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固结灌浆试验大纲
固结灌浆试验大纲
1概述
1.1试验目的
根据设计要求,需对导流洞固结灌浆进行生产性试验,以进一步验证固结灌浆拟定的相关参数、工艺的可行性、合理性,根据导流洞前期开挖揭示的地质情况及关键部位特性,本试验部位选择在1#导流洞堵头段桩号0+938.265~0+957.015,先施工边排,后施工中间排加密排,遵循环间分序环内加密原则。
1.2灌浆试验主要工程量
堵头段灌浆试验现场钻孔灌浆施工的主要工程量见表1-1。
说明:
工程量表中灌入干灰量为预估灌入量。
1.3施工依据
(1)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001;
(2)《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99;
(3)《水利水电工程钻孔压水试验工程》SL25-99;
(4)《1#、2#导流洞洞身灌浆施工技术要求》;
(5)《1#、2#导流洞洞身结构布置图1~9/9》
(6)《水利水电工程物探规程》DL/T5010-92;
(7)《水利水电工程钻探规程》DL/T5013-92;
(8)《通用硅酸盐水泥》GB175-2007;
(9)本工程设计文件、业主和监理人指示等。
2试验准备
2.1施工用风、水、电
固结灌浆试验施工采用水管φ40mm供水;空压机主电缆采用3×90+1×35铠装铜芯电缆;钻机、灌浆泵及其他用电采用3×25+1×16铜芯电缆,从洞外引致试验施工部位。
2.2制浆系统
(1)浆液供应采用集中制浆站供浆方式,采用ZJ400高速搅拌机拌制水灰比为0.5:
1的标准浆液,然后通过输浆泵和专用管路(φ25mm)送至现场,现场根据灌浆需求,通过电话联系供浆,制浆站就近设置在堵头段靠上游端头。
(2)制浆时,固相材料采用重量称量法,误差小于3%。
(3)采用高速搅拌机搅制普通浆液,搅拌时间不少于30s。
输浆流速控制在1.4~2.0m/s,制浆站及灌浆点采用BZC-2.5型泥浆比重称测量浆液密度测量浆液密度,并根据灌浆试验需要配制水灰比。
(4)浆液在使用前应过筛,从制备至用完的时间不大宜小于2h;拌制细水泥浆液和稳定浆液,采用高速搅拌机和掺入减水剂,浆液自制备至用完时间小于2h。
浆液温度保持在5℃~40℃范围。
2.3废渣废水处理
在试验区下部设一道水泥砂浆拦污埂,埂高1.0m,施工产生的废水、废浆和岩粉等通过地表拦污埂引至集水坑,经沉淀后,排至监理人指定地方,废渣清理后运至指定堆渣场。
2.4嵌缝堵漏措施
固结灌浆开始前,先对试验区进行检查,清理裂隙,针对不同的裂隙形式研究不同的嵌缝堵漏措施,便于指导后期生产。
在钻孔冲洗、压水试验、灌浆过程中,对地表冒水、漏浆部位应及时封堵,并在封堵后重新进行压水试验,作为压水试验值。
必要时,可顺裂隙凿槽封堵。
3灌浆材料及浆液试验
3.1水泥
(1)试验灌浆用水泥采用P.O42.5普硅水泥。
(2)灌浆水泥细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不超过5%,性能须满足GB175-1999标准的有关要求。
(3)灌浆时尽量使用同一品种、同一强度等级的水泥。
同一灌浆孔不使用不同厂家、不同品种、不同强度等级的水泥。
(4)灌浆用的水泥必须保持新鲜,不使用受潮结块的水泥,不使用出厂期超过三个月的水泥。
3.2水
灌浆用水符合拌制水工混凝土用水要求,并满足JGJ63—89第3.0.4条的规定,拌浆用水的温度不得高于40℃。
3.3掺合料
经监理工程师批准,可在水泥浆液中掺入砂、粉煤灰和水玻璃等掺合料。
各种掺合料质量应符合DL/T5148-2001第5.1.6条规定,其掺入量通过试验确定,试验成果报送监理工程师,经监理工程师批准后使用。
3.4外加剂
各种外加剂(速凝剂、减水剂或其它外加剂)的质量应符合DL/T5148-2001第5.1.6条规定,其最优掺加量应通过室内试验和现场灌浆试验确定,试验成果应报送监理工程师,并经监理工程师批准后方可使用。
所有能溶于水的外加剂应以水溶液状态加入。
3.5浆液试验
