10帷幕灌浆试验报告.docx
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10帷幕灌浆试验报告
纵向围堰帷幕灌浆生产性试验报告
1工程概况
纵向混凝土围堰基础帷幕灌浆范围为18#~28#坝块,建基面高程167.50m,地基为沙溪庙组第2层砂质粘土岩,局部夹砂岩透镜体,建基面岩体呈弱风化,无贯穿性软弱夹层,无特定结构面控制。
从目前钻孔压水试验情况看,堰基下岩体透水性较强,集中表现在25#~28#块,透水率高达q=103Lu。
按设计文件要求,在18#~28#坝块帷幕灌浆孔顺水流方向成1排布置,深入基岩20m,共计57孔,拟选取先导孔zw-Ⅰ-4、zw-Ⅰ-8、zw-Ⅰ-12作为生产性试验孔,具体见附图《纵围帷幕灌浆及排水孔施工图(3/6)》。
2施工布置
见《帷幕灌浆及排水孔施工组织设计》
3帷幕灌浆试验孔施工
帷幕灌浆要求在相应坝基固结灌浆完成后进行,按照抬动孔、先导孔(试验孔)、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔顺序施工。
灌浆过程中使用自动灌浆记录仪对灌浆压力、流量等施工参数进行自动监测记录。
灌浆孔布置详见《纵围帷幕灌浆及排水孔施工图(3/6)》。
3.1生产性试验施工工艺流程
本次帷幕灌浆试验施工工艺流程图见图1:
每段循环
图1帷幕灌浆生产性试验施工流程图
3.2钻孔
1、钻孔顺序:
本次试验孔钻孔顺序为:
抬动观测孔→试验孔(先导孔)。
2、钻具
灌浆钻孔采用HGY-200、SGZ150回转钻机配金刚石钻头或硬质合金钻头造孔。
3、按设计要求用经纬仪及皮尺、卷尺确定孔位。
帷幕灌浆孔均为铅直孔,钻孔过程中严格控制孔斜,开口孔位偏差不大于5cm,无欠孔深。
4、钻孔孔径及孔、排距:
孔径采用Φ75mm、孔距为2.5~3.0m。
5、孔深及分段:
根据设计要求,灌浆采用孔口封闭灌浆法施工,钻孔时也进行分段钻进灌浆,第一段钻孔从廊道底板(高程为169.0m)至基岩面(高程为165.0m)以下2.0m处,孔深为6.0m,第二段钻进2.0m,第三段钻进3.0m,第四段钻进5.0m,第五段钻进5.0~6.9.0m,第六段钻进2.0~3.0m。
6、试验孔(先导孔)已钻取岩芯,岩芯获取率大于90%,并进行地质素描。
3.3抬动观测孔施工
为施工方便,拟选取三序灌浆孔中第17-Ⅲ-7、ZW-Ⅲ-10、ZW-Ⅲ-19号孔兼作为抬动观测孔,先进行钻孔施工,孔底深入基岩2.0m,孔径按灌浆孔设计要求选定。
钻孔完后向孔内下入φ1″铁管,然后向其与孔壁的间隙填入粉细砂,应填至距孔口,铁管高出砼面0.3m,将千分表固定混凝土面上,用一4.0cm厚角铁将铁管与千分表联接,在试验孔进行压水试验和灌浆时,观测了砼均无抬动变化。
3.4钻孔冲洗与压水试验
1、钻孔冲洗
帷幕灌浆试验孔均进行冲洗,采用导管通入大流量水流,从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗,然后进行裂隙冲洗。
(1)冲洗压力:
冲洗水压采用80%的灌浆压力,压力超过1MPa,则采用1MPa。
(2)裂隙冲洗至回水澄清后10min结束,且总的时间为30min,孔内残存的沉积物厚度无超过20cm。
2、压水试验
(1)试验孔(先导孔)采用自上而下分段钻孔采用单点法进行压水试验,在裂隙冲洗之后进行。
当灌浆压力大于或等于1MPa时,压水试验压力取1MPa;当灌浆压力小于1MPa大于等于0.3MPa时,压水试验压力取0.3MPa。
压水试验压入流量标准:
在稳定的压力下,每3~5min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,取最终值作为计算值。
压水试验成果按下式计算:
透水率(Lu)
压入流量(L/min)
作用于试验段内的水压力(MPa)
试验段长度(m)
3.5制浆
1、制浆材料称量
