水电站固结灌浆生产性试验报告.doc

目 录1 说明12 试验区的选择13试验区的布孔形式24固结灌浆试验工程量25施工时间26施工布置27 灌浆材料38 施工技术措施49 灌浆质量检查810 施工资源配置911 灌浆成果资料综合分析10 12结论1613附件16 1 说明1.1试验依据（1）xxxxxx水电站大坝土建及金属结构安装工程施工招标文件（合同编号：DHQ/C3-C）（2）重力坝设计规范 (NB/T350262014)（3）水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 （DL/T51482012）（4）水电水利工程钻孔压水试验规程（DL/T 5331-2005）（5）水利水电工程岩石试验规程（DL/T5368-2007）（6）混凝土拌和用水标准（JGJ632006）（7）通用硅酸盐水泥（GB175-2007）（8）水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规范（DL/T51252009）（9）本工程设计文件（施工技术要求、施工蓝图、设计通知等）、业主和监理人指示等。1.2试验目的（1）验证设计提出的固结灌浆参数的可行性、经济性及合理性。（2）探求适合本工程地质特点的固结灌浆施工参数。如布孔参数、浆液配比、灌浆压力等，以及灌浆工艺对该地层的适应性。明确固结灌浆的基本参数，提供足够、可靠的基本资料，进一步指导施工图设计。（3）研究压重体和坝基岩体的抬动变形是否在允许的变形值范围内，固结灌浆压力是否能达到设计希望的灌浆压力值以及确定分序灌浆孔的分段灌浆压力值。（4）大坝坝基固结灌浆工期紧，任务重。通过试验研究坝基固结灌浆的快速的灌浆方式、施工方法，以解决大坝混凝土浇筑与固结灌浆的干扰问题。通过现场灌浆试验施工，在满足工程质量的前提下进行不同灌浆方式（自上而下与自下而上的灌浆方式）的工效对比和施工组织分析， 调整并优化合理资源配置，为固结灌浆大规模施工奠定基础，为确保工程进度提供保证。2 试验区的选择根据固结灌浆试验大纲四方评审会议，固结灌浆试验区选在大坝7#坝段EL1381.0坝基中部部位(坝下0+18.0,0+21.0,0+24.0)。3试验区的布孔形式 试验区三排固结灌浆孔，孔间排距33m，每排布置6个灌浆孔，分两序施工。布孔形式见附件坝基固结灌浆生产性试验孔孔位布置图。4固结灌浆试验工程量固结灌浆试验工程量见表4-1。表4-1： 固结灌浆生产性试验完成工程量表序号项目名称单位工程量备注1灌浆孔钻孔m216.2回转型地质钻机钻孔2灌浆孔灌浆m156.03物探孔钻孔（76mm）m30.5灌浆孔兼作4抬动孔钻孔（76mm）m17.3地质钻机钻孔5抬动孔埋管（25mm、50mm钢管）m18.0、16.06灌浆检查孔m地质钻机钻孔5施工时间灌浆试验区：2015年6月14日钻设抬动孔，并安装完成。2015年6月17日固结灌浆开始施工，6月24日完成固结灌浆施工。由于受汛期过水影响，检查孔施工于2015年10月15日完成。6施工布置6.1 供水管路布置施工作业面用水从EL1381.0m现有的供水管直接引用。6.2 供电线路布置施工用电由EL1381.0m主配电柜接至工作面设置配电柜，再由配电柜引至作业面使用6.3 制浆布置 临时制浆站布置在7#坝段EL1381.0m固灌试验区上游侧，制浆站由可容纳存放不少于15t袋装普通硅酸盐水泥的堆放平台、1台ZJ-800L高速搅拌机、1台BW250/50中压灌浆泵、和输浆管路组成。制浆站采用48mm钢管、扣件、方木、台板及防雨篷布搭设。