引水隧洞洞内灌浆生产性试验大纲知识讲解.docx
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引水隧洞洞内灌浆生产性试验大纲知识讲解
引水隧洞洞内灌浆生产性试验大纲
引水隧洞洞内灌浆实验大纲
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引水隧洞洞内灌浆试验大纲
1概述
1.1工程概况
1、本工程引水系统永久混凝土衬砌洞段和Ⅳ1类围岩段布置有固结灌浆，混凝土衬砌段在回填灌浆结束后7天再进行固结灌浆。
2、Ⅳ1类（非衬段）和Ⅳ2类围岩固结灌浆设计参数：
孔径φ50mm，两孔间距36°夹角，排距5.0m，梅花型布置，深入岩石4.0m，灌浆压力0.5~0.8MPa；
3、Ⅴ类围岩固结灌浆设计参数：
孔径φ50mm，两孔间距30°夹角，排距4.0m，梅花型布置，深入岩石5.0m，灌浆压力MPa0.5~0.8MPa；
4、Ⅳ2类围岩回填灌浆设计参数：
孔径φ50mm，拱顶90°范围，两孔间距36°，排距2.5m。
灌浆压力灌浆压力0.3～0.5MPa
5、Ⅴ类围岩回填灌浆设计参数：
孔径φ50mm，拱顶90°范围，两孔间距30°，排距2.0m。
灌浆压力0.3～0.5MPa。
6、本工程的钻孔主要为灌浆孔、检查孔的钻孔，以及钻孔和灌浆所需进行的钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业和各类灌浆等的全部施工作业实施。
主要工程量为：
L=4m的固结灌浆孔一共500m，L=4～5m的固结灌浆孔共75157m；灌浆作业主要为主洞、施工支洞封堵固结灌浆和回填灌浆，主要工程量为：
回填灌浆33368m2，固结灌浆75657m。
1.2工程地质
1、隧洞区出露的地层有三叠系上统曲嘎寺组（T3q）砂岩、板岩、玄武岩夹灰岩；中统（T2）砂岩、长石石英砂岩夹板岩与玄武岩；下统领麦沟组（T1l）玄武岩、砂岩夹板岩。
2、引水隧洞区3号冲沟附近发育一小向斜，轴向为N85˚E,核部及两翼地层均为T3q薄至中厚层砂岩夹板岩及少量灰岩，两翼产状分别为：
EW，S∠30˚～45˚、EW，N∠43˚。
隧洞区共分布6条断层。
其中发育NW向1条，NE向5条断层。
NE向断层为F1（木机垭口断层），归属固滴断裂带。
NW向断裂有F2（勒米断层）、F3（西勒断层）、F4（固滴断层）、F20、F51等5条断层，归属赤土断裂带。
其中F1、F2、F3、F4为Ⅰ级结构面，F20、F51为Ⅱ级结构面。
3、区内水文地质条件较简单，主要为孔隙水、基岩裂隙水，赋存于覆盖层、岩石风化带、裂隙与断层等形成的破碎带内，流量较小。
引水线路沿线物理地质作用较强烈，主要表现为岩体风化、卸荷，在局部地段分布有危岩体、崩塌等。
砂岩、玄武岩抗风化能力强，地表多表现为弱风化，板岩抗风化能力较弱，其风化深度大。
隧洞沿线主要发育有两个大堆积体，一是位于勒米村的Ⅱ号堆积体，另一是8号冲沟对岸的Ⅲ号堆积体。
2试验目的
本次试验主要是针对引水隧洞的地质环境，希望通过灌浆生产性试验研究控制所使用材料、压力、施工工艺等，提高灌浆强度、稳定性、抗渗以满足引水隧洞围岩稳定，保证施工安全。
1、检验钻孔间距，检验钻孔深度是否满足实际工程的需要；
2、检验各段岩层的透水情况，和吸浆情况，决定灌浆参数；
3、确定合适的灌浆方法，浆液变换等；
4、揭示岩层可灌性，测试灌浆效果；
5、确定机械设备安排、人员安排、施工用水泥和人员安排是否合理；
6、验证设计灌浆参数在本工程上的适用性。
3试验依据和试验内容
3.1试验依据
1、四川水洛河固滴水电站引水隧洞Ⅱ标土建工程（合同编号：
SLH-GD-CⅢ-2-2013-001）及技术条款；