(1)按照监理工程师指示对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验:
1)浆液配制程序及拌制时间:
试验确定不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液加料顺序及搅拌时间。
根据浆液配合比试验结果及技术经济分析,提出适用于本工程帷幕灌浆的浆液配比。
初拟进行水泥净浆配比室内试验,浆液水灰比为2:
1、1:
1、0.8:
1、0.5:
1四个比级,掺合料和外加剂的掺量应在该产品最佳掺量范围内选取。
2)浆液密度(比重)测定:
在灌浆试验过程中,通过测定浆液比重绘制比重与水灰比的关系曲线,以检验浆液的水灰比。
3)浆液流动性或流变参数:
浆液的粘度一般采用漏斗粘度计测定,确定浆液的水灰比与相应的流动性间的关系。
4)浆液的沉淀稳定性;用标准的测量量杯,对不同水灰比的浆液进行试验。
测定所析出水的体积(V1)与浆液体积(V)按照α=(V1/V)×100%和结石率=1-α计算出不同的析水率和结石率,并作出水泥浆的全析水时间与析水值关系图,从而掌握不同品种水泥,不同水灰比浆液的稳定性。
5)浆液的凝结时间,包括初凝或终凝时间:
由高速搅拌机配制0.5:
1浆液,测试浆液的凝胶时间。
采用GB175-1999规定的检验方法进行测定。
6)浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性:
由高速搅拌机配制0.5:
1浆液,参照混凝土强度试验方法进行试验。
按照配合比制成的浆液,盛于试模中进行养护,析水完成后,进行各龄期(3、7、28d等)的强度和弹性模量试验。
7)掺合料和外加剂试验:
在进行浆液性能试验的同时,对拟掺用的掺合料和外加剂配合水泥浆进行一些相关试验,确定掺量和适宜性。
8)速凝堵漏材料试验:
试验用于基岩表层快速封堵裂隙的堵漏材料,最好采用粉状材料。
要求强度与水泥标号相适应,遇水3~5分钟凝固。
(2)通过浆液试验选择用于现场灌浆试验的浆液水灰比及掺合料、外加剂等的品种和掺量。
并将试验结果报送监理工程师。
4抬动变形观测
(1)抬动观测孔孔径为φ75mm,孔深为3.0m,孔向为垂直建基面方向。
采用XY-2PC型地质钻机配金刚石钻头钻孔或冲击钻孔,并安装抬动变形观测装置,在压水、冲洗、灌浆的升压过程中,监测基岩抬动变形情况,收集压力与抬动变形的对应关系和压力与注入量的关系,注入量与抬动变形的关系,以进一步验证灌浆压力和升压程序及灌浆注入量的控制方法。
抬动观测装置结构见附图《抬动观测装置示意图》。
(2)设有抬动变形观测部位,在观测孔临近20~30m范围的灌浆孔段在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中均进行观测,并将观测成果报监理人审查。
(3)抬动变形允许值按照200μm进行控制。
(4)派专人进行抬动变形观测并作记录,在裂隙冲洗、压水试验及灌浆等作业过程中,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。
如施工中发现超过规定的允许值,立即停止施工,报告监理研究处理措施。
(5)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。
(6)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。
(7)灌浆工作结束后,按固结灌浆Ⅱ序孔要求进行抬动观测孔的灌浆回填。
5固结灌浆试验施工
5.1一般规定
(1)固结灌浆开始前,会同设计、监理对试验区进行检查,灌浆前清理裂隙,用快速水泥封堵指定的基岩表面裂隙。
(2)试验区30m范围以内不得进行爆破作业。
(3)施工程序按照:
抬动观测孔、物探测试孔钻孔与测试(含钻孔静弹模测试)、固结灌浆Ⅰ、Ⅱ序孔分序钻孔、压水、灌浆、压水质量检查孔试验。
(4)在试验区下部设一道水泥砂浆拦污埂,埂高1.0m;施工产生的废水、废浆和岩粉等通过拦污埂引至集水坑,经沉淀后,抽排至监理人指定地方,废渣清理后运至指定堆渣场。
5.2钻孔
(1)自上而下方法施工时第一段段长为2.0m,第二段为3.0m,第三段及以后各段不大于6m,小于6m孔段可一次灌注,钻孔的具体布置及设计孔深见附图。