制浆站用ZJ-800L型高速搅拌机统一拌制水灰比（重量比）为0.5：1的标准稠度的纯水泥浆液，用3SNS灌浆泵通过48mm 输浆管路送至工作面的储浆桶内供施工机组灌浆使用；机组灌浆时再根据实际需要加水稀释配制成各种不同浓度的浆液进行灌浆。供浆及灌浆系统流程见下图6-1。袋装水泥洁净水高速搅拌机1m3储浆桶BW250/50灌浆平台1m3储浆桶2200L搅浆桶 2200L搅浆桶一拖二灌浆自动记录仪灌浆泵灌浆泵孔内回浆孔内回浆灌浆孔灌浆孔图6-1 供浆及灌浆系统流程6.4灌浆作业场地布置 灌浆及配浆场地布置在EL1381.0施工场地上右侧。共布置3SNS灌浆泵1台，ZJ2200L双层搅拌机1台，排污泵1台，LJ-V灌浆自动记录仪1套。6.5施工废水的处理制浆及灌浆产生的污水，引至上游侧集水坑用排污泵抽出，固体沉淀物派专人进行清理，并拖运到弃碴场。7 灌浆材料7.1 普通水泥水泥使用业主提供的P042.5普通硅酸盐水泥，水泥集中存放并保持新鲜不结块。并经试验室进行室内检测，各项指标满足质量要求。7.2水施工用水从大坝仓面专用供水接取，水的温度低于40，该水经沉淀过虑，水质洁净，符合混凝土用水标准JGJ63-2006和水工混凝土施工规范DL/T5144-2001混凝土拌和用水的规定，符合浆液拌制用水要求。7.3 灌浆浆液（1）采用纯水泥浆液，浆液搅拌均匀后，用比重称或比重计测定浆液密度，并配制成所需的配合比后使用。浆液在使用前过筛，从开始制备至用完的时间控制在4h以内。浆液温度保持在540。（2）浆液拌制：使用ZJ-800L型高速搅拌机制浆，搅拌时间均不少于30s，满足设计及规范要求。8 施工技术措施8.1 施工顺序抬动观测孔钻孔及观测装置安装灌前物探孔钻孔、测试及封孔序孔钻孔、灌浆及封孔序孔钻孔、灌浆及封孔检查孔钻孔、压水、灌浆及封孔灌后物探孔钻孔及测试、灌浆及封孔。8.2抬动变形观测（1）采用XY-2型回转式地质钻机取岩芯钻孔。其孔深大于相应固结灌浆孔深度2m，孔深14m，孔径76mm，孔向与灌浆孔向一致垂直于建基面。（2） 抬动观测装置结构见图8-1。灌浆试验区布置1个抬动观测孔， 抬动变形观测使用的千分表，每一灌浆孔段在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中均有专人进行了抬动变形观测。（3）抬动变形允许范围：最大抬动值不超过200m。（4）抬动变形观测结果：均未出现抬动变形。图8-1 抬动观测装置示图8.3 钻孔（1）钻孔设备：固结灌浆试验钻孔采用XY-2回转型地质钻机钻进，抬动观测孔、灌浆质量检查孔以及声波测试孔均采用XY-2型回转式地质钻机钻孔取芯。（2）钻孔孔深：抬动观测孔孔深为14m ，其余各类孔深见参数表。（3）钻孔孔径：各类孔孔径均为76mm。（4）钻孔孔位采用测量仪器（经纬仪）精确定位，孔位偏差值均小于10cm。孔向按设计要求垂直于建基面。（5）灌浆孔钻孔时采用地质罗盘仪对钻机钻杆经常性孔斜测量，确保孔底偏差满足设计要求，孔底偏差不大于1/40孔深。（6）钻孔取芯：灌浆质量检查孔采用XY-2地质钻机配岩芯钻具进行钻取岩芯，取出的岩芯按其结构顺序统一编号，填牌装箱，绘制钻孔柱状图、进行岩芯描述并拍照保存。8.4 钻孔冲洗（1）在灌浆前，对所有灌浆孔段进行了孔壁冲洗、裂隙冲洗以及结合裂隙冲洗进行简易压水试验。（2）冲洗压力：冲洗水压力为相应灌浆孔段灌浆压力的80，压力超过1MPa时，采用1Mpa。冲洗至回水澄清后10min结束。8.5 压水试验（1）压水试验在裂隙冲洗后进行。固结灌浆在灌前均进行压水检查，采用“单点法”进行压水试验。（2）“单点法”压水试验采用自上而下分段钻孔、分段压水、分段灌浆（检查孔除外）的方法进行，压水分段长度与灌浆段长一致。