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观文水库超灌原因分析报告修改1025

观文水库灌浆工程超灌原因

分析报告

宁夏水利水电工程有限公司一标项目部

2019年10月25日

观文水库灌浆工程超灌原因分析

一、概述

观文水库枢纽工程设计有固结灌浆和帷幕灌浆，固结灌浆于2015年11月3日开始，2016年4月1日完成，质量检查全部合格。

帷幕灌浆于2015年11月14日开始，2018年11月21日完成，质量检查全部合格。

经统计，灌浆总量大大超出合同量，主要体现在三方面，一是单耗增加，固结灌浆清单计价单耗为38kg/m，实际灌浆平均单耗为228.66kg/m。

帷幕灌浆清单计价单耗为45kg/m，实际灌浆平均单耗为543.80kg/m，是灌浆量增加的最主要原因；二是孔深的增加，帷幕灌浆孔深共增加了1045.2m，是造成灌浆量增加的次要原因；三是增加了520.4m的灌浆孔。

帷幕灌浆水泥灌注量共计3916.19t，其中，超灌量为3592.12t（以45kg/m为基点计算）。

固结灌浆水泥灌注量共计198.39t，其中，超灌水泥量为165.42t（以38kg/m为基点计算）。

帷幕和固结灌浆超灌量总计3757.54Ｔ。

二、超灌原因分析

超灌原因从灌浆试验及正式灌浆两方面分析。

（一）灌浆试验

帷幕灌浆共布置有3个生产性试验区，分别位于河床段、左岸（23单元）、右岸（4单元）。

1、河床段试验区（13～14单元）

（1）灌浆成果

　①灌浆注入量

河床段试验区布置了2个单元（13、14单元），共20个灌浆孔，完成试验灌浆75267.87kg，各孔水泥注入量情况见下表：

河床段试验区（13、14单元）水泥注入量表

部位

单元

孔号

灌浆深度（m）

总灌注水泥量（kg）

单位注入量（kg/m）

河床区

13

Wx-Ⅲ-62

17.25

2080.59

120.61

Ws-Ⅲ-62

17.50

1701.20

97.21

Wx-Ⅱ-63

17.35

6020.16

346.98

Ws-Ⅱ-63

17.6

6842.18

388.76

Wx-Ⅲ-64

17.5

1400.30

80.02

Ws-Ⅲ-64

17.4

636.36

36.57

Wx-Ⅱ-65

27.6

15892.45

575.81

Ws-Ⅰ-65

17.3

1886.82

109.06

Wx-Ⅲ-66

17.2

2460.59

143.06

Ws-Ⅲ-66

17.05

413.70

24.26

合计

183.75

39334.35

214.06

14

Wx-Ⅱ-67

27.3

7844.90

287.36

Ws-Ⅱ-67

22.4

9141.26

408.09

Wx-Ⅲ-68

17.3

2871.28

165.97

Ws-Ⅲ-68

17.7

1498.35

84.65

Wx-Ⅰ-69

18.4

4014.9

218.20

Ws-Ⅰ-69

17.4

2195.33

126.17

Wx-Ⅲ-70

22.1

4689.49

212.19

Ws-Ⅲ-70

17.4

716.30

41.17

Wx-Ⅱ-71

16.55

2296.71

138.77

Ws-Ⅱ-71

17.0

665.0

39.12

合计

193.55

35933.52

168.95

总计

377.3

75267.87

199.49

②　透水率情况

13单元单孔最小透水率5.86lu为，单孔最大透水率为17.63，平均透水率为9.28lu；14单元单孔最小透水率为6.37lu，单孔最大透水率为15.58lu，平均透水率为10.12lu。

③　孔深变化

当灌浆孔深度达到设计深度后，有部分孔透水率达不到设计≤5lu的要求，按设计要求进行了加深，其中，13单元有1个孔加深，增加了10.6m，14单元有3个孔加深，共增加了21m。

（2）结论

设计提供的孔排、孔距、压力等参数合理，可灌性好。

根据灌浆注入量成果统计看出，各次、排序孔耗灰量呈明显递减趋势，符合水泥灌浆规律，但上游排Ⅱ序孔单位注入量较大，甚至超过上游Ⅰ序孔及下游Ⅱ序孔单位注入量，说明施工区域内裂隙较为发育且裂隙走向异向。

