~
100
>
100
第
02
单元
I
序
排
I
16
150.88
128.00
69029.3
785.8
0.0
69815.1
539.3
32
1/3
1/3
16/50
7/22
7/22
234.5
4
0/0
0/0
2/50
0/0
2/50
n
16
154.38
128.00
42072.8
883.3
0.0
42956.1
328.7
32
0/0
4/13
18/56
9/28
1/3
n
序
排
I
16
152.77
128.00
29711.4
885.4
0.0
30596.8
232.1
32
1/3
8/25
19/59
3/10
1/3
n
16
156.29
128.00
17531.8
949.8
0.0
18481.6
137.0
32
5/16
10/31
16/50
1/3
0/0
12.9
4
0/0
2/50
2/50
0/0
0/0
总计
64
614.32
512.00
158345.3
3504.3
0.0
161849.6
309.3
128
7/5
23/18
69/54
20/16
9/7
123.7
8
0/0
2/25
4/50
0/0
2/25
单位工程名称：
引水系统工程工程部位：
6#洞单元工程名称：
固结灌浆第04单元（S14+807.00-S14+793.00）施工日期：
2013614〜2013.7.12
单
元
号
排
序
灌浆次序
孔数
钻孔
长度
（m）
灌浆
总长
（m）
水泥用量
单位
注入量
（kg/m）
单位注灰量频率（区间段数/频率%）
平均透水
率
（Lu）
透水率频率（区间段数/%）
备注
注灰（kg）
封孔
（kg）
弃灰
（kg）
总耗量
（kg）
总
段
数
V
50
50~
100
100〜
500
500~
1000
>
1000
总
段
数
V
5
5~
10
10~
50
50~
100
>
100
第
04
单元
I
序
排
I
16
130.45
112.00
51736.6
949.8
0.0
52686.4
461.9
32
0/0
1/3
18/56
8/25
5/16
55.15
4
0/0
0/0
3/75
1/25
0/0
n
16
132.71
112.00
29896.4
949.2
0.0
30845.6
266.9
32
2/6
3/9
21/66
5/16
1/3
n
序
排
I
16
129.44
112.00
27559.2
878.8
0.0
28438.0
246.1
32
1/3
5/16
21/66
4/12
1/3
n
16
130.46
112.00
19285.0
955.0
0.0
20240.0
172.2
32
5/16
7/22
19/59
1/3
0/0
17.96
4
0/0
1/25
3/75
0/0
0/0
总计
64
523.06
448.00
128477.2
3732.8
0.0
132210.0
286.8
128
8/6
16/13
79/62
18/14
7/5
36.55
8
0/00
1/12
6/86
1/12
0/0
2、本次固结灌浆生产性试验两个区段于2013年07月19日、20日进行检查孔压水试验，共完成检查孔6个，钻孔53.48m,压水12段45.00m。
五、灌浆设备及人员配置
灌浆试验主要设备配置见下表:
序号
设备名称
型号
数量
产地
备注
1
手风钻
YT-28
3
天水
钻孔用
2
导轨式钻机
YGZ-80
3
重庆
钻孔用
3
空压机
4m3
3台
浙江
钻孔用
4
灌浆泵
3SNS
6台
宜昌
灌浆用一
5
高速搅拌机
ZJ-400
2
宜昌
6
低速搅拌机
立式双层
200L
4台
宜昌
7
自动记录仪
GJY-W
2套
武汉
劳力组合见下表:
职务
人数
职责
队长
1人
全面主持灌浆队工作
畐队长
1人
辅助队长工作，工地值班
技术主管
1人
负责技术工作及质保证
技术员
2人
工地值班，资料整理，质量安全管理
施工人员
32人
制浆、钻孔，灌浆
检修人员
1人
钻孔、灌浆设备修理及材料加工
