固结灌浆专项试验方案.docx
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固结灌浆专项试验方案
固结灌浆试验专项方案
一.灌浆试验目的、任务
1.1工程概况
龙峡水库工程位于重庆市城口县境内的石溪河中上游，水库坝址位于厚坪乡场上游场口公路桥以上约190m处，距城口县城约47km。
有城口县城至厚坪乡镇公路从三级跌（余）水电站经过。
龙峡水库工程是以城乡供水和农业灌溉为主，兼有发电等综合利用功能的中型水利工程。
工程主要由水库枢纽、电站工程和渠系工程三部分组成。
拦河大坝采用埋石混凝土重力坝，最大坝高为51.5m，三级跌（余）水电站装机容量2×1000kW+2×4000kW+2×3000kW。
坝址以上控制集雨面积为62km2，水库正常蓄水位1292.0m，相应库容992万m3，水库总库容1061万m3。
大坝固结灌浆范围大坝坝基、左右岸坝肩和护坦，固结孔共343个，钻孔进尺约2561m。
1.2.固结孔布置及要求
龙峡水库大坝枢纽工程固结灌浆共分6个区（A、B、C、D、E、F），共布置343个，呈方形布置，其中（A、B、C、D、F）区，固结孔间距为3.5和4m，排距均为4m，深度5m。
位于右坝肩7#、8#两坝段（E区）F2断层破碎影响带的固结灌浆孔加深、加密。
孔间、排距为2.5m，孔深6m。
孔径为Φ38-76mm，孔位倾角：
向上游倾斜15º，成孔偏差不大于10cm。
并根据现场施工岩层渗透性地质条件，上报监理及建设单位现场踏勘，决定是否增加补灌浆孔。
根据设计要求龙峡水库大坝固结灌浆必须在有压重的情况下进行，坝基（A区、C区、D区、E区、F区）处混凝土压重厚度不小于2m，根据施工进度计划，为保证工期，安全度汛，根据报告单13号将A区固结灌浆压重厚度提高至1244m。
B区处混凝土压重厚度为1.5m，其他各区固结灌浆均在混凝土压重不小于2m的情况下施工。
固结灌浆采用从上下游向中间加密的方法施工。
1.3本次固结灌浆试验的目的在于验证设计提出的各项灌浆参数和施工工艺的合理性与可行性，探索岩体及各类构造带的可灌性，检验灌浆效果。
通过试验灌浆，调整、改进和完善固结灌浆设计参数。
具体任务如下：
（1）论证固结灌浆在技术上的可行性、效果上的可靠性、经济上的合理性；
（2推荐合理的施工程序、良好的施工工艺、合宜的灌浆材料、最优的浆液配合比；
（3）提供有关的技术数据，如孔距、排距、固结孔灌浆深度、灌浆施工定额资料、选定灌浆压力、提出灌浆机械设备意见等，作为编制大坝基岩灌浆施工组织设计和施工技术要求文件的依据。
（4）通过检查孔做岩体波速，确定固结灌浆合格标准；
（5）提供灌浆段单位注入水泥量（kg/m）。
二.灌浆试验依据
2.1坝基灌浆部分施工设计图纸及说明。
2.2《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）
2.3《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5124-2001）
2.4《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）
2.5《水利水电工程钻探规程》（SL291-2003）
2.6水利水电建设工程验收规程（SL223-2008）
2.7设计提供的灌浆试验技术要求
三.固结灌浆试验场地的选择和布孔
3.1工程地质概述
左坝肩为寒武系上统三游洞群（∈3sn2）白云岩，右坝肩发育倾向右岸偏下游的f2断层，受f2断层的切割影响，f2断层面以下岩性为三游洞群（∈3sn2）白云岩，f2断层面以上坝肩受力范围内岩性为奥陶系下统分乡组（O1f）白云岩薄层页岩。
重力坝可完全避开右岸下游的大湾组页岩。
岩层产状：
走向N71°W，倾向SW，倾角86°，岩层倾角较陡，近于直立，为横向河谷。
右坝肩1888m高程发育f2逆推断层，断层产状：
走向N14°W，倾向SW，倾角35°，断面倾向右岸偏下游。