制浆时按照规定的浆液配比计量,称量误差应小于5%,水泥等固体材料采用重量称量法。
2、浆液搅拌
纵向围堰帷幕灌浆施工使用高速搅拌机拌各制比级浆液,高速搅拌机搅拌转速为1200r/min(r为转动一周),搅拌时间不少于30S,搅拌均匀后,测定浆液密度和粘滞度等参数,并作好记录。
水泥浆液在使用前应过筛,从开始制备至用完的时间均小于4h,浆液温度均保持在5~40℃。
1、灌浆材料
水泥:
灌浆材料采用“腾辉”牌普通硅酸盐水泥,水泥强度等级为42.5Mpa,已对每到一批的水泥进行了抽样检查,其细度、化学成份及其物理力学性质均符合国家规定。
水:
灌浆用水符合《混凝土拌和用水标准》(JGJ63-89)的要求,拌和用水温度无高于40℃。
水中固体颗粒含量或其他杂质大于规范要求时,已采取沉淀措施或其他处理措施加以净化,达到规范要求的标准。
2、灌浆
灌浆采用孔口封闭灌浆法施工,射浆管距孔底不大于0.5m。
灌浆第一段(基岩以下2.0m)单独先行灌浆并待凝72h,其它各灌浆段一般不待凝。
特殊情况如遇大耗浆量等情况,灌浆无法结束时,则要待凝、闭浆,其待凝时间一般为8h。
3、灌浆压力
基础帷幕灌浆压力如下表1:
表1建基面以下深度与灌浆压力表
段次
建基面以下深度(m)
灌浆压力(Mpa)
1
0~2
0.5
2
2~4
0.7
3
4~7
1.0
4
7~12
1.4
以下各段
>12
2.0
灌浆应尽快达到规定压力,但当注入率较大时则采取分级升压。
5、浆液水灰比和灌浆变换标准
灌浆浆液均遵循逐级变浓的原则,水灰比拟采用5:
1、3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1、0.5:
1(重量比)等七个比级。
初灌水灰比为5:
1。
各种水灰比浆液加水加灰量见下表2:
表2各种水灰比浆液加水加灰量
比级
比重
150L浆液
100L浆液
50L浆液
加水量(L)
加水泥量(kg)
加水量(L)
加水泥量(kg)
加水量(L)
加水泥量(kg)
5:
1
1.128
141.0
28.2
94.0
18.8
47
9.4
3:
1
1.203
135.3
45.1
90.2
30.1
45.1
15.0
2:
1
1.292
129.2
64.6
86.1
43.1
43.1
21.5
1:
1
1.512
113.4
113.4
75.6
75.6
37.8
37.8
0.8:
1
1.603
106.9
133.6
71.3
89.1
35.6
44.5
0.6:
1
1.74
99.05
158.0
66.05
100.85
33.0
52.65
0.5:
1
1.824
91.2
182.4
60.8
121.6
30.4
60.8
备注:
外加剂的用量为水泥重量的3~10%。
6、浆液变化原则
(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)浆液水灰比的变换原则,均逐级变换,当某级浆液注入量已达300L以上或灌浆时间已达1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时,则改浓一级水灰比。
(3)遇到大耗浆的孔段,当注入率大于30L/min时,而灌浆压力又低于设计压力,水灰比大于1:
1时,则根据具体情况越级变浓。
7、特别情况处理
(1)冒浆、串浆孔段处理
在灌浆过程中,注意观察灌浆孔周围是否有冒浆、串浆现象。
有冒浆现象时,对冒浆部位进行封堵或嵌缝,并降低灌浆压力,如降压无效,再将浆液逐渐变浓;如再无效,可视冒浆量与注入率而定。
当冒浆量接近注入量时,再灌30min即可结束待凝,如冒浆量小于注入量的2/3时,则继续灌注至结束,并采取表面封堵措施。
发现相邻孔串浆时,把孔深较浅的孔堵住,灌注较深的孔,待其结束后,再对被串孔进行扫孔灌浆。
(2)孔口涌水处理
孔口有涌水的灌浆孔,在灌浆前应测记涌水压力和涌水量,根据涌水情况可选用下列措施进行综合处理:
①提高灌浆压力;②进行纯压式灌浆;③灌注浓浆;④闭浆。
