帷幕灌浆试验方案.docx

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帷幕灌浆试验方案

大坝帷幕灌浆试验方案

1.工程概况

核桃冲水库位于珠江水系南盘江流域龙珠河左岸一级支流矣那冲河中段，地处云南省玉溪市华宁县宁州街道办境内。

坝址坐标东经102°58′41″，北纬24°15′57″。

坝址以上控制流域径流面积8.05km2，多年平均径流量317.98万m3，坝址距离华宁县城约18km，距玉溪市政府驻地71km，距省会昆明公路里程162km。

水库总库容275.6万m3，兴利库容206.6万m3。

坝高65.6m，工程规模为小

（一）型，工程等别为Ⅳ等。

根据实际调查分析，确定核桃冲水库的工程开发的主要任务是农村人畜饮水和农业灌溉。

水库建成后，每年可供水289.8万m3。

其中下游农业灌溉供水254.7万m3，灌溉面积1.54万亩，农村人畜饮水35.1万m3，可解决人口0.52万人及牲蓄1.22万头的饮水问题。

核桃冲水库由枢纽工程、引水工程及渠道工程三部分组成。

枢纽工程由石碴料坝、溢洪道、输水（兼导流）隧洞组成，引水工程由水库坝址上游的引水一区、引水二区、引水三区三部分组成，渠道工程由总干渠及左干渠组成。

水库枢纽工程主要建筑物拦河石碴料坝按4级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计。

取水口主要建筑物取水坝按4级建筑物设计，渠道工程主要建筑物明渠、渡槽、倒虹吸等按5级建筑物设计，次要建筑物按5级设计。

本工程建设内容为新建核桃冲水库,其中帷幕灌浆分为三个部分，左岸延长段0+000～0+060.12，长60.12m，坝体段0+000～0+236，长236m；右岸延长0+236～0+283，长47.0m，合计灌浆轴线长343.12m。

帷幕灌浆单排孔布置，孔距1.5m,分I、Ⅱ、Ⅲ序施工。

1.1地质概况

核桃冲水库库盆为狭长河谷地形，库区四周均有地形分水岭环绕，两岸山体宽厚，右岸有核桃冲低邻谷存在。

1.1.1地层情况

根据大坝基础开挖揭露的地层为泥盆系中统（D2）及下统（D1）地层，按基本岩性组合及工程特性坝基岩性分为三层。

D2：

灰黄色中层泥灰岩，白云质灰岩互层。

D13：

紫经红色中层泥质粉砂岩夹泥灰岩。

D12：

灰白色中层砂质灰岩，砂岩。

断层物质：

以断层角砾为主。

1.1.2地质构造

褶皱：

坝轴线下游发育有一倾伏背斜，其走向近东向西，与河道走向近垂直，右岸翘起，左岸下倾。

右岸岩层产状较陡。

倾角300－500,左岸岩层产状较缓，倾角10°-20°，核部地层为灰白色中层砂质灰岩、砂岩（D21）。

两翼地层为紫红色中层泥质粉砂岩夹泥灰岩（D31）和灰黄色中层泥灰岩、白云质灰岩互层（D2）。

断层：

大坝右岸上游坡发育有一逆断层（f1），断层物质以断层角砾为主，下盘岩层产状78°∠50°，上盘岩层产状327°∠15°，断层面有水渗出。

其余结构面主要以层面发育为主，受构造及风化等因素的影响坝壳范围强风化岩体呈碎裂～碎裂镶嵌结构，断层高程顺延至坝轴1810.0左右。

1.1.3水文地质

河床存在积水，左岸上游岸坡泥质粉砂岩与泥灰岩接触面有线状水流溢出，断层f1下盘有渗水现象。

坝肩部位岩体无水流溢出，岩体干燥。

坝基岩体透水性中等，两岸地下水位高于河床，向河床排泄。

1.2灌浆设计要求

根据现场揭露的地质情况结合设计所提供的前期勘察地质情况，经业主、监理、设计、施工方共同研究决定在盖板左岸0+000～0+015为第一试验区，河床段0+104～0+118为第二实验区，右岸0+156～0+168为第三试验区。

（1）帷幕灌浆施工前，应根据地形、地质条件选择有代表性的Ⅰ序孔作先导孔补充勘探并宜进行灌前稳定地下水位观测，所选择的先导孔应报监理工程师批准，并及时汇报监测结果。

