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灌浆施工技术总结

溪洛渡水电站灌浆施工技术总结

一.综合说明

溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，下游距宜宾市184km（河道里程），左岸距四川省雷波县城约15km，右距云南省永善县城约8km。

溪洛渡水电站枢纽由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成。

拦河大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高285.50m，坝顶高程610.00m，装机9台、总装机容量14022MW。

我公司承担大坝右岸AGR1、AGR2灌浆平洞的固结、搭接、深孔帷幕灌浆施工工程。

于2012年1月1日之前已圆满完成AGR1灌浆平洞的固结、搭接、深孔帷幕灌浆任务和AGR2灌浆平洞的大部分灌浆任务。

为提高坝基岩体强度，防止库水沿着裂隙绕坝基、坝肩渗漏，并确保坝体渗透稳定。

坝区防渗是工程的关键之一，因此防渗灌浆十分重要。

二．大坝帷幕灌浆

2．1基本工程地质条件

根据工程地质报告，基岩由二叠系上统峨眉山玄武岩（P2β）组成。

二叠系下统茅口组石灰岩（P1m）埋深于坝基以下约80m。

属坚硬岩类。

主要结构面为层间错动带，层内错动带、挤压带和基体裂隙。

一般306m高程以上岩体透水率>30Lu为主，238m~306m高程间岩体透水率为10~30Lu；高程180~200m以下为矛口组灰岩，透水率小于1Lu，为相对隔水层。

建基面高程350m以下地下水丰富，规模较大的层间、层内错动带及主要裂隙有渗水现象。

2.2帷幕灌浆工艺

2.2.1灌浆孔平面布置设置

深孔帷幕灌浆分三排孔、二排孔两种型式，每排孔均按三序施工，排与排间呈梅花型布孔，将灌浆孔分成三序，按照先疏后密、中间插补的办法逐序进行施工，可逐步地、更加准确的探明地质情况，可以逐步显示或检查相互前期灌浆所达到的效果，可以逐步地增加底层的密实性及强度，以便逐序提高灌浆压力，增强灌浆效果，并且可以避免或者减少灌浆时的浆液串孔所带来的麻烦。

具体布孔型式见下图。

图1三排孔孔位典型布置图

图2二排孔孔位典型布置图

图3一排孔孔位典型布置图

2.2.2钻孔深度及灌浆次序

AGR1灌浆平洞浅孔固结灌浆孔深要揭穿砼见岩石2.5米，搭接帷幕孔深要揭穿砼见岩石10m—20m，深孔帷幕底线高程，坝基类型进行计算，孔深要揭穿砼见岩石40m—168m。

AGR2灌浆平洞浅孔固结灌浆要揭穿砼见岩石6.0米，搭接帷幕要揭穿砼见岩石20m，深孔帷幕底线高程，坝基类型进行计算，孔深要揭穿砼见岩石11.5m—59m。

按照坝基固结灌浆—接触灌浆—帷幕灌浆的顺序进行。

2.2.3灌浆材料

（1）水泥用于坝基帷幕灌浆水泥采用昭通华新和四川双马P.O42.5普通硅酸盐水泥，其强度水泥等级不低于P.O42.5，且水泥的细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%。

（2）水灌浆用水应符合《混凝土拌和用水标准》JGJ63和《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001混凝土拌和用水的规定，在夏季气温高于30℃时，拌浆用水的温度不得高于30℃。

（3）磨细水泥采用普通硅酸盐水泥0.5：

1浓浆经三次以上湿磨，比表面积达到7000cm2/g，95%以上的水泥颗粒最大粒径小于40μm，D50=8~12μm。

（4）减水剂采用磨细水泥时，掺加X414高效减水剂，掺量为0.7%。

2.2.4灌浆质量要求

帷幕检查孔孔数不得少于该单元灌浆孔数的10%，要求第一段的合格率为100%，第二、三段的合格率为90%，第三段一下的合格率不得少于85%。

否则应作出相应的处理。

每个单元工程灌浆结束后，待凝15天，布置检查孔分段做“五点法”压水试验进行检测，防渗标准为:

固结灌浆透水率q≤3Lu，搭接灌浆和深孔帷幕透水率q≤1Lu。

2.3灌浆施工

2.3.1灌浆试验

关键试验根据设计要求，选择在地质条件具有代表性的AGR1灌浆平洞3单元进行。

灌浆试验成果满足设计提出的防渗指标，可以指导AGR1整个灌浆平洞的帷幕灌浆施工。

根据灌浆试验对帷幕灌浆的具体参数确定如下：

（1）、帷幕灌浆的基本孔距为2m，帷幕灌浆施工分单元进行，每一单元孔按相邻10~20个控制，每一单元内深孔帷幕在该单元固结灌浆、浅孔搭接帷幕完成后开始，坝体灌浆廊道、平洞洞口段30m帷幕灌浆待混凝土浇筑高度不小于30m（从基岩面起算）或达到最大高度后方可进行。

为了满足倒垂孔施工进度要求，在工期计划内，有倒垂孔布置的部位，帷幕灌浆在具备条件后可优先施工。

（2）、浆液采用2:

1、1:

1、0.8:

1、0.6:

1、0.5:

1（重量比）五个比级，灌浆浆液由稀到浓逐级变换。

一、二序灌浆孔采用2:

1浆液开灌，三序及补强灌浆孔采用3:

1开灌如果特殊地段需要磨细水泥或者其他浆液，必须通过室内试验和现场论证确定。

2.3.2抬动试验

（1）为了观测在钻孔冲洗、压水试验、灌浆等过程中可能引起的岩体变形，在坝基帷幕灌浆中应进行变形观测。

所有抬动观测装置均应在灌浆施工前安装完毕。

帷幕灌浆沿洞轴线每隔50.0m布置一个抬动观测孔，孔径为Φ90mm，孔深为30.0m。

（2）孔深达到规定深度并检查验收后进行装置安装，抬动观测装置按图。

图4抬动观测装置安装示意图

（3）采用千分表或其他观测仪器进行抬动观测，抬动变形值最大不超过100μm。

（4）在裂隙冲洗、压水试验、灌浆过程中均应安排专人进行抬动观测、记录，每10min观测记录一次，变形值上升速度较快时加密观测次数，当抬动值接近最大允许值时，观测人员应及时告知压力操作人员降压，防止产生过大的抬动变形。

当抬动值超过100μm时，应停止灌浆，待凝8h后扫孔复灌。

（5）抬动变形观测装置在观测时应严格防止碰撞、振动、调整，保证连续观测，确保测试精度。

2.3.3灌浆工艺

2.3.3.1先导孔施工

在帷幕灌浆的先灌排或主帷幕孔中应布置先导孔，先导孔在一序孔中选择，其孔间距不小于15m，或按该排孔数的10％布置；

先导孔开孔孔径为Ф110mm，终孔孔径为Ф76mm，采用自上而下分段钻孔（取芯）压水，先导孔灌浆采用孔口封闭法自上而下分段灌浆，镶管、段长及压力按一序孔要求。

先导孔最后一段压水完成后测量地下水位。

2.3.3.2灌浆孔施工

（1）、钻孔编号

各钻孔孔号均按：

部位→项目→单元号→排序→孔号→孔序，如：

AGR1-WM-1-1-1-Ⅰ表示：

AGR1平洞-深孔帷幕灌浆-1单元-1排-1号孔-Ⅰ序孔。

（2）、钻孔放样

严格按照施工图纸测量放样，并在孔位处用红油漆标记，孔位允许偏差±10cm，放样后及时埋上地锚。

因故变更孔位应征得监理同意，并记录实际孔位位置。

（3）、钻孔机具

均采用XY-2型回转式地质钻机配金刚石钻头钻孔；要求取芯孔采用双管单动钻具。

（4）、钻机定位

为确保钻孔孔向准确，在钻机就位时，用枕木将钻机垫平，并用水平尺和水平仪将钻机座找平。

调整好钻机立轴方向和顶角，使钻机立轴和孔口管的方向与设计孔向及倾角一致，将钻机与地锚紧固在一起后方可开钻.。

（5）、钻孔孔径

抬动观测孔孔径为φ90mm。

先导孔和灌后检查孔孔径为Ф76mm；其他帷幕灌浆孔开孔孔径为φ90mm，入基岩2m，以下为不小于φ56mm孔径，直至终孔。

（6）、钻孔记录

除必须填写记录的内容之外，还应将钻孔过程中孔内的各种情况（如砼厚度、回水颜色、塌孔、掉块、卡钻、漏水、涌水量、及其相应孔深位置等）均在钻孔报表备注栏内做出详细记录。