(3)灌浆段注入量大,灌浆难于结束时,采用下列措施处理:
①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;
②浆液中掺加速凝剂。
经过以上处理后,仍应对该段进行扫孔,并重新灌浆,直至结束。
8、灌浆结束标准和封孔
帷幕灌浆各灌浆段的结束条件为:
在规定压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min。
灌浆结束后,泵入水灰比为0.5:
1的浓浆置换尽孔内稀浆,用“全孔灌浆封孔法”封孔。
4灌浆试验成果
纵向围堰18#~28#块帷幕灌浆生产性试验,于2007年4月22日完成,本次试验共完成3个共15个段次的帷幕灌浆孔,灌浆试验孔各段注灰率及灌浆前后压水试验透水率见下表3、表4。
表3试验孔(先导孔)注灰率统计表单位:
Kg/m
孔号
第一段0~2m
第二段2~4m
第三段4~7m
第四段7~12
第五段12~19m
平均
ZW-Ⅰ-4
2269.58
329.46
472.37
516.26
189.54
755.44
ZW-Ⅰ-8
387.72
451.59
337.71
67.54
76.3
264.2
ZW-Ⅰ-12
4754.17
60.65
582.17
180.15
17.72
662.8
表4试验孔(先导孔)灌前灌后压水试验透水率对照表单位:
Lu
孔号
第一段
第二段
第三段
第四段
第五段
平均
灌前
灌后
灌前
灌后
灌前
灌后
灌前
灌后
灌前
灌后
灌前
灌后
ZW-Ⅰ-4
89.23
43
53.55
43.6
22.51
12.7
11.09
7.6
11.88
3.75
37.65
22.13
ZW-Ⅰ-8
59.3
39.95
45.38
35.9
10.1
7.11
4.58
/
5.52
0.08
24.97
20.76
ZW-Ⅰ-12
37.13
1.4
10.04
0.16
14.61
2.08
6.53
0.2
2.22
0.68
14.10
0.904
4.1试验成果分析
1、地质描述
从《试验孔(先导孔)岩芯柱状图》可以看出,纵围18#~28#块存在一下地质缺陷:
(1)砼和基岩结合不紧密;
(2)建基面下岩体均呈平行层理发育;建基面下0~11.7m岩体存在局部破碎带、其中2.7~6.3m砂岩可见两条陡倾角裂隙发育,该裂隙被水泥结石充填,厚度0.5~1.0mm;建基面下0.5m、7m、13m处,可见软弱夹泥层,厚度约10cm。
2、单位注入量分析
(1)因第一段都有承压水涌出,表明0~2m局部破碎和存在软弱夹层,以及2.7~6.3m处陡倾角裂隙发育,且砼与基岩接触不紧密,造成注入率大,最高达4757.14kg/m。
(2)由于2.7~6.3m处陡倾角裂隙被第一段的水泥浆充填,使试验孔ZW-Ⅰ-12的第二段的注入率急剧下降,仅60.65kg/m。
(3)因建基面下0~11.7m岩体存在局部破碎带,所以试验孔的二~四段注入率偏大,最高达582.17kg/m。
3、透水率分析
根据表4可列出灌前和灌后透水率的平均比值,见下表5:
表5灌前和灌后平均透水率的比值
孔号
灌前平均透水率
灌后平均透水率
灌前与灌后之比
灌前
灌后
ZW-Ⅰ-4
37.65
22.13
2.08
1
ZW-Ⅰ-8
24.97
20.76
1.2
1
ZW-Ⅰ-12
14.10
0.904
15.6
1
从表4、表5灌前灌后的各段压水试验透水率可以看出,灌浆效果非常明显。
4.2结论
1、本次灌浆试验有严格的施工技术及规范要求,证明具体施工时有法可以、有章可循;
2、从灌前灌后压水试验透水率对比看,符合灌浆规律,效果明显。
3、选用的各灌浆参数可行。
5建议
从表3、表4可以看出:
1、选用的第一段灌浆压力可以适当调小;
2、各灌浆孔的第一段待凝时间可缩短至24小时。
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