主要发育三组：
（1）N20～30°E/SE∠37～52°，大致平行岸坡。
裂面较平直，局部有转折，裂面微有起伏，铁锈浸染。
延伸长度短，一般0.3～0.8m，多闭合；
（2）N60～70°E/SE∠12～14°，缓倾下游偏左岸，局部弯曲。
裂隙张开度一般2～20mm，裂面略有起伏，延伸长度短，一般0.1～0.4m；（3）N70～80°W/NE或SW∠85～90°，倾向上游，胶结较好，为层间裂隙。
一般闭合，延伸较长。
根据右岸平洞勘探揭示，右坝肩发育的L4裂隙，走向N26°E，倾向SE，倾角52°，平行岸坡，倾向坡外，为强、弱卸荷带的分界，属卸荷裂隙。
裂面平直，部分闭合，局部张开，裂隙充填方解石脉，断续夹泥，裂隙宽约5-20cm。
L4裂隙属卸荷裂隙，L4裂隙影响坝肩稳定，
3.2试验场地的选择
由于试验段的地质情况需具有代表性，且兼顾有不利地质条件的地段。
拟定在各坝段设置试验孔，待混凝土浇筑至压重高程后开始进行实验，具体孔位由现场监理工程师指定。
3.3试验孔的布置
（1）本次固结灌浆试验段钻孔深度为入岩5.0m，间距为3.5m，排距4m，孔径为不小于38mm。
（2）灌浆试验孔为向上游倾斜15º，固结灌浆试验孔分三序布置。
本工程固结灌浆共分为6个区，即A区、B区、C区、D区、E区、F区。
坝基A区划分为110个孔，11个单元，护坦B区划分为42个孔，5个单元；左岸C区划分为56个孔，6个单元，右岸D区划分为80个孔，8个单元；右岸坝肩断层E区划分为40个孔，4个单元，右岸坝肩F区划分为15个孔，2个单元，共计36个单元。
灌浆孔遵行环间分序环内加密的原则。
（3）在砼强度达到70%后进行钻孔作业；
（4）本次试验孔拟定在A区布置，布置试验孔18个。
检查孔2个《详见试验孔布置图》
（6）灌浆施工程序：
我项目部在所有灌浆施工前严格按照施工图纸精确放样，将孔位进行统一编号和编序，并用油漆标识出来，严格按照：
放样——布孔——钻孔——Ⅰ序孔施工——Ⅱ序孔施工——Ⅲ序孔施工——质量检查；检查孔应按规范要求处理。
（7）透水率压入量稳定标准：
在稳定的压力下，每5min钟测读一次压入量。
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1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。
采用单点压水试验成果计算，压水试验成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。
定义为：
压水压力为1MPa时，每米试段长度每分钟注入水量为1L时，称为1Lu。
若压水压力小于1MPa时，按直线延伸方式换算。
式中q—透水率，Lu
Q—压入水流量，L/min
P—作用于试验段内的全压力，MPa
L—试验段长度，m
（8）试验孔质量检查采用单点压水试验方法，合格为:
透水率不大于5Lu。
3.4试验目的
为验证设计提出的各项目灌浆施工技术参数在实际坝址区域施工的可行性和灌浆效果能否达到预期目标指标，确定最终指导施工的固结灌浆的施工工艺及参数。
灌浆试验结束后，使坝基固结灌浆岩体达到设计要求。
3.5施工工期
根据施工总进度的要求及气候条件的影响，我部拟于2015年10月01日开始施工，2016年10月30日结束施工。
各区试验施工时间安排
1d2d3d-7d1d1d
四.固结灌浆试验
4.1灌浆试验参数的选择：
孔深、孔径、孔距、压力、浆液配合比的参数值。
（1）孔深：
入岩5m和6m；
（2）孔径：
76mm；
（3）孔距：
间排距3.5、4和2.5m；
（4）段长、压水及灌浆压力
灌浆段围岩长度不大于6m时单孔全段一次性灌注完成。
冲水压力为灌浆压力的80%但不大于1MPa。
5m段灌浆压力0.3~0.9MPa；6m段灌浆压力0.5~0.9MPa。
（5）灌浆浆液水灰比采用3：
1、2：
1、1：
1、0.6：
1或O.5：
1四个比级。
浆液配比表
配比
每缸制浆量（L）