2、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2012）；3、《水利水电工程覆盖层灌浆技术规范》（DL/T5267—2012）；4、《通用硅酸盐水泥》GB175—2007；5、《水电水利工程物探规程》DL/T5010—2005；6、《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》DL/T5125—200l；7、《水电水利工程钻孔压水试验规程》DL/T5331—2005；8、《水电水利工程岩石试验规程》DL/T5368—2007。
9、《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》（DL/T5125-2009）；
10、《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-2006）；
11、《水工建筑物水泥灌浆技术规范》（DL5148-2001）；
3.2试验内容
1、根据设计和监理要求编制灌浆试验的工作大纲和工作计划；
2、浆液试验；
3、制定钻孔、冲洗、压水试验和灌浆工艺等项的技术要求和施工方法；
4、制定灌浆质量检查与灌浆效果鉴定的方法和标准；
5、灌浆试验资料的整理分析，试验成果评价及编写试验报告。
4试验方法
4.1部位选择
四川固滴水电站引水隧洞围岩主要为玄武岩、砂岩、板岩为主，其中含炭质板岩、砂质板岩、薄层板岩、板岩夹砂岩，围岩裂隙发育。
计划在衬砌洞段和非衬砌洞段（Ⅳ1类洞段），各选1个单元开展固结和回填灌浆生产性试验；为既能体现隧洞内围岩整体特征，同时结合现场实际生产情况，固结和回填灌浆试验区初步选定在引5＋515～5＋558为Ⅳ1类围岩洞段、引5＋558.00～5＋594为Ⅳ2类围岩洞段。
4.2参数选择
根据设计文件《水洛河固滴水电站灌浆施工技术要求》以及灌浆施工蓝图（GY139F-0944-432-11-1/3~3/3）《引水隧洞引4+300~9+500固结及回填灌浆典型断面图》、（GY139F-0944-432-14-1/2~2/2）《引水隧洞Ⅳ1类围岩永久支护图》
固结灌浆压力为0.5~0.8MPa，回填灌浆压力为0.3~0.5MPa，灌浆孔和检查孔结束后，采用“纯压式、全孔一次灌浆法”。
固结灌浆浆液水灰比暂按2:
1、1:
1、0.8:
1、0.5:
1四个比级，从水灰比2:
1开始灌。
回填灌浆浆液水灰比为0.5:
1。
5试验准备
试验用水：
3#洞营地生活用水；
试验用电：
3#洞内施工用电；
试验设备：
止水栓塞、全站仪、4m3空压机、YT-28型手风钻、灰浆搅拌机、注浆泵以及相配套压力表、流量计、灌浆自动记录仪等；
6灌浆材料
灌浆主要材料包括水泥、水、掺和料及外加剂等，每批采购的水泥、掺和料、外加剂等材料，均应符合有关的材料质量标准，并附有生产厂家的质量证明书。
入库前按规定进行检验验收，及时把检验成果报送监理。
1、水泥：
本部位固结灌浆均采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。
水泥细度要求通过80um方孔筛，其筛余量不大于5%。
水泥不得存放过久，出厂期超过3个月的水泥不得使用。
2、水：
灌浆用水符合JGJ63-2006的规定，拌浆的水温低于40℃。
3、掺合料：
水泥浆液中掺入的砂、粘性土等及其掺量通过室内试验和现场灌浆试验确定。
掺合料需进行下列各项性能试验：
①掺合料的细度和颗分曲线；②浆液的流动性和流变参数；③浆液的沉降稳定性；④浆液的凝结时间；
结石的密度、强度、弹性模量和渗透性。
4、外加剂：
水泥浆液中掺入的速凝剂、减水剂、稳定剂等符合DL5148-2001和DL5100-1999中有关条文的规定，其掺量通过室内试验和现场灌浆试验确定，所有能溶于水的外加剂均以水溶液状态加入。
7试验程序及方案
7.1试验程序
1、总流程：
工作面清理→孔位放样→钻孔→Ⅰ序孔灌浆→Ⅱ序孔灌浆→质量检查→下一单元灌浆作业。
2、灌浆段施工流程：
钻孔及冲洗→压水试验（裂隙冲洗）→灌浆作业。
7.2试验步骤
1、钻孔
（1）钻孔采用相适应的钻具钻进，钻孔应按设计图纸注明编号和孔序，开孔位置与设计孔位偏差不大于10cm，开孔角度偏差不大于2°
（2）钻孔深度与设计孔深误差不大于20cm。