试验情况详细“观文水库枢纽工程帷幕灌浆试验（Ⅰ区）试验报告”。

2、右岸试验区（4单元）

（1）灌浆成果

　①灌浆注入量

右岸试验区布置了1个单元（4单元），共11个灌浆孔，完成试验灌浆426318.67kg，完成增加灌浆44887.8kg。

各孔水泥注入量情况见下表：

右岸试验区（4单元）水泥注入量表

部位

单元

孔号

灌浆深度（m）

总灌注水泥量（kg）

单位注入量（kg/m）

右坝试验区

4

SWx-Ⅰ-17

35.2

37165.40

1055.84

SWs-Ⅰ-17

36.1

35985.13

996.82

SWx-Ⅲ-18

36.9

40572.15

1099.52

SWs-Ⅲ-18

37.6

29108.34

774.16

SWx-Ⅱ-19

38.7

45932.18

1186.88

SWs-Ⅱ-19

38.9

34144.81

877.76

SWx-Ⅲ-20

39.8

42737.36

1073.80

SWs-Ⅲ-20

45.2

43712.79

967.10

SWx-Ⅰ-21

40.0

44533.04

1113.33

SWs-Ⅰ-21

40.9

49360.68

1206.86

SWs-Ⅲ-16

34.32

23066.99

672.12

合计

423.62

426318.67

1006.37

最小单位注入量为774.16kg/m，最大单位注入量为1206.86kg/m，平均单位注入量为1006.37kg/m。

②　透水率情况

试验区11个灌浆孔共做压水试验88段，其中透水率小于5Lu的有13段（其中有11段为灌浆结束段）、5～10Lu占26段、10～100Lu占48段，大于100Lu的1段。

SWx-Ⅰ-17孔（先导）压水试验结果，第一段（0～2.5m）、第二段（2.5～7.5m）吕荣值分别为58.19、38.60；第三段至第六段（7.5～28.5m）吕荣值10.45～12.12；在第七段（28.5～29.5m）吕荣值高达205.04。