（3）灌后检查孔采用“单点法”压水试验，压水压力根据各段灌浆压力分别取值：灌浆压力1MPa时取灌浆压力的80%，灌浆压力1MPa时取1MPa；（4）“单点法”压水试验稳定标准：在稳定设计压力下，每5 min测读一次压入流量，当试验成果满足下列标准之一时压水试验工作即可结束，以最终值作为计算流量，其成果以透水率Lu表示。 连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的10； 连续四次读数，其最大值与最小值之差小于1L/min。8.6 灌浆施工8.6.1 灌浆原则试验区的固结灌浆孔按分序加密的原则进行，分两个次序灌浆，序孔施工完毕，方可进行序孔的施工。8.6.2 灌浆机具采用ZJ2200型普通搅拌桶配浆，用3SNS型泥浆泵灌浆，采用LJ-V灌浆自动记录仪记录进行数据采集和分析。8.6.3 灌浆分段本次固结灌浆试验区原设计孔深为6m,为了对各类设计孔深均得到试验，固结灌浆生产性试验孔深为6m、8m、12m三类，采用自上而下分段灌浆，接触段灌浆段长为2m,最大段长控制不大于6m。8.6.4 灌浆压力表8-1 固结灌浆生产性试验孔分段及压力表孔类型 （基岩内孔深m）段次段长 （m）灌浆 次序灌浆压力 MPa备注6.0 16.0 0.3 0.5 8.0(6.0)12.00.3 0.5 26.0(4.0)0.60.8 12.0 （8.0）12.00.3 0.5 25.0（3.0）0.6 0.8 15.0（3.0）、1.2（2）灌浆压力与注入率相适应，当注入率较大时按表8-2规定控制执行。表8-2 灌浆压力与注入率关系表灌浆压力（Mpa）0.20.10.20.50.51.01.01.5注入率（L/min）305020301020108.6.5 灌浆水灰比灌浆浆液采用纯水泥浆液，按由稀到浓逐级变换的原则改变水灰比，采用浆液水灰比（重量比）为2:1、1:1、0.8:1、0.5:1等四个比级，开灌水灰比为2:1，当灌前压水透水率大于30L/min时，开灌水灰比可采用1:1。8.6.6浆液变换标准（1）灌浆过程中，如灌浆压力保持不变，注入率逐渐减小或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变浆液水灰比。（2）当某一级浆液灌入量达到300 L以上，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应该换浓一级水灰比浆液灌注。（3）当按规定改变水灰比后，如出现灌浆压力突然增大或注入率突然减小至改变前注入率的1/2以下时，应立即将浆液改回原水灰比灌注。（4）当注入率大于30L/min时，视具体情况可越级改变浓水灰比灌注。8.6.7灌浆结束标准采用自上而下分段灌浆法，灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min继续灌注30min，可结束灌浆。当长时间达不到结束标准时，应报监理工程师、设计人员研究处理措施。8.6.8灌浆封孔1） 固结灌浆孔全孔灌浆完成后，立即用水灰比为0.51的浓浆进行封孔。一般采用“导管注浆封孔法”封孔，遇有涌水的孔采用“压力灌浆封孔法”。浆液凝固后及时清除孔内浮浆和污水，用水泥砂浆回填密实。2）全面灌浆结束后，物探测试孔等要求按照固结灌浆孔的封孔方法处理。8.6.9特殊情况的处理在灌浆试验区域中，序孔和序孔压水和灌浆时，特别在靠近6#坝段部位的试验孔段，出现了失水掉钻现象。针对这一情况，通过采取灌浓浆、降低压力、限制流量、间歇灌浆等措施灌注一段时间后，再逐渐分级升压转为正常灌浆，直到灌浆结束。采取了以上措施，灌浆仍无法结束时，采取待凝（一般不少于12个小时）扫孔的方法复灌，直到灌浆结束。