电工
2人
负责电器的安装和维修
综合
2人
负责材料发放、行政管理
钻孔和灌浆分为两个班，每班14-18人，其中钻孔6人，灌浆10人。
六、灌浆试验施工
（一）、施工程序
在进行固结灌浆试验段施工前，先进行试验段的回填灌浆施工，回填灌浆结束后7天进行压浆检查，合格后再对回填区域进行地质雷达检测，经压浆检查及雷达检测合格后，方进入固结灌浆试验施工。
施工准备-回填灌浆-回填灌浆压浆检查-回填地质雷达检测
-固结灌浆钻孔（按先I序后II序顺序）-钻孔冲洗-验收-裂隙冲洗-简易压水试验（总孔数的5%）-固结灌浆（按先I序后II序顺序）—封孔—固结灌浆质量检查—单兀验收。
（二）、抬动变形观测
1、抬动观测孔孔径为©50mm,采用YT-28钻机造孔，入岩6.0〜7.0m,固结灌浆试验区布设两套抬动观测装置，抬动观测所用千分
表必须满足观测要求，同时在使用过程中经常检查，确保其灵敏性及准确性。
2、在裂隙冲洗、压水试验及灌浆全过程中，派专人进行抬动变形观测，每5min作一次读数并作记录（详见抬动观测统计表）。
3、灌浆全部结束后，对抬动观测孔按灌浆孔进行灌浆封孔。
（三）、钻孔验收及压水
1、钻孔采用YT-28手风钻造孔，从I序环奇数孔开始施工，孔位、孔向均按设计要求施作，孔径©40mm，孔位偏差不大于10cm。
钻孔时若遇岩层、岩性变化、发现孔内卡钻、遇钢筋、回水变色、失水、涌水等情况，需做好记录并及时报告监理工程师。
2、冲洗
每一灌浆孔钻孔结束后先进行钻孔冲洗，待孔口回水澄清时即可结束。
灌浆前再采用压力水对孔壁进行冲洗，直至回水澄清后为止，冲洗压力为该孔段最大灌浆压力的80%,若该值大于I.OMpa，则采用I.OMpa。
3、压水试验
固结灌浆在灌前选择总孔数5%的孔进行压水试验，压水试验采用单点法，压水孔布置在断层、裂隙较发育的位置，并具有代表性，便于灌浆前、灌后资料对比，利于指导灌浆工作。
压水可结合裂隙冲洗进行。
压水压力为灌浆压力的80%，该值若大于I.OMpa时，则采用I.OMpa。
压水20min,每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果仍以透水率表示。
（四）、灌浆方法、结束标准及灌浆记录
1、灌浆方法：
自上而下孔内循环的灌浆方法，灌浆时采用单孔灌注。
2、灌浆压力：
根据设计灌浆初拟压力（平均值）第一段采用
0.8Mpa、第二段采用1.2Mpa控制。
3、灌浆水灰比：
固结灌浆浆液水灰比初拟采用2:
1、1:
1、0.8:
1、0.5:
1四个比级进行，开灌水灰比为2:
1，并遵照浆液由稀到浓逐级变换的原则。
4、浆液变换：
当灌浆压力保持不变吸浆量均匀减少时，或当吸
浆量不变而压力均匀升高时不得改变水灰比；当某一级水灰比灌入量
达300L以上或灌注时间已达30min而灌浆压力和吸浆量均无改变或改变不显著时，应改注浓一级；当吸浆量大于30L/min时，根据施工具体情况可越级变浓。
5、结束标准：
在规定压力下，当单孔注入率不大于1.0L/Min,群孔注入率不大于0.8L/Min时，继续灌注30min后，该段灌浆即可结束。
6、封孔：
固结灌浆结束后，封孔采用机械封孔，应排除孔内的积水和污物，压力采用该孔段最大灌浆压力，水灰比采用0.5:
1的比级，在设计规定压力下，停止吸浆持续灌浆30min，该孔封孔即可结束，再采取孔口闭浆待浆达到初凝，最后采用人工封孔，用砂浆进行
人工封孔，孔口抹平、光滑并与砼表面齐平。
7、质量检查：
采用压水试验的方法进行，压水试验采用单点法压水。
检查孔数量不少于灌浆孔总数的5%，检查孔压水的压力为灌浆压力的80%。
在稳定的压力下，每5min测读一次压入流量。
连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小
于1.0L/min时，本阶段试验即可结束，检查孔压水合格标准：
在设计规定压力下，透水率不超过5Lu即为合格。
8、质量检查孔按灌浆孔的技术要求进行全孔一次灌浆及封孔。
（五）、灌浆成果及质量检查