（2）灌浆材料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥；

（3）灌浆必须同时具备以下条件才能施工：

①盖板混凝土应达到50%设计强度后，方可开始钻孔灌浆施工。

②抬动变形观测装置安装完毕且能进行正常观测工作

③先导孔取芯应按有关取芯要求作业，确保岩芯获得率和采取率，并为地质素描提供必要的条件。

2.试验主要依据及标准

⑴《通用硅酸盐水泥》（GB175——2007）；

⑵《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31——2003）

⑶《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62——2014）；

⑷《水利水电工程施工质量评定规程》（SL176-2007）；

3.帷幕灌浆试验方案

3.1帷幕灌浆试验的目的

为了使华宁县核桃冲水库大坝灌浆工程帷幕灌浆设计和施工更符合实际情况，布置更合理，在初步拟定的设计基础上，通过灌浆试验，以试验所得的成果作为基础灌浆,设计施工的主要参考资料。

3.2灌浆试验的任务

⑴论证核桃冲水库大坝灌浆工程帷幕灌浆在技术上的可行性，效果上可靠性。

⑵推荐合理的施工程序，良好的施工工艺，合宜的灌浆材料和最优的浆液配合比。

⑶提供有关灌浆技术参数，如孔距﹑孔深﹑选定灌浆压力，初步确定灌浆材料耗用量，提出灌浆设备意见及编制基础灌浆设计和施工技术要求文件的依据。

4.施工布置

4.1制浆系统

（1）根据现场地形条件，拟在大坝下游空地布置集中制浆站。

集中制浆系统分别布置有水泥平台约100m2（可存放200t）、ZJ-800高速搅拌机1台、JJS-2搅拌机1台、3SNS浆泵1台；在河床1790高程平台以设JJS-2搅拌机2台，3SNS浆泵2台。

（2）制浆站用Φ50mm架管搭设，上铺5cm厚的木板，四周围彩条布，顶部盖石棉瓦。

（3）钻孔、灌浆及排水施工通道采用各部位开挖施工时的通道。

（4）在岸0-005位置布置10t卷扬机1台，以保证钻机在左坝坡安全上下。

河床0+100（高程1790）位置布置10t卷扬机1台，以保证钻机在右坝坡安全上下。

4.2施工用风、水、电

施工用风：

采用电动移动式空压机进行供风。

施工用水：

从河床靠上游挖集水坑抽引至各施工现场。

施工用电：

从配电箱低压端接至工作面。

4.3排水、排污

及时清理灌浆施工产生的废水、废浆液，保持工作面整洁。

工作面设排污沟和集水坑（井）,淤积物用人工装编织袋搬出，弃至1#渣场。

在集中制浆站附近和施工现场分别设置临时集水排污池，将工作面污水集中进行净化处理后排放。

4.4施工通讯

钻孔、灌浆施工过程中通讯采用对讲机或手机。

5.帷幕灌浆试验

本工程帷幕灌浆试验采用XY-150地质回转钻机分段钻进成孔，灌浆设备采用3SNS灌浆泵，灌浆方式采用孔内循环自上而下分段灌浆的方法进行施灌。

5.1抬动变形观测

（1）抬动观测孔孔径为φ76mm，采用XY-150型地质钻机配金刚石钻头钻孔，在灌浆试验区内布置1个钻孔，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，抬动变形允许值按照200μm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。