（7）、钻孔孔斜控制

20m以内每5~10m测试孔斜，确保20m以内孔深孔斜满足要求，20m以上孔深每20m测试孔斜一次，孔斜偏差不得大于孔距。

（8）、终孔验收

终孔时通知监理工程师进行终孔验收，采用KXP-1S型测斜仪进行孔段测斜，其孔底偏差不得大于表1中的规定值。

待终孔验收后再进行终孔段灌浆，然后按要求封孔。

表1帷幕灌浆孔孔底最大允许偏差表

孔深（m）

20

30

40

50

60

＞70

终孔方位角

允许偏斜（m）

0.25

0.50

0.80

1.15

1.50

不大于孔距

＜3°

2.3.3.3压水试验

先导孔与灌后检查孔压水均采用五点法压水试验，其他灌浆孔段进行简易压水。

（1）先导孔各段灌前压水试验压力为0.3Mpa→0.6Mpa→1.0Mpa→0.6Mpa→0.3Mpa。

（2）检查孔“五点法”压水试验压力值见下表2。

表2检查孔“五点法”压水试验压力表

高程分段

孔深（m）

压力（MPa）

备注

527m高程以上

0～2

0.3、0.6、1.0、0.6、0.3

最大压力按不大于灌浆施工时该孔段所使用的最大灌浆压力的80%

取值。

2～5

0.6、1.2、2、1.2、0.6

5～

0.75、1.5、2.5、1.5、0.75

527m～395m

高程

0～2

0.45、0.9、1.5、0.9、0.45

2～5

0.75、1.5、2.5、1.5、0.75

5～

0.9、1.8、3.0、1.8、0.6

395m高程以下

0～2

0.6、1.2、2、1.2、0.6

2～5

0.9、1.8、3.0、1.8、0.6

5～

1.05、2.1、3.5、2.1、1.05

（3）简易压水试验结合裂隙冲洗进行，压力为灌浆压力的80%且不大于1.0Mpa，压水时间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。

2.3.3.4灌浆过程及工艺

先导孔及其他灌浆孔采用孔口封闭、自上而下分段、不待凝孔内循环灌浆法；检查孔采用自下而上灌浆法。

（1）、水灰比

浆液采用2:

1、1:

1、0.8:

1、0.6:

1、0.5:

1（重量比）五个比级，灌浆浆液由稀到浓逐级变换，采用普通水泥浆液灌注。

一、二序灌浆孔采用2:

1浆液开灌，三序及补强灌浆孔采用3:

1浆液开灌。

灌浆过程中，应每隔一定时间测定浆液比重，结束时亦应测定。

（2）、灌浆压力

帷幕灌浆各段的灌浆压力见下表3。

表3帷幕灌浆压力参考表

孔序

段长

0~2

1.0

1.2

1.5

2~5

2.5~3.0

3.0~3.5

3.5~4.0

5~30

3.5~4.0

4.0~4.5

4.5~5.0

30~80

4.5~5.0

5.0~6.0

5.5~6.5

80~

5.0~6.0

6.5

6.5

1）先导孔按Ⅰ序孔灌浆压力执行，灌浆时应尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段应采用分级升压方式逐级升压至设计压力；

2）灌浆压力以安装在回浆管路上的灌浆压力表的中值控制；

3）灌浆时如遇涌水孔则应测量涌水压力，灌浆压力应加上涌水压力。

（3）、浆液变换标准

1）灌浆过程中，如灌浆压力保持不变，注入率逐渐减小或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变浆液水灰比。