每缸配合比（kg/缸）
理论比重g/cm3
水（kg）
水泥（kg）
3：
1
166.7
150
50
1.20
2：
1
116.6
100
50
1.29
1：
1
200.0
150
150
1.52
0.6：
1
186.7
120
200
1.71
0.5：
1
166.7
100
200
1.80
4.2灌浆试验施工步骤、工艺流程
固结灌浆试验施工的步骤：
钻孔灌浆根据分序加密的原则，按三序进行，先钻灌Ⅰ序孔，后钻灌Ⅱ序孔，最后Ⅲ序孔。
待全部灌浆试验孔完成3天后再进行固结检查孔施工，其试验步骤和工艺流程见下图。
试验步骤和工艺流程图
4.3灌浆试验施工使用的主要机械设备及人员：
灌浆设备及人员一览表
序号
名称
规格
数量
备注
1
地质钻机
150
2台
自有
2
灌浆泵
30KW
2台
自有
3
高速搅拌机
200L
2台
自有
4
发电机
100kw
2台
自有
5
水泵
5.5kw
2台
自有
6
空压机
12m3
1台
自有
序号
工种
单位
数量
备注
1
钻工
人
4
2
灌浆
人
2
3
电工
人
1
4
杂工
人
2
合计
人
7
五、钻孔
5.1钻孔施工（地质钻机）
5.1.1钻孔钻进采用地质钻或潜孔钻实施。
钻孔过程中采用压力水冲孔。
5.1.2同一区段内的同一次序孔可全部或部分钻出后，再进行灌浆。
也可单孔分序钻进和灌浆。
5.1.3施工中严格按照分序逐渐加密的原则进行施工，先钻灌Ⅰ序孔，再钻灌Ⅱ序孔，后Ⅲ序孔。
最后钻灌检查孔。
5.1.4钻孔结束后会同监理工程师进行检查验收，检查合格并经监理工程师签认后，才进行下一道工序施工。
5.1.5钻机的安放、孔序、孔位、孔深、倾斜度等方面进行严格控制。
5.2钻孔保护
需对所有钻孔均进行妥善保护，直到验收合格为止。
5.3钻孔的冲洗
5.3.1钻孔冲洗及裂隙冲洗
钻孔结束后，采用风、水轮换进行冲洗，冲洗压力：
风压采用10%～20%灌浆压力，并不大于0.5MPa；水压采用80%灌浆压力，但不超过1.0MPa。
冲洗至回清水后延续10min结束。
裂隙冲洗方法：
采用高低压脉冲冲洗的方法，压力为灌浆压力的80%，但不超过1.0MPa。
冲洗时间可至回水清洁时结束或不小于20min。
串通孔按群孔阻塞，并联冲洗的方式进行。
5.4压水试验
①灌前的压水试验按简易压水方式进行，压水压力为灌浆压力的80%，但不超过1.0MPa，压水20min，每5min测读一次压入流量，取最终值作为计算岩体透水率q值的计算值。
②质量检查孔使用单点法进行稳定压水试验。
③吸水量的稳定标准：
在设计压力下，每5min测读一次压入流量，当试验成果符合下列标准之一时，试验工作即可结束，以最终流量读数作为计算流量。
Ⅰ、连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的10%。
Ⅱ、其最大值与最小值之差小于1L/min。
5.5钻孔的灌浆试验
5.5.1试验孔灌浆方法
（1）采用全孔一次性灌注完成。
开灌压力为0.3aMpa。
（2）基岩固结灌浆方式采用孔内循环灌浆灌浆法，射浆管安装在距孔底50cm位置。
（3）溶腔、溶洞段采用纯水泥浆进行回填，特殊涌水段需添加外加剂（如水玻璃等）进行封堵。
（4）无特殊地质段的孔段，灌浆结束后待凝。
5.5.2检查孔封孔方法
在设计的检查孔位置钻孔、灌浆，采用测量岩体波速检查，最后进行全孔低压灌浆、封孔施工。
六.灌浆材料、制浆和灌浆设备
6.1水泥
龙峡水库大坝枢纽工程固结灌浆采用纯水泥浆灌注，水泥采用（华新P.042.5普通硅酸盐水泥）。
水泥细度通过80ŋ方孔筛的筛余量的5%,制浆前对灌浆材料按重量比进行称量，称量误差应小于5%，水泥以整袋计（50Kg/袋），水量以水表读数计，最后结束耗量变小，以浆桶容积测算计量。
同样，对于灌浆孔每分钟的吸浆量，通过流量表每5分钟记录一次。
6.2水
灌浆用水应符合拌制水工砼用水的要求，不含油污、淤泥等杂质，PH值及物质含量等符合规定要求，拌浆水的温度应控制在5～40C。