如：序孔GS-1-4-I：第三段10.0-15.0m灌浆段，因13.0-15.0m失水掉钻第一次灌浆未灌结束，待凝24h后扫孔复灌才灌浆结束。II序孔GS-1-1-II：第二段5.410.4m灌浆段，因7.9-10.4m失水掉钻第一次灌浆未灌结束，待凝24h后扫孔复灌才灌浆结束。II序孔GS-2-1-II：第二段5.511.5m灌浆段，因9.2-11.1m失水掉钻，1：1直接开灌，通过间歇灌浆、限制流量等措施灌注结束，纯灌量1800kg,单耗300kg。9 灌浆质量检查（1）固结灌浆质量检查采用以压水试验、测量岩体波速或静弹性模量为主，以分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯成果为辅的方法进行综合评定。（2）灌浆试验区分别布置2个灌浆质量检查孔和2个灌后物探孔。灌浆质量检查孔主要以压水试验检查为主，物探孔主要以测量岩体波速或静弹性模量为主。 （3）质量检查合格标准1）压水检查合格标准灌后基岩透水率q3Lu，单元灌区内压水检查的合格率应达到85以上，不合格孔段的基岩透水率不大于规定值的50，且不集中，灌浆质量即认为合格。2）物探测试检查合格标准固结灌浆灌后声波测试值合格标准为：微风化岩体中应达到4000m/s,弱风化岩体中应达到3500m/s。固结灌浆灌后声波检测应85%达到设计标准，低于设计标准的85%的测试值数量不得超过总数量的3%，且不集中。10 施工资源配置10.1人员配置投入1个钻孔灌浆机组进行施工，按每天12小时工作制，两班作业，机组人员组合如下：机长1人、班长2人、助手10人，总计施工人员13人。10.2 机械主设备配置（1）钻孔灌浆机组机械设备配置：3SNS型灌浆泵1台，ZJ2200L双层搅拌机1台， XY-2地质钻机3台，排污泵1台，LJ-V灌浆自动记录仪1套。（2）制浆站机械设备配置：ZJ800L高速搅拌机1台， 1m3储浆桶搅拌机1台。11 灌浆成果资料综合分析11.1单位注入量与孔序之间的关系分析本次固结灌浆试验共布置18个灌浆孔，基岩灌浆156m，注入水泥灰量15635.68kg，平均单位注入量100.23kg/m，灌浆分二序施工，各序孔灌浆成果见表11-1和图11-1。 表11-1： 单位注入量与孔序关系表孔序灌浆长度注入灰量平均单位注入量备注(m)(Kg)(Kg/m)787871.00 100.91 787764.6899.55 合计15615635.68 100.23 由表11-2及图11-2可以看出，序孔平均单位注入量为100.91kg/m，序孔的平均单位注入量为99.55kg/m。序孔灌浆平均单位注入量与序孔比较无明显减小的变化趋势，基岩灌浆呈现出无灌浆规律可循的现象。究其原因主要是：灌浆孔GS-1-1-、GS-2-1-和GS-3-1-这三个孔作为后序施工序孔处于灌浆试验区边缘上，不在加密灌浆范围内，不具备逐序加密灌浆的本质（如图11-2）。并且该部位吸浆量较大，其中GS-1-1-号孔平均单耗471.42kg/m，GS-2-1-号孔平均单耗225.65kg/m，GS-3-1-号孔平均单耗46.57kg/m。因此，将这三个灌浆孔（GS-1-1-、GS-2-1-和GS-3-1-）的灌浆资料纳入试验区整体灌浆资料分析是没有意义，也是不合理的。 图11-2： 灌浆孔位布置示意图 针对上述分析情况，为了对灌浆试验资料进行有效的合理分析，将吸浆量较大的GS-1-1-和GS-2-1-两个灌浆序孔的灌浆资料不纳入灌浆试验资料综合整体分析，各序孔灌浆成果如表11-2和图11-3。