（3）钻孔达到设计孔深时应进行孔斜、孔深、方位测量，经监理工程师检查合格后，方可进行下道工序施工。
（4）钻孔次序应与灌浆次序相一致，同一灌区，非相邻同次序孔可同时施工，下一次序孔必须待上一次序孔完成后方可开始钻孔。
（5）钻孔、裂隙（断层处理部位可根据实际情况确定）均须进行冲洗，待孔口回清水为止，孔内岩屑残留厚度不大于20cm。
冲洗压力为灌浆压力的80%，若该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa。
（6）灌浆前可在各序孔中选取5%的灌浆孔进行简易压水试验，压水试验应在裂隙冲洗后进行，压水试验压力值为该孔段最大压力值的80%，若该值大于1MPa时，采用1MPa。
采用单点法。
压水时间20min，每5min测读一次压入流量，单位吸水率按规范计算。
（7）钻孔时，遇到孔内涌水、漏水、洞穴、塌孔、掉块应详细记录，并及时报告监理工程师分析钻孔和岩体情况，作出决定后方可进行处理或钻进。
钻孔结束待灌时孔口均应妥善保护，在孔口用木塞塞住以防污物进入。
（8）在岩溶泥质充填物和遇水性能易恶化的岩层中，灌浆前不宜进行裂隙冲洗，但应用高压风枪进行清孔，也不宜做压水试验。
当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束灌浆不足24h时，不得进行裂隙冲洗。
2、洗孔及压水试验
灌浆孔在灌浆前应用压力水进行裂隙冲洗，直到回水清净为止。
冲洗压力为灌浆压力的80%；灌浆前应选取不少于灌浆总孔数5%的灌浆孔进行压水试验，压水压力为灌浆压力的80%。
压入流量的稳定标准：
在稳定的压力下每3min～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，本阶段试验便可结束，取最终值作为计算值。
3、灌浆分序
固结及回填灌浆按环间分序，环内加密的原则进行，环间分为两个次序，单排孔为Ⅰ序孔，双排孔为Ⅱ序孔。
4、灌浆方法
1、固结灌浆压力为0.5~0.8MPa，回填灌浆压力为0.3~0.5MPa，灌浆孔和检查孔结束后，采用“纯压式、全孔一次灌浆法”。
灌浆孔相互串浆时，可采用群孔并联灌注，孔数不宜多于3个，并应控制压力，防止混凝土面或岩石面抬动。
2、灌浆应尽快达到设计压力，但注入率大时应分级升压，严禁低压灌浆高压结束。
3、灌浆时，灌段在达到最大压力前，使用压力应严格遵守根据该段注入率而定的原则。
灌浆压力和注入率的相应关系按表4-3-1控制；
表4-3-1灌浆压力和注入率相应关系表
P最大灌浆压力（MPa）
0.5
0.8
1.0
≥2.0
灌段注入率（L/min）
≥50
30
20
10
4、固结灌浆浆液应由稀至浓逐级变换，水灰比暂按2:
1、1:
1、0.8:
1、0.5:
1四个比级，从水灰比2:
1开始灌。
回填灌浆浆液水灰比为0.5:
1。
5、浆液制备
灌浆材料采用P.O42.5水泥，水泥细度宜为通过80um方孔筛的筛余量不大于5%，浆液采用ZJ-800型高速制浆机制备。
要求如下：
①浆液配比经试验确定，经监理工程师审批后用于施工；②浆液纯拌和时间不小于30s；③浆液自制备至用完时间不大于4h；④炎热季节施工采取防晒及降温措施，浆液温度保持在5～40℃。
6、变桨标准
灌浆浆液应由稀至浓逐级变换。
浆液水灰比可采用2:
1、1:
1、0.8:
1、0.5:
1，在灌浆过程中变换浆液的浓度应遵循如下原则：
1、当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。
2、当某级浆液注入量已达200L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，浆液可加农一级。
3、当注入率大于30L/min时，可根据具体实际情况越级变浓灌注。
7、灌浆结束标准
固结灌浆结束条件：
在规定压力下，当注入率≤1L/min时，继续灌注30min，灌浆工作即可结束。