之间。
6.3掺合料
在施工中若遇特殊处理的围岩而需掺入砂或其它掺合料时，掺合料的质量必须符合规定要求，掺入量通过试验确定。
6.4灌浆设备和机具
（1）搅拌机的转速和拌和能力，分别与所搅拌浆液类型、灌浆泵的排浆量相适应，并保证了均匀、连续地拌制浆液。
（2）灌浆泵性能容许工作压力，均大于最大灌浆压力的1.5倍，并有足够的排浆量和稳定的工作性能。
（3）灌注纯水泥浆液均采用了多缸柱塞式灌浆泵。
（4）灌浆管路浆液流动通畅，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。
（5）灌浆泵和灌浆孔口处均安有压力表。
使用压力在压力表最大标值的1/4～3/4之间。
压力表经常进行了检定。
压力表与管路之间设有隔浆装置。
（6）灌浆塞和采用的灌浆方式、方法、压力及地质条件能相适应。
且具有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，易于安装和卸除。
（7）所有灌浆设备维护保养良好，并有备用设备随时更换，保证了灌浆过程的正常和连续。
七、灌浆监测设备及手段
7.1抬动观测仪监测
灌浆时应加强观察，避免出现抬动混凝土。
由于坝基A区固结灌浆盖重砼增加为6.5m，砼较厚，在设计压力不会发生变形，因此不在进行砼变形观测。
在护坦及坝肩固结灌浆时应设置抬动变形，允许地基抬动变形小于300um.
（1）抬动观测孔孔径为Φ76mm，采用地质钻机配金刚石钻头钻孔，在灌浆试验区内布置2个钻孔，各安置1套抬动变形观测装置。
（2）在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中，派专人进行抬动变形观测并作记录，抬动变形允许值照300μm进行控制。
当变形值接近变形允许值或变形值上升速度较快时，及时采取降低压力措施。
（3）抬动变形观测使用的千分表，使用前经过率定，并经常检查，确保其灵敏性和准确性。
（4）抬动变形观测过程中，严格防止碰撞，保证在正常工作状态下进行观测，确保测试精度。
（5）抬动观测孔钻孔深度为入岩6.0m及8.0m，以便准确测得变形抬动值，防止灌浆串漏对观测装置的影响。
采用千分表在试验孔冲洗、压水、灌浆过程中进行抬动变形观测。
（6）灌浆工作结束后，按固结灌浆要求进行抬动观测孔的灌浆回填。
八.特殊情况处理
8.1灌浆过程中，发现冒浆漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
固结灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可采用群孔并联灌注，孔数不宜多于3个，并应控制压力，防止混凝土面抬动。
应一泵灌一孔。
否则应将串浆孔用塞塞住，持灌浆孔灌浆结束后。
串浆孔并行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。
8.2灌浆须连续进行，若本次试验若因故中断，可按照如下处理：
（1）应及早恢复灌浆。
否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。
若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。
（2）恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。
如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。
（3）恢复灌浆后，如注入率较中断前的减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。
九.质量检查
（1）固结质量检查在灌浆结束7-10天内完成，以测定灌后岩体弹性波速及分析岩体完整性成果为主，压水试验透水率为辅，检查孔压水试验的采用单点法压水。
检查孔数量不宜小于总灌浆孔数的5%。