2）当某一级浆液灌入量达到300L以上或注浆时间已达30min以上，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应该浓一级水灰比浆液灌注。

3）当注入率大于30L/min根据具体情况越级变浓，注入率大于30L/min且无压力时，可越级直接改0.5:

1的浓浆灌注

4）当按规定改变水灰比后，如出现灌浆压力突然增大或注入率突然减小至改变前注入率的1/2以下时，应立即将浆液改回原水灰比灌注。

（4）、灌浆结束标准

采用孔口封闭灌浆法时，在最大设计压力下，孔内注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，本段灌浆即可结束。

采用自下而上分段灌浆法时，在最大设计压力下，孔内注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，本段灌浆即可结束。

（5）、灌浆封孔

帷幕孔全孔灌浆结束并验收合格之后，应及时进行封孔。

先导孔、各灌浆孔及灌后检查孔均采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔，即在终孔段灌浆结束后，将灌浆管下入孔底，用0.5:

1浓浆置换出孔内稀浆，并在孔口使用最大灌浆压力纯压60min。

采用上述方法封孔，待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分大于3m时，继续采用导管注浆法进行封孔，小于3m时，采用干硬性水泥砂浆人工封填捣实。

（6）、终孔加深

所有灌浆孔（包括先导孔）的终孔段，其透水率大于设计规定值（561m以上为小于或等于3Lu，561m以下为小于或等于1Lu）时，加深一段5m灌浆，加深2段10m后仍不满足要求时会同监理、设计、业主四方协商后确定处理方案。

（7）、特殊情况的处理

1）串冒浆的处理

、灌浆过程中出现冒浆时，视具体情况分别采用降低压力，改灌浓浆，表面封堵，用麻丝或棉纱嵌缝等不同的处理措施。

如果冒出的是水或稀浆，可继续灌注，当改灌浓浆后仍然漏、冒浆，再降低灌浆压力，进行限流、限量灌注，停止漏、冒浆后，又逐级提高灌浆压力。

当采取降压力和改灌浓浆，甚至嵌缝堵漏处理措施之后，而漏、冒浆量仍然大时，在浆液中按一定比例掺加水玻璃等速凝材料灌注，直至达到结束标准。

2、灌浆过程中与其他孔串浆的处理

、如果被串孔正在钻进，而串浆量又比较小时，可继续钻进，当串浆量大时，则停止钻进，提出钻具，封闭孔口，待灌浆孔结束之后，再打开孔口进行扫孔钻进。

、如果被串孔是待灌孔，串浆量小时，用清水冲洗之，以防浆液在孔内沉淀，堵塞孔内裂隙通道；当串浆量较大时，在有条件的情况下，两孔可同时灌，否则应先封闭被串孔，待灌浆孔灌结束后，立即打开被串孔，进行扫孔冲洗，并尽早进行灌浆。

、若两孔同时都在灌浆，而使用的灌浆压力又不同时，出现串浆难以继续同时灌浆时，则应停灌并封闭使用较低压力的浅孔，待使用大压力的深孔灌结束之后，即打开封闭孔进行扫孔冲洗，恢复灌浆。

2）、特大耗浆量的处理

当灌浆段注入量大而难以结束时，可按监理人指示选用下列措施处理：

1）低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆。

当灌浆单耗已达1500kg/m，而注入流量无明显减小、压力无明显增高的趋势，无望达到结束标准时，应停灌待凝8小时之后再扫孔复灌，直至达到结束标准。

2）当多次复灌而无法结束本段灌浆时可采取灌注速凝浆液、灌注混合浆液或膏状浆液；

（3）、灌浆中断情况的处理

灌浆工作必须连续进行，若因故中断应该按如下原则处理：

1）尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆；

2）若估计在中断后的30min之内难以恢复灌浆时，应用清水将钻孔冲洗干净；

3）若中断时间超过30min，恢复灌浆时的灌浆量较中断前减少较多，则应对钻孔进行扫孔冲洗后再灌浆；

4）恢复灌浆时，使用最大级水灰比浆液灌注，如果耗浆量较中断前减少较多，应按浆液浓度变换原则逐级改变水灰比继续灌浆。

如果耗浆量较中断前相近，即可采用中断前的水灰比浆液灌注；

5）如果恢复灌浆后，注入率较中断前减少很多，且在短时间内即停止吸浆，则应查明原因，采取相应的补救措施。

（4）、有涌水孔段的处理

在有涌水的孔段，灌浆前测记涌水压力和流量，通过采取缩短段长、加大灌浆压力（灌浆压力=设计压力+涌水压力）、屏浆、闭浆、纯压式灌注、掺加速凝剂、延长持续灌浆时间和待凝时间等措施。