(2)固结灌浆所有钻孔采用风动钻机结合XY-2PC地质钻机钻进,钻孔的孔径为Φ38~76mm,质量检查孔孔径为Φ56mm。
(3)钻孔孔位严格按施工图纸的要求进行施工,开孔孔位偏差不大于10cm,孔底偏差不大于1/40孔深,钻孔方向为垂直建基面方向,在钻孔过程中,应将钻具调整与接触面垂直,并将钻机稳定牢固。
若发现孔斜超过允许值,及时纠偏。
5.3钻孔冲洗
(1)钻孔冲洗:
一般采用钻杆通入大流量水流,从孔底向孔外冲洗的方法进行钻孔冲洗。
钻孔冲洗应冲至回水澄清后10min结束,串通孔及断层破碎带等裂隙冲洗如达不到回水澄清要求时,总时间不少于0.5h。
经冲洗后,孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。
(2)固结灌浆前应进行钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验,裂隙冲洗结合简易压水同时作。
(3)灌浆孔(段)裂隙冲洗后,立即连续进行压水、灌浆作业,因故中断时间间隔超过24h者,在灌浆前重新进行裂隙冲洗。
5.4压水试验
(1)灌前取总孔数的5%做单点法压水试验,了解其透水率及岩性可灌性,压力为灌浆压力的80%,该值若大于1.0MPa时,采用1.0MPa;压水20min,每3~5min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。
单点法压水试验按DL/T5148-2001附录A执行。
(2)在钻孔冲洗和压水试验时,若发现地表冒水,应及时进行嵌缝,并重新进行压水试验。
(3)固结灌浆的检查孔按DL/T5148-2001附录A的规定进行压水试验,检查孔的压水试验压力为最后一序灌浆孔灌浆压力的80%计,且不超过1.0MPa。
5.5灌浆施工
(1)固结灌浆按环间分序环内加密的原则进行。
(2)灌浆方法
1)底板及边墙孔可采用一次造孔置底,自下而上分段,孔内阻塞分段施灌。
末段阻塞器应卡在孔口30cm以内,顶拱固结灌浆孔施工时为防止浆液发生绕渗将表层段裂隙封堵,造成质量事故,采用自孔口向孔内分段造孔灌浆方式施灌。
2)灌浆方法采用三参数大循环方式,采用单孔灌注,当发生串孔且设备能满足施工要求时,采用并联灌注,且孔数不得多于3个,并控制灌浆压力。
(3)灌浆分段
自下而上施灌时第一段5m,孔口段2m,孔口以下不大于6m,终孔段可适当加长,但最大段长不大于6m;采用自上(孔口)而下(孔内)施灌时第一段入岩2m,第二段3m,第三段及以后各段不大于6m。
(4)灌浆压力
1)灌浆压力对应表见表5-1。
2)灌浆在不产生抬动的条件下尽快达到设计压力,但对断裂构造发育、注入率较大的孔段采用分级升压方式逐级升至设计压力,按0.05Mpa分级,每级纯灌时间不少于10min,以防止发生有害抬动。
具体操作时根据压力和注入率的关系(表5-2)进行控制。
如在控制过程中发现无法对应控制,应及时报告监理工程师,并按监理的指示进行处理。
3)串通孔(组)灌浆或多孔并联灌浆时,分别应控制灌浆压力。
4)灌浆严禁超压,防止产生抬动变形,若发现抬动变形达到设计规定值,即立停止施工,及时通知监理工程师,并按监理工程师指令进行处理。
(5)灌浆水灰比及浆液变换
1)灌浆浆液起始采用水灰比:
一序孔1:
1,0.8:
1,0.5:
1;二序孔2:
1,1:
1,0.8:
1,0.5:
1的纯水泥浆灌注,按稀到浓逐级变换的原则进行浆液变换。
2)当灌浆压力保持不变而注入率持续减小时,或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时,不改变水灰比。
3)当某一比级的浆液注入量已达到300L以上,或灌浆时间已达到60min,而灌浆压力或注入率均无显著改变时,换浓一级水灰比浆液灌注;当注入率大于30L/min时,根据施工具体情况并报监理人批准,可越级变浓。
4)当孔段漏水量大于80L/min时,先采用水泥砂浆灌注,起压后采用1:
1纯水泥浆灌注。
(6)灌浆结束标准
在该灌浆段最大设计压力下,注入率不大于1L/mi
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