其孔位确定由监理工程师、施工单位共同商定。
（2）灌浆试验孔全部结束后，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，由建设单位、监理及施工方商议决定布置在两个灌浆孔之间。
（3）打检查孔用地质钻机进行采取岩芯。
送检有资质质检试验单位（公司）检测，出具试验检测报告，并与规范及设计要求标准进行对照检查。
（4）检查孔压水的压力为灌浆压力的80%，若该值大于1.0Mpa，则采用1.0Mpa。
（5）压水稳定标准：
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1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值，计算公式如下：
q=Q/PL
式中：
q——透水率（Lu）；
Q——压入流量（L/min）；
P——作用于试段内的全压力（Mpa）；
L——试段长度（m）。
（6）检查孔压水合格标准：
合格标准为85％以上试段的透水率不大于设计规定，其余试段的透水率不超过设计规定值的150％，且分布不集中。
在设计规定压力下，透水率不超过5Lu即为合格。
根据以上试验、检查等数据，结合施工过程中发生的系列现象进行综合分析，评价效果，从而得出各种施工建议参数报告监理工程师审批。
十.施工质量、安全保证措施
11.1施工质量保证措施
1、由有经验的专业工程师负责本项目的施工，同时组建专业施工队伍，建立施工质量检查机构；每班都有技术员现场值班监督检查，执行“三检”制度，机长（班长）“一检”，技术员“二检”，质检“终检”的“三检制”。
按设计要求、技术规范及监理工程师的指示施工；上道工序未完成，下道工序不得施工，使每道工序符合质量要求。
2、开工前，做好技术交底与技术培训工作，不合格者不得上岗，按岗位职责各负其责。
3、灌浆设备及器材的性能要充分满足灌浆的要求，并有足够的备用量；各种灌浆材料确认合格后，经监理工程师批准后方可使用。
4、施工中，认真做好原始记录，做到清晰、真实、准确，专业技术人员及时将原始记录进行汇总，整理分析并报送监理工程师，以便工程施工顺利进行。
5、施工中若出现异常情况，立即采取积极措施，并及时报告监理工程师。
6、当灌浆全部结束后，立即向工程师提交全套灌浆资料，按监理工程师指定的检查孔位置进行造孔。
11.2施工安全保证措施
1、严格执行《钻孔、灌浆安全施工管理办法》，开工前对施工环境条件及安全施工注意事项进行交底。
2、要求所有人员进入作业区必须正确佩带安全帽，在边坡灌浆施工时必须做好安全防范，才能进行施工作业。
3、钻孔、灌浆设备一律做好保护罩，以免机器运转伤人。
4、加强电源管理；经常检查施工排架，防止意外事故发生。
5、坚持做好“每班班前安全会”，并做好记录。
11.3文明施工施工措施
1、从工作面移交到进点、施工、退场，随时进行工作面的清理工作，保证工作面的卫生。
2、风动钻孔设备配带消音装置，不允许干钻，减少工作面的污染，保持工作面的清洁、干净。
3、施工过程中随时进行废水的抽排，选择适当的地点作废浆沉淀池，冲洗工作面及封孔养护用水采用工作面所积清水循环使用。
4、浆管路和水管摆放有序，电源线路装设整齐。
十一.施工进度计划
根据本次灌浆试验的试验内容和工程量，试验工期需一个月大坝固结灌浆试验施工进度计划安排：
A区、B区2015年10月05日～2015年10月15日，C区、D区10天，E区、F区10天，试验结束后，按监理工程师的指示，提交试验成果分析报告。
十二.提交试验报告
在固结灌浆试验效果检查结束后提交试验报告，其中主要内容包括：
1、灌浆试验目的、任务
2、灌浆试验区的地质条件
3、灌浆试验依据
4、灌浆试验区域与孔位的布置
5、灌浆试验施工
6、完成工作量及质量、效果的检查
7、试验成果的分析和评述
8、结论、建议
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