回填灌浆，在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注10min即可结束。
8、封孔
1、固结灌浆采用孔内循环法，全孔灌浆结束后及时封孔，及时排除孔内稀浆，使全孔封闭密实；全孔灌浆完毕后，先采用导管注浆法将孔内余浆置换为水灰比0.5:
1的浓浆，而后将灌浆塞塞在孔口，继续使用这种浆液进行纯压式灌浆封孔。
封孔灌浆压力采用1～1.5MPa，灌浆持续时间不小于1h。
2、封孔时如出现较大注入率（如大于1L/min），应按照正常灌浆过程灌浆，直至达到要求的结束条件，如封孔前孔口仍有用水或渗水，则应适当延长封孔灌浆时间，或采取闭浆措施。
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，应采用导管注浆管进行封孔；小于3m时，可使用干硬性水泥砂浆人工封填、捣实，孔口压抹齐平。
7.3特殊情况处理
1、冒浆
灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，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、待凝等方法进行处理。
2、串浆
灌浆过程中如发现串浆时，宜采用下述方法处理：
（1）如被串孔正在钻进，应立即停钻。
（2）串浆量不大于1L／min时，可在被串孔内通入水流。
（3）串浆量较大，尽可能与被串孔同时灌注，但应注意控制灌浆压力，防止岩体及混凝土抬动；当无条件同时灌注时，应封堵被串孔，先对灌浆孔继续灌注至灌浆结束，然后立即扫开被串孔洗净再行灌注。
3、灌浆中断
灌浆中断时应立即采取措施排除故障，尽快恢复灌浆。
若中断时间超过30分钟，应设法冲洗钻孔，如冲洗无效，则应扫孔重灌。
恢复灌浆后，开始应使用中断前的水灰比，如吸浆量相似或略有减少，则应逐渐加浓浆液，直至灌浆结束。
如吸浆量较中断前减少很多，且在很短时间内停止吸浆，则认为该灌浆段不合格。
4、孔口涌水
孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况可采用下述措施进行处理：
灌浆结束后屏浆时间不小于2小时。
待凝时间不得小于48小时。
必要时可在浆液中掺加速凝剂。
8灌浆质量检查
固结灌浆：
1、灌浆质量检查：
采用钻孔压水试验的检测方法或测量岩体弹性波波速的方法。
2、检查时间：
压水试验工作应在该部位灌浆结束3天（有条件时为7天）后进行；测量岩体波速的工作应在该部位灌浆结束14天后进行。
3、检查孔的布置，由监理、设计、承包商根据灌浆资料、施工情况、工程部位的重要性确定。
其数量：
压水试验孔为灌浆孔数的5%；测量岩体波速孔为灌浆孔数的3%。
检查孔的孔径应≥75mm。
4、检查孔的钻孔、取芯、压水试验一律按地质勘探标准进行。
5、检查孔的压水试验，压水试验压力为该孔段最大灌浆压力的80%，采用单点法。
压水检查孔的标准为q≤3Lu，其试段合格率应在85%以上，不合格试段的指标不超过规定值的150%，且不集中，灌浆质量可评为合格。
6、灌浆后的岩体纵波波速标准：
基础应≥4000m/s，其测值合格率应在85%以上，
不合格测值不超过规定值的3%，且不集中，灌浆质量可评为合格。
经检查合格的检查孔，当设计需要作为观测孔使用时，必须妥善保护，其余均需按灌浆孔要求进行灌浆封堵。
回填灌浆：
1、回填灌浆质量检查采用单孔注浆试验的检查方法，在检查部位回填灌浆结束7d或28d后进行。
检查孔应布置在顶拱中心线、脱空较大、串浆孔集中及灌浆情况异常的部位，孔深应穿透衬砌深入围岩10cm，每12m布置1个检查孔。
2、单孔注浆试验检查合格标准：
向检查孔内注入水灰比为2:
1的水泥浆，压力与灌浆压力相同，初始10min内注入浆液量不大于10L，认为合格。
3、检查孔及芯样检查合格标准：
探测钻孔及观察岩芯，浆液结石充填饱满密室满足设计要求为合格。
9试验成果分析整理
1、成果报送
在灌浆试验结束后，必须及时整理资料，并呈报试验成果给监理工程师，确保现场尽快投入生产，具体需整理的资料如下：