具体措施为：

、缩短段长，钻孔过程中出现较大涌水量时，应立即停止钻进，不论是否已达到规定的段长位置，均应作为一段灌浆；

、当涌水压力小于0.2MPa且流量小于10L/min时，按正常灌浆处理；

、当涌水压力小于0.2MPa且流量大于或等于10L/min时，按正常灌浆结束后孔口纯压屏浆或闭浆不小于30min；

、当涌水压力大于或等于0.2MPa时，采用纯压式灌浆，按正常灌浆结束后，孔口屏浆或闭浆时间不小于1h且待凝不少于24h。

最终涌水处理措施根据现场情况确定。

（5）、失水回浓的处理

灌浆过程中如回浆变浓，即20min～30min内回浆比重超过一个比级且注入率在1L/min～2L/min，此时换原比级的新鲜浆液，若不发生回浆变浓或回浆变浓不明显，则正常结束灌浆；若继续发生回浆比重超过一个比级的现象，则判为吸水不吸浆，可换用相同水灰比的新浆灌注，若效果不明显，继续灌注30min，即可结束灌注，也不再进行复灌，但总灌注时间仍要求不小于60min。

（6）、压水无回水或透水率大孔段的处理

孔段出现灌前压水无回水或透水率较大时，为避免灌浆段因注浆量较大造成“抱钻”事故，应及时与监理联系，可将射浆管提至孔口进行纯压式灌浆。

（7）、报废孔的处理

凡因故报废的孔，均按下列原则进行处理：

、报废孔应按封孔要求进行封孔，并填写封孔记录；

、在距报废孔20cm的范围内重新开孔，孔号按新孔位桩号；

、报废孔的一切原始记录不得遗失，与新开孔的记录一并整理归档。

2.4灌浆效果

2.4.1帷幕灌浆效果分析

（1）、按孔序从各灌浆孔单位注入量分析

AGR1灌浆平洞的帷幕灌浆孔的单位注入量随着孔序的递增，单位注入的灰量递减。

序孔的单位注入量为61.7kg/m，

序孔的单位注入量为27.04kg/m，

序孔的单位注入量为16.05kg/m。

灌浆的效果显著。

（2）、灌浆前后的压水试验结果对照有显著的变化。

灌浆后检查孔的平均透水率为0.2Lu左右，以不大于1Lu作为合格标准，合格率达到90%以上。

说明灌浆后岩体的透水性明显减弱，防渗能力得到一定的增强，达到灌浆的效果。

（3）、检查孔的岩芯反映，水泥结石主要充填于岩层间相对破碎的段位，裂隙、溶孔及小溶洞之中是原来的破碎带明显胶结。

明显改善了原来岩层结构面的性状，加强了结构面和岩体的强度，降低了岩层的导水性能，起到了防渗帷幕的作用。

三．结束语

通过灌浆施工和灌浆资料的分析得出以下结论：

（1）、基础岩体固结灌浆处理，明显改善了岩体内部结构，接触面充分得到了水泥浆的填充和胶结，提高了岩体结构面的强度，增强了岩体整体性，降低了岩体的透水性，为帷幕灌浆创造了条件，达到灌浆效果，满足设计条件。

（2）、帷幕灌浆处理降低了地下岩层的透水性能，尤其是岩层中裂隙、溶孔以及小溶洞得到了填充和堵截，形成了防渗帷幕。

（3）、检查孔压水试验表明。

灌浆后的岩层透水率大幅降地，在帷幕范围内的抗渗性能远远满足了设计和规范要求，灌浆质量得到验证。