在进行固结灌浆生产性试验前，试验区分别进行了回填灌浆压浆检查及地质雷达检测，从检测结果表明：
试验段的回填灌浆均满足设计及规范要求，固结灌浆是在回填灌浆合格后进行的，固结灌浆试验严格按照设计要求及规范进行施工的。
灌浆遵循逐序分序，依序施工
的顺序施工，所有孔均由旁站现场监理工程师验收后施作，最终顺利完成本工程固结灌浆生产性试验段的施工，灌浆成果均附于后
七、灌浆成果分析
1、灌前压水试验分析
灌前压水试验统计表
孔序
压水试
验段数
透水率
平均值
（Lu）
透水率（Lu）区间分布（段数/频率％）
<5
5〜10
10〜50
50〜100
>100
I序排I序
8
144.83
0/0
0/0
5/62.5
1/12.5
2/25.0
U序排U序
8
15.40
0/0
3/37.5
5/62.5
0/0
0/0
总段数
16
80.11
0/0
3/18.8
10/62.5
1/6.2
2/12.5
钻孔结束进行灌前洗孔时第02单元5-7第一段洗孔无回水，灌前压水透水率为745.00Lu，说明岩体内存在较大裂隙，有部分孔段压水也无法达到设计压力，说明岩体内裂隙较发育。
通过灌前压水试验统计表分析：
I序排I序孔透水率在〜10Lu区间的占0%,I序排I序孔透水率在0〜100Lu区间的为12.5%,I序排I序孔压水透水率在100Lu以上的为25.0%;H序排H序孔透水率在5〜10Lu区间的占37.5%,透水率在10〜50Lu区间均为62.5%,H序排H序孔透水率在50Lu以上的为0%。
从以上灌前压水试验统计看出：
本灌区围岩裂隙较为发育，但随着灌浆次序的增加透水率递减明显，符合灌浆的一般规律，说明灌浆效果良好。
2、检查孔压水试验分析
该灌区每单元布设3个检查孔，孔位见图，检查孔钻孔完毕后按
灌浆孔进行验收，在监理工程师监督下进行压水试验，透水率全部都在合格标准5Lu以内。
检查孔压水试验成果表
第02单元：
孔号
段
次
压水段位（m）
孔径
（mm）
压水压力
（Mpa）
稳疋流里
（L/min）
透水率
（Lu）
备注
自
至
段长
GJ2-1
1
2.05
4.05
2.00
50
0.65
2.5
1.9
GJ2-2
1
1.12
3.12
2.00
50
0.65
1.6
1.2
GJ2-3
1
2.10
4.10
2.00
50
0.65
3.6
2.7
GJ2-1
2
4.05
10.05
6.00
50
0.98
13.3
2.2
封孔
GJ2-2
2
3.12
9.12
6.00
50
0.97
10.3
1.7
封孔
GJ2-3
2
4.10
10.10
6.00
50
0.97
19.8
3.4
封孔
合计
24.00
第04单元
孔号
段
次
压水段位（m）
孔径
（mm）
压水压力
（Mpa）
稳定流量
（L/min）
透水率
（Lu）
备注
自
至
段长
GJ4-1
1
1.16
3.16
2.00
50
0.66
2.0
1.5
GJ4-2
1
1.09
3.09
2.00
50
0.67
3.4
2.5
GJ4-3
1
0.96
2.96
2.00
50
0.66
1.3
0.9
GJ4-1
2
3.16
8.16
5.00
50
0.97
12.0
2.4
封孔
GJ4-2
2
3.09
8.09
5.00
50
0.98
15.3
3.1
封孔
GJ4-3
2
2.96
7.96
5.00
50
0.97
17.6
3.6
封孔
合计
21.00
从以上检查孔压水试验成果可以看出：
各检查孔压水试验透水率
均符合设计要求，最大透水率为3.6Lu，最小透水率为0.9Lu，平均透水率为2.3Lu，各孔透水率均小于设计值标准5Lu，由此表明灌浆效果良好。
3、单位注灰量区间、频率分析
单
元
号
排序
灌浆次序
单位注灰量频率（区间段数/频率%）
总段数
<50
50〜100
100〜500
500〜1000
>1000
第
2
单
元
I序排
I
32
1/3
1/3
16/50
7/22
7/22
n
32
0/0
4/13
18/56
9/28
1/3
H序排
I
32
1/3
8/25
19/59
3/10
1/3