灌浆工作结束后，按帷幕灌浆要求进行抬动观测孔的灌浆回填。

5.2钻孔工艺流程

现场作业准备→孔位测量放样→钻机安装定位→开孔→埋设孔口管→钻进→取芯冲洗→终孔验收

5.3钻灌施工顺序

5.3.1各类钻孔施工控制顺序为：

抬动观测孔、先导孔、帷幕灌浆Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、质量检测孔。

帷幕灌浆钻孔采用按序加密、全孔分段钻灌的原则进行。

5.3.2同一排相邻的两个序孔之间，钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。

5.4钻孔

5.4.1钻具

采用XY-150地质回转钻机分段钻进成孔。

5.4.2钻孔平面位置

按《拦河坝帷幕灌浆布置图》（HN-HTC-JS-SG-DB-23）设计图纸施放孔位，并在实地注明各孔序号与孔号。

放样时应进行旁站监理，以保证灌浆孔位的准确性。

孔位偏差不得大于10cm，实际孔位、孔深应有记录。

5.4.3钻孔孔径

帷幕灌浆孔开口孔径为91mm，先导孔孔径76mm,终孔孔径不小于56mm,检查孔孔径76mm,其它一般灌浆孔孔径亦为76mm。

先导孔、检查孔孔径应满足获取岩芯和孔内试验检测的要求。

5.4.4钻孔孔深

⑴达到设计图纸或通知、文件规定的底线高程。

不小于设计孔深（5m）。

⑵大坝枢纽终孔段连续2段基岩透水率q≦5Lu，否则应自动分段加深钻灌至同时满足上述两标准为止。

⑶终孔段遇性状较差，或其它地质构造时，应加深钻孔至穿过该地质构造5m以上。

5.4.5钻孔分段

原设计为：

宜采用“3、2、3”或“2、3、2”，本工程采用“2、3、2”，第四段及以下各段一般为5m。

5.4.6钻孔孔斜

⑴孔斜值应控制在允许范围内。

垂直孔或顶角小于5°的钻孔，其孔底偏差不得大于表5-1的规定。

顶角大于5°的斜孔，其方位角偏差不得大于5°，孔底偏差不得大于表7-1的规定控制。

为保证孔向正确，应埋设孔口管，孔口管的方向必须符合设计要求。

⑵钻孔过程中应每10m进行一次孔斜测量，尤其应控制上部20m范围内的钻孔偏差。

当发现孔斜偏差值超过表5-1的规定时，应及时采取纠偏等补救措施进行处理。

处理无效时，应及时报告监理及设计提出处理措施。

钻孔孔斜测量成果应反映在钻孔综合成果表中。

表5-1钻孔孔底最大允许偏差值

孔深（m）

20

30

40

50

60

大于60

允许偏差值（m）

0.25

0.5

0.8

1.15

1.5

不大于孔距

5.4.7钻孔取芯

有取芯要求的钻孔必须采取岩芯。

岩芯应统一编号，及时填写岩芯牌并装箱，妥善保存。

对岩芯要求进行描述，并绘制钻孔柱状图。

特殊地段的岩芯需摄影存档，对有水泥结石的检查孔和有特殊要求的岩芯应长期保留，竣工验收后移交业主。

此外：

先导孔每段灌浆前和检查孔每段压水前采用孔内电视辅助手段进行岩层查看。

5.4.8钻孔特殊处理

钻孔穿过松软岩层或遇有塌孔掉块时，应先进行灌浆处理，然后再继续钻进；如果发现集中漏水，应立即停钻，查明漏水部位、原因，处理后再进行钻进。

5.4.9特殊记录

钻孔过程中，当遇到孔内涌水、孔段漏水、卡钻、钻进突然加快、岩性变化等情况时，应做好详细记录，并及时向监理工程师报告商榷处理意见。

监理工程师对终孔检查验收时，钻孔指标必须满足设计要求，有完整的钻孔原始记录。

对于取芯钻孔（先导孔、检查孔），应及时完成岩芯的编写和其他相关资料，在必要时出示保存完整的岩芯影像资料。

5.4.10孔口保护

钻孔结束后，应及时将孔冲洗干净，并做好孔口保护直至灌浆完成。

5.5钻孔冲洗质量控制

5.5.1灌浆前应对孔进行冲洗减少孔内的沉积物，以提高灌浆效果。

5.5.2钻孔冲洗的方法为：

每段钻孔结束后，应立即用水将孔内岩粉、石屑等物冲出，直至回水澄清10min后结束，钻孔冲洗后孔底残留物厚不得大于20cm。

5.5.3冲洗压力

⑴水压：

一般采用80%的灌浆压力，但若该值大于1MPa时，采用1MPa。

5.5.4裂隙冲洗结束标准

⑴裂隙冲洗要求至回水澄清后10min为止，且总的冲洗时间要求单孔不少于30min，串通孔不少于2h。

⑵对断裂构造、岩脉、裂隙发育等地质缺陷部位，裂隙冲洗回水难以澄清，冲洗时间达2h以上的可结束冲洗。

5.5.5裂隙冲洗应注意的事项

⑴当临近的灌浆孔正在灌浆或灌浆结束不足2h时，不得进行裂隙冲洗。

⑵岩溶、断层、大型破碎带、软弱夹层等地质条件复杂地区，一级设计有专门要求的地段的裂隙冲洗，应按设计要求进行或通过现场试验确定。

对遇水后性能易恶化的地层，可不进行裂隙冲洗和简易压水，也宜少做或不做压水试验。

5.6压水试验

先导孔自上而下分段进行压水试验。

5.6.1压水试验应分段进行，帷幕灌浆先导孔及质量检查孔的压水试验采用单点法，特殊部位采用五点法，一般灌浆孔各灌浆段的压水试验采用简易压水法。

5.6.2压水试验应在钻孔冲洗后24h内进行，否则灌浆前应重新进行孔内冲洗。

5.6.3压水试验压力（压力表控制压力）按表5-2控制。

表5-2帷幕灌浆压水试验采用压力单位：

MPa

钻孔类别

第1、2、3、4段

第5段及以下各段

灌前压水试验

坝高大于30m部位的帷幕灌浆孔

该段灌浆压力的80%且≦1.0

1.0

灌后检查孔压水试验

坝高大于70m部位的帷幕灌浆孔

该段灌浆压力的80%且≦1.0

1.0

压水试验采用压力可通过与现场监理工程师、业主及设计协商批准后方能实施。

5.6.4压水试验稳定标准

⑴单点法及五点法压水试验。

在稳定压力下，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，即可结束，取最终值作为计算透水率q值的计算值。