（1）灌浆过程中记录员应按部位、孔号、孔序、类别、灌浆情况详细记录。
灌浆过程中，一般为5min记录一次，各种记录要填写清楚、完整、真实，不允许涂改记录，技术负责人要审查签字。
（2）灌浆结束后，应提交下资料：
①原始记录
A．钻孔、冲洗、压水试验、制浆、灌浆记录等，还包括：
钻孔孔斜情况及孔斜投影图，取芯钻孔柱状图，检查孔压水试验成果一览表，灌浆材料及制浆质量检验成果等；
B．终孔验收等；
②成果资料
A．灌浆成果一览表及灌浆分序统计表；
B．检查孔成果一览表及岩芯柱状图；
C．帷幕灌浆孔平面布置图及灌浆综合剖面图（包括检查孔）；
D．各次序孔透水率频率曲线和频率累计曲线图，各次序孔单位注灰量频率曲线和频率累计曲线图等；
E．灌浆材料检验材料；
F．工程照片和岩芯实物。
G．灌浆效果评价。
10资源配置
1、人员配置见图表2。
图表2人员配置表
序号
工种
人员编制
主要职责
1
管理人员
1
管理整个灌浆试验项目
2
技术人员
1
负责试验中的技术问题
3
质安人员
2
负责试验过程中的质量和安全
4
钻灌人员
8
钻灌工作
5
辅助作业人员
10
配合工种
2、施工机械设备配置见图表3。
图表3施工机械设备表
设备名称
规格型号
数量
设备名称
规格型号
数量
手风钻
YT28
2
浆液输送泵
SGB15-6.3
1
注浆泵
3SNS
1
测斜仪
KXP-I
1
高速制浆机
ZJ-400
1
空压机
4m3
2
灌浆自动记录仪
1
搅拌机
JJS-2B200L
1
储浆桶
1000L
1
11质量保证体措施
（1）建立质量保证体系和健全的质量机构。
班组设兼职质检员，作业队设专职质检员，全面负责施工质量的监督、检查及控制。
（2）按照质量体系文件建立程序化的质量保证制度并有效实施，确保施工全过程，尤其是关键工序和特殊过程始终处于有效控制之中，以预防不合格品的产生。
（3）实行验收“三检制”。
在施工过程中，对各道生产工序由机组自检，自检合格后经现场值班技术员进行复检，复检合格后由质检员会同监理工程师进行终检。
关键工序需由监理工程师验收并签发合格证后方可转入下道工序。
（4）建立严格的质量管理制度，实行质量目标管理，并将质量目标分解到各级质检机构，落实责任和权限。
（5）加强质量教育，实行“质量奖惩制度”，使全体参加试验人员自觉关心、严格执行、热心参与质量管理活动。
（6）开工前，结合工程情况和施工技术要求，对施工人员进行全面的技术交底，并根据工种进行针对性的培训，使各岗位操作人员，尤其是关键岗位，掌握本工程的设计要求和技术细则。
（7）严格控制灌浆材料的质量，确保进入现场的物资是符合工程要求的合格产品。
（8）钻孔、压力冲洗和灌浆过程中，应注意观测，若发现异常应立即采取处理措施，并及时上报。
12安全生产保证措施
（1）建立安全管理机构，制订并落实安全生产责任制。
认真贯彻“安全第一，预防为主”生产方针，奉行人人懂安全，讲安全，保安全的施工环境。
（2）制定有效的安全措施，分别制订各作业区和生活区的安全规则，实行安全目标管理，并将目标分解的各个部门和生产机组。
（3）作业队设专职安全员，全面负责现场施工的管理、检查和控制。
各生产机组设兼职安全员，监督相关岗位的安全技术操作规程，安全责任制的落实。
（4）坚持开展安全生产宣传教育活动，定期检查安全设施配置情况和安全目标的实现情况，兑现安全奖惩办法。
（5）各施工现场和辅助作业区，按有关法规、制度和规定配备必须的防护栏、劳保用具、信号与标志防触电装置和充足照明。
13文明施工管理
（1）施工器具摆放整齐，有序。
（2）施工管线布置合理紧凑，不得影响其他作业。
（3）施工所产生的废弃水泥浆必须接设排污管道，及时清除在工作面内的施工垃圾，以保持工作面的清洁。
（4）施工面工作面危险源处树立醒目的警戒牌，并设置防护栏杆，做好安全防护。
（5）作业面完工后及时作到“工完、料尽、场地清”，达到文明施工要求。
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