n
32
5/16
10/31
16/50
1/3
0/0
总计
128
7/5
23/18
69/54
20/16
9/7
第2单元为V类围岩，从灌浆成果统计表中可看出：
1序排I序孔
单位注灰量区间在1000kg/m以上的频率占22%,I序排H序孔单位注
灰量区间在1000kg/m以上的频率占3%，比I序孔降低了19%,灌至
H序排H序孔时单位注灰量区间在1000kg/m以上的频率占0%;而"
序排H序孔单位注灰量区间在50kg/m以下比I序排I序孔孔增加了
13.0%的频率。
单
元
号
排序
灌浆次序
单位注灰量频率（区间段数/频率%）
总段数
<50
50〜100
100〜500
500〜1000
>1000
第
4
单
元
I序排
I
32
0/0
1/3
18/56
8/25
5/16
n
32
2/6
3/9
21/66
5/16
1/3
n序排
I
32
1/3
5/16
21/66
4/12
1/3
n
32
5/16
7/22
19/59
1/3
0/0
总计
128
8/6
16/13
79/62
18/14
7/5
第4单元为IV2类围岩，从灌浆成果统计表中可看出：
I序排I序
孔单位注灰量区间在1000kg/m以上的频率占16%,I序排H序孔单位
注灰量区间在1000kg/m以上的频率占3%，比I序孔降低了13%,灌至H序排H序孔时单位注灰量区间在1000kg/m以上的频率占0%;
而H序排H序孔单位注灰量区间在50kg/m以下比I序排I序孔孔增加了
16.0%的频率。
从上述单位注灰量区间、频率表中可以看出随着灌浆次序的增加
注灰量明显减少，灌浆效果良好。
八、总结
1、此试验段为隧洞IV2类、V类围岩洞段，围岩节理裂隙较为发育。
V类围岩I序排I序孔单位注入量为539.3kg/m,1序排H序单位注入量为328.7kg/m,H序排I序孔单位注入量为232.1kg/m,H序排H序孔单位注入量为137.0kg/m,平均单位注入量为309.3kg/m。
IV2类围岩I序排I序孔单位注入量为461.9kg/m,I序排H序单位注入量为266.9kg/m,H序排I序孔单位注入量为246.1kg/m,H序排H序孔单位注入量为172.2kg/m，平均单位注入量为286.8kg/m。
由以上可看出注入量由灌浆次序的增加而明显减少，符合各次序
灌浆耗灰量变化规律，由此可看出本次固结灌浆生产性试验总体上来说是成功的。
2、试验各区均安装抬动监测装置，灌浆过程中每5min读取一
次千分表读数，自开灌至灌浆结束千分表读数均为100um，抬动变
形数值无变化，在允许值200um以内，根本没有抬动变形，因此建议固结灌浆时只在隧洞塌方段、变形洞段及其它特殊洞段设抬动变形观测。
3、以目前灌浆实践，本工程固结灌浆试验段所采用灌浆方式（自上而下分段灌浆），分段方法（第一段2.0m,第二段5.0m或6.0m）、灌浆次序采用环间分序、环内分序逐渐加密的原则，灌浆压力（0.8Mpa、1.2Mpa）等参数基本能满足本工程固结灌浆的要求，通过质量
检查能够达到设计要求
本次固结灌浆过程中出现了部分吸浆量较大的孔段，基本都分布在裂隙较为发育的地段，在灌浆过程中遇吸浆量较大的孔段，如2单元2-7号孔，4单元1-7号孔采取添加速凝剂进行灌注，效果比较明显，均达到灌浆结束条件。
通过试验成果分析，原灌浆设计参数是基本合理的。
九、施工建议
1、在本次灌浆过程中，最大段长6.0m，灌浆效果显著，建议以后生产孔有部分孔深6.0m，可全孔一次性灌注；
2、本工程采用环间分序环内加密的原则，建议在生产孔灌浆时在灌浆压力上适当加以调整，H序孔压力稍微略大于I序孔压力一点点，使灌浆效果更加显著；
3、建议每序1个压水孔，更具有代表性，更能体现出灌浆效果来；
4、在机械封孔时，由于要进行孔口闭浆，可以缩短封孔时间，
建议为：
在设计规定压力下，停止吸浆持续灌浆10min，该孔封孔即
可结束机械封孔，再采取孔口闭浆待浆达到初凝，最后采用砂浆进行人工封孔。
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