⑵简易压水试验。

在稳定压力下，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。

5.6.5地下水位观测稳定标准

根据地形、地质条件，宜选择有代表性的先导孔进行灌前稳定地下水位观测，作为计算压力起算零线的依据。

地下水位观测稳定标准：

每5min测读一次地下水位，当水位升降速度连续两次均小于5cm/min时，可认为稳定，以最后观测值作为地下水位值。

5.7灌浆施工

⑴灌浆过程中，灌浆压力或注入量突然改变较大时，应立即查明原因，采取措施处理。

⑵灌浆过程中，当发现回浆失水变浓（回浓一个比级）时，应换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min,但总的灌浆时间不少于120min可停止灌注。

⑶灌浆过程中，如发现冒浆、漏浆时，根据具体情况可采取嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌注等方法处理。

根据各段压水透水率值决定该孔段的开灌水灰比，我方试验段灌浆拟采取以下进行灌浆：

表5-5透水率与开灌水灰比关系表

透水率（Lu）

≥50

25~50

10~25

﹤10

开灌水灰比

0.5:

1

1:

1

2:

1

3:

1

若灌浆时出现冒浆、漏浆时，根据现场情况采用嵌缝（用棉纱加水玻璃）、表面封堵（水玻璃、速凝剂和干灰进行搅拌）、低压、浓浆、限流（为了防止抬动及浆液的浪费我方建议限流在中等注入率30L/min左右）、间歇、待凝等方法进行处理。

如采取相关措施后外漏明显减小，灌浆压力继续上升，且上升明显，按设计要求灌浆结束。

若灌浆外漏较大且采取相关措施后外漏量仍无明显减小时，灌浆量达到3.0T后（外漏点返浓浆）进行待凝处理，待凝时间为8h-12h，（浆液试验数据：

0.5:

1的浆液凝固时间为4小时25分）。

灌浆过程中出现串浆时，需将串浆孔阻塞，待灌浆孔灌浆结束后在进行扫孔、冲洗，然后继续钻进灌浆。

若注入率不大，且串浆孔具备灌浆条件，可一泵一孔同时灌浆。

灌浆过程中出现孔内吸浆量大但无外漏时，我方建议:

首先根据灌前压水的透水率采用适合的开灌水灰比，在灌浆过程中采取低压、浓浆、限流、间歇、加浓浆液（0.5：

1浓浆中加入干灰）,措施进行处理，如采取了各种相关措施后：

压力上升，流量下降则继续灌注直至达到设计结束要求；如压力及流量无明显变化，在灌浆量达到3.0T后采取待凝措施，待凝时间18h-24h；也可根据现场情况确定。

复灌时，采取不进行压水试验，只进行洗孔作业，以免将孔内裂隙再次击穿。

一般采用浓浆开灌，再次出现吸浆量大无压力无回浆等情况，主要采取浓浆及掺外加剂进行灌注。

若仍无法达到结束标准则灌注3.0T后待凝，待凝时间为24h。

孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前测记涌水压力及流量，灌浆结束压力应加上涌水压力。

灌浆结束后采取闭浆措施。

灌浆量大无法结束的采取灌注浓浆、速凝浆液等措施，在灌浆量达到3.0T后进行待凝处理。

灌浆复灌时，以该段前一次灌浆的最大压力50%开灌，逐级升压，若需调整待凝水泥量，现场四方共同商议确认。

6.施工质量检查

每个帷幕灌浆单元施工完毕后，按规定时间分别进行灌浆质量检查。

7.灌浆试验施工主要机械设备

表7-1钻孔和灌浆主要施工设备表

序号

设备各称

型号规格

数量

备注

1

高速搅拌机

ZJ-800

1台

2

低速搅拌机

JJS-2

3台

3

地质回转钻机

XY-150

8台

4

灌浆泵

3SNS

3台

5

灌浆自动记录仪

LHGY-3000

1台

6

潜水泵

25KW

2台

7

污水泵

WQ50-11-4

2台

8

自卸汽车

5t

2辆

9

空压机

12m3

2台

10

卷扬机

10t

2台

8.附件

大坝帷幕灌浆试验孔位平面布置图