第八段（29.5～35.7m）吕荣值为4.34。

其他10个试验孔压水试验透水率基本上也遵循着这个规律。

即上部岩层透水率大，中部趋小，下部岩层局部透水率大。

从先导孔压水试验数据分析，在先导孔下部28.5m～29.5m岩层间发育有空隙（或者溶洞）。

灌浆各段压水试验透水率统计见下表：

右岸试验区（4单元）灌浆孔压水试验成果统计表

孔序

孔号

孔深（m）

平均透水率（Lu）

透水率（Lu）区间分布

总段数

1-5

5-10

10-100

>100

I

SWx-I-17

35.2

19.28

8

1

6

1

SWs-I-17

36.1

14.3

8

1

1

6

SWx-I-21

40

20.24

8

1

7

SWs-I-21

40.8

15.37

8

1

7

II

SWx-II-19

38.7

12.06

8

1

2

5

SWs-II-19

38.9

12.27

8

1

4

3

III

SWx-III-18

37

10.64

8

1

4

3

SWs-III-18

37.6

8.97

8

2

5

1

SWx-III-20

39.8

9.64

8

1

4

3

SWs-III-20

45.2

9.74

9

1

5

3

SWs-III-16

34.32

12.86

7

2

1

4

合计

423.62

13.15

88

13

26

48

1

③单位注入量与透水率

各孔单位水泥注入量与透水率的关系见下表：

右岸试验区（4单元）单位注入量与透水率关系表

孔号

段次

灌浆孔段（m）

透水率

（Lu）

水泥单位注入量（kg/m）

自

至

段长

SWx-Ⅰ-17

7

28.5

29.5

1

205.04

10566.56

SWx-Ⅰ-21

1

0.5

2.5

2

99.81

4511.61

SWs-Ⅰ-21

1

0.5

2.5

2

71.98

3660.17

SWs-Ⅰ-17

1

0.5

2.5

2

62.89

3481.46

SWx-Ⅱ-19

1

0.5

2.5

2

60.10

4039.71

SWs-Ⅱ-19

1

0.5

2.5

2

58.94

3337.15

SWx-Ⅰ-17

1

0.5

2.5

2

58.19

1253.41

SWs-Ⅲ-18

1

0.5

2.5

2

51.33

3036.14

SWx-Ⅲ-18

1

0.5

2.5

2

46.79

3979.11

SWx-Ⅰ-21

6

22.5

28.5

6

42.32

784.74

SWx-Ⅲ-20

1

0.5

2.5

2

41.89

4104.41

SWs-Ⅲ-16

1

0.5

2.5

2

40.62

2869.25

SWs-Ⅲ-20

1

0.5

2.5

2

31.53

2518.09

SWs-Ⅰ-21

2

2.5

7.5

5

26.58

1874.11

SWs-Ⅱ-19

2

2.5

7.5

5

23.48

1018.31

SWs-Ⅲ-16

2

2.5

7.5

5

22.12

852.63

SWx-Ⅰ-21

2

2.5

7.5

5

20.29

1133.59

SWs-Ⅲ-16

4

12.5

17.5

5

18.91

998.08

SWx-Ⅰ-17

2

2.5

7.5

5

18.88

930.79

SWs-Ⅲ-20

6

22.5

27.5

5

16.91

1060.50

SWs-Ⅰ-17

2

2.5

7.5

5

16.46

927.77

SWs-Ⅰ-17

4

12.5

17.5

5

15.60

1236.24

SWx-Ⅱ-19

2

2.5

7.5

5

15.51

1329.70

SWs-Ⅰ-21

3

7.5

12.5

5

15.22

2319.74

SWs-Ⅲ-20

2

2.5

7.5

5

13.86

1210.73

SWs-Ⅲ-16

3

7.5

12.5

5

13.85

603.86

SWs-Ⅰ-21

5

17.5

23.5

6

13.77

1133.98

SWx-Ⅰ-21

5

17.5

22.5

5

13.49

1381.15

SWs-Ⅰ-17

5

17.5

22.5

5

12.43

1090.92

SWx-Ⅰ-17

4

12.5

17.5

5

12.12

500.29

SWx-Ⅲ-20

2

2.5

7.5

5

11.45

1263.87

SWx-Ⅰ-17

3

7.5

12.5

5

11.37

930.28

SWx-Ⅲ-18

6

22.5

27.5

5

11.36

219.97

SWx-Ⅲ-18

2

2.5

7.5

5

11.09

731.64

SWx-Ⅰ-17

6

22.5

28.5

6

11.08

1515.39

SWx-Ⅰ-21

3

7.5

12.5

5

11.05

1210.63

SWs-Ⅰ-21

4

12.5

17.5

5

11.02

944.78

SWs-Ⅰ-21

6

23.5

29.5

6

10.91

684.38

SWx-Ⅱ-19

3

7.5

12.5

5

10.85

1640.65

SWx-Ⅱ-19

5

17.5

22.5

5

10.78

1447.33

SWs-Ⅱ-19

3

7.5

12.5

5

10.76

1184.59

SWx-Ⅰ-21

4

12.5

17.5

5

10.67

981.21

SWx-Ⅲ-20

3

7.5

12.5

5

10.61

1173.90

SWs-Ⅰ-17

3

7.5

12.5

5

10.59

1126.51

SWs-Ⅰ-17

6

22.5

27.5

5

10.57

682.85

SWx-Ⅱ-19

6

22.5

27.5

5

10.54

1176.58

SWx-Ⅰ-17

5

17.5

22.5

5

10.45

367.90

SWs-Ⅰ-21

7

29.5

34.5

5

10.24

604.65

SWx-Ⅰ-21

7

28.5

34.5

6

10.22

577.73

SWx-Ⅲ-18

3

7.5

12.5

5

9.79

1368.87

SWs-Ⅱ-19

6

22.5

27.5

5

9.64

1008.91

SWx-Ⅲ-18

4

12.5

17.5

5

9.63

289.81

SWs-Ⅲ-16

5

17.5

22.5

5

9.49

643.03

SWx-Ⅱ-19

4

12.5

17.5

5

9.41

1108.25

SWs-Ⅰ-17

7

27.5

32.5

5

9.05

542.55

SWs-Ⅱ-19

5

17.5

22.5

5

8.69

814.06

SWs-Ⅲ-18

6

22.5

27.5

5

8.67

865.99

SWs-Ⅲ-18

3

7.5

12.5

5

8.64

931.65

SWx-Ⅲ-20

4

12.5

17.5

5

8.53

972.70

SWs-Ⅲ-18

4

12.5

17.5

5

8.28

878.79

SWs-Ⅲ-18

5

17.5

22.5

5

8.19

729.39

SWs-Ⅲ-20

4

12.5

17.5

5

7.97

789.01

SWx-Ⅲ-18

5

17.5

22.5

5

7.85

220.26

SWx-Ⅲ-20

5

17.5

22.5

5

7.83

1057.39

SWs-Ⅲ-20

5

17.5

22.5

5

7.69

971.93

SWx-Ⅲ-20

6

22.5

28.5

6

7.61

1000.24

SWs-Ⅱ-19

4

12.5

17.5

5

7.59

789.01

SWs-Ⅲ-20

3

7.5

12.5

5

7.37

891.95

SWs-Ⅲ-20

7

27.5

33.5

6

7.24

688.11

SWs-Ⅲ-20

8

33.5

40.55

7.05

7.12

1319.87

SWx-Ⅲ-20

7

28.5

34.5

6

7.07

822.89

SWx-Ⅱ-19

7

27.5

33.5

6

7.03

590.33

SWx-Ⅲ-18

7

27.5

32.5

5

6.84

142.15

SWs-Ⅱ-19

7

27.5

33.5

6

6.70

536.31

SWs-Ⅲ-18

7

27.5

32.5

5

6.32

613.04

SWs-Ⅲ-16

6

22.5

27.5

5

4.56

236.90

SWx-Ⅰ-17

8

29.5

35.7

6.2

4.34

171.92

SWs-Ⅰ-17

8

32.5

36.6

4.1

4.14

173.47

SWs-Ⅲ-18

8

32.5

38.1

5.6

3.65

185.97

SWx-Ⅲ-18

8

32.5

37.4

5

3.48

242.99

SWx-Ⅱ-19

8

33.5

39.2

5.7

3.32

585.27

SWx-Ⅲ-20

8

34.5

40.3

5.8

3.22

168.11

SWs-Ⅱ-19

8

33.5

39.4

5.9

3.15

125.22

SWs-Ⅰ-21

8

34.5

41.4

6.9

2.88

123.61

SWx-Ⅰ-21

8

34.5

40.5

6

2.86

103.94

SWs-Ⅲ-20

9

40.55

45.7

5.15

2.84

90.49

SWs-Ⅲ-18

2

2.5

7.5

5

2.75

348.04

SWs-Ⅲ-16

7

27.5

34.82

7.32

2.09

63.62

通过对帷幕灌浆试验成果资料分析，总体呈现透水率大单位注入率也大，但在灰岩与泥灰岩不等厚岩层中，岩层通水率与单位注入量之间，在泥灰岩、粉砂质泥岩占多的岩层试验段，透水率波动幅度大，受压力、压水时间影响大，会出现透水率较小但单位注入量确很大、或者透水率较大但单位注入率确较小的情况。

④　地下水情况

17＃（SWx-Ⅰ-17）先导孔稳定地下水位为1070.08m（孔底高程为1058.3m）；SWx-JC-2检查孔受降雨的影响，地下水位在1071.28m～1071.08m波动，结合2016年8月份实测得WS-Ⅲ-34号孔地下水流速3.0cm/s，地下水已形成集中运移通道，可以确定试验区地下水径流作用对帷幕灌浆灌浆量及质量有直接影响。

SWx-JC-2检查孔地下水位观测记录见下表：

SWx-JC-2检查孔地下水位观测记录表

观测时间

水位到孔口（m）

水位高程（m）

水位变化幅度（mm）

天气情况

2017年3月9日17:

13

22.92

1071.08

0

2017年3月10日8:

17

22.91

1071.09

10

有雨

2017年3月10日18:

8

22.9

1071.10

10

夜间、上午雨

2017年3月11日7:

48

22.88

1071.12

20

有雨

2017年3月11日13:

26

22.87

1071.13

10

夜间、上午雨

2017年3月12日8:

12

22.82

1071.18

50

夜间、上午雨

2017年3月12日18:

11

22.80

1071.20

20

下雨

2017年3月13日7:

55

22.78

1071.22

20

下雨

2017年3月13日16:

03

22.76

1071.24

20

下雨

2017年3月14日9:

02

22.73

1071.27

30

下雨

2017年3月14日18:

55

22.72

1071.28

10

下雨

2017年3月15日8:

54

22.75

1071.25

-30

阴天

2017年3月15日18:

06

22.77

1071.23

-20

阴天

2017年3月16日7:

55

22.79

1071.21

-20

阴天

⑤　地质情况

根据SWx-Ⅰ-17（先导孔）钻孔资料，地层岩性为中厚层状灰岩与薄层泥灰岩、粉砂质泥岩不等厚互层。

0～17.5m岩层裂隙发育，岩石破碎，中风化。

薄层的泥灰岩、粉砂质泥岩破碎呈片块状，遇水易软化，取芯率低。

17.5m以下岩层层间裂隙发育，灰岩受地下水溶蚀作用，沿灰岩与泥灰岩接触面存在溶蚀空腔（见SWx-Ⅰ-17先导孔照片）。

由于地质原因，受层间裂隙发育、岩溶的溶蚀作用，灌浆单位注入量波动幅度极大。

同时地下水对软弱岩层的侵蚀软化作用，导致灌浆时单位注入量变化无规律。

呈现极大的差异性。

⑥质量检查情况

本单元共布置了2个检查孔，分别为SWx-JC-1、SWx-JC-2。

检查孔压水SWx-JC-1检查孔第1段、第2段不合格。

SWx-JC-2检查孔第1段、第2段、第6段、第9段不合格。

质量检查不合格的原因分析：

1号、2号检查孔首段岩石破碎，分段不够合理等原因所致。

2号检查孔下部不合格段正好处于受地下水作用影响区，因而对灌浆质量有一定影响，造成该部位压水试验不合格。

（2）对不合格单元的处理

经现场参建单位会上研究讨论，并由施工方上报处理方案，经监理、设计、业主单位批准后执行。

方案为在上下游排中间增加了5个帷幕灌浆孔，共灌注了44887.8kg水泥。

灌浆完成后质量检查合格。

（3）结论

设计提供的孔排、孔距、压力等参数基本合理，可灌性好。

但由于受地下水作用、裂隙发育、岩层破碎、有溶蚀和小型溶洞、岸坡开挖后受卸荷作用局部裂隙进一步张开等因素的影响，导致灌浆量大大增加。

试验情况详细见“观文水库帷幕灌浆工程灌浆试验（右岸）报告”。

3、左岸试验区（23单元）

（1）试验情况

①灌浆注入量

左岸试验区布置了1个单元（23单元），共11个灌浆孔，完成试验灌浆623791.69kg完成增加灌浆10041.55kg。

各孔水泥注入量情况见下表：

左岸试验区（23单元）水泥注入量表

部位

单元

孔号

灌浆深度（m）

总灌注水泥量（kg）

单位注入量（kg/m）

左岸试验区

23

SWx-I-113

55.82

170956.35

3062.64

SWs-I-113

35.27

44813.4

1270.58

SWx-II-115

33.42

85459.55

2557.17

SWs-II-115

32.26

33007.78

1023.18

SWs-II-111

35.24

38519.22

1093.05

SWx-III-112

17.3

26173.76

1512.93

SWx-III-114

45.7

108131.49

2366.12

SWx-III-116

9.36

8752.57

935.10

SWs-III-114

33.5

37067.77

1106.50

SWs-III-112

35.31

26546.25

751.81

SWs-III-116

30.22

44363.55

1468.02

合计

363.4

623791.69

1716.54

最小为751.81kg/m，最大为3062.64kg/m，平均为1716.54kg/m。

　②　透水率情况

试验区11个灌浆孔共做压水试验79段