表11-2： 单位注入量与孔序关系表孔序灌浆长度注入灰量平均单位注入量备注(m)(Kg)(Kg/m)787871.00 100.91 GS-1-1-和GS-2-1-的灌浆资料不列入分析 58302.485.22 合计1368173.48 60.10 由表11-2和图11-3即可看出，随着灌浆孔序的不断加密，总的呈现出单位注入量明显减小的变化趋势，序孔平均单位注入量为100.91kg/m，序孔的平均单位注入量为5.22kg/m。序孔的单位注入量只占序孔的5.17%，符合基岩灌浆的一般规律，灌浆质量效果显著。11.2 各序孔单位注入量区间分析各序孔单位注入量区间分布见表11-3及图11-4。表11-3： 单位注入量区间分析表孔序孔数(个)灌浆段数(段)单位注入量（kg/m）区间段数/频率(%)平均单位注入量(kg/m)备注101020205050100100250250921段数1022331100.91GS-1-1-和GS-2-1-的灌浆资料不列入分析频率47.6 9.5 9.5 14.3 14.3 4.8 累计频率47.6 57.1 66.7 81.0 95.2 100.0 716段数15001005.22频率93.8 0.0 0.0 6.3 0.0 0.0 累计频率93.8 93.8 93.8 100.0 100.0 100.0 合计1637段数252243160.1频率67.6 5.4 5.4 10.8 8.1 2.7 累计频率67.6 73.0 78.4 89.2 97.3 100.0 11.3灌前压水透水率Lu值的分析灌前压水透水率Lu值的分析与各序孔单位注入量区间分析的灌浆资料数据相一致，不包括GS-1-1-和GS-2-1-两个灌浆孔的相关灌浆及压水资料，此外，固结灌试验共进行了灌前压水37段，其中序孔21段，序孔16段，压水成果见表11-4和图11-5。表11-4： 灌前压水透水率Lu值成果分析表孔序孔数 (个)压水段数(段)灌前压水透水率Lu值段数区间段数/频率(%)平均透水率113310105050(Lu)921段数3168330.18 频率14.3 4.8 28.6 38.1 14.3 累计频率14.319.1 47.6 85.7 100.0 716段数1401100.95频率87.5 0.0 6.3 6.3 0.0 累计频率87.5 87.5 93.8 100.0 100.0 合计1637段数17179315.57 频率45.9 2.7 18.9 24.3 8.1 累计频率45.9 48.6 67.6 91.9 100.0 由表11-4及图11-5可以看出，随着灌浆次序的不断加密，灌浆效果不断见效的变化趋势，符合基岩灌浆的一般规律： （1）透水率小的灌浆段的频率值，随着灌浆次序的增进而增加。如：透水率小于1Lu的灌浆段的频率值序孔为14.3%，序孔增为87.5%。 （2）灌浆段透水率随区间值的增大，其相应的频率值总体随灌浆次序的增进而逐趋减少。如，在透水率区间1050Lu的灌浆段，序孔为38.1%，序孔减为6.3%；透水率50Lu的灌浆段频率值序孔为14.3%，序孔为0。（3）随着灌浆次序的不断加密，各段数区间内透水率累计频率序孔与序孔累计频率作比较，明显呈现出累计频率不断递增的变化趋势，灌浆效果显著。（4）随着灌浆次序的不断加密，先施工的序孔平均透水率为30.18Lu，序孔平均透水率为0.95Lu，序孔平均透水率只占序孔的3.15%。后序孔透水率较先序孔透水率明显减小，灌浆效果较好。11.4质量检查成果资料分析固结灌浆质量检查孔压水试验成果资料见表11-5。表11-5：检查孔压水试验成果表孔号孔深(m)段次压水段位(m)压水压力(MPa)透水率（Lu）备注自至段长(m)GS-1-J12.010220.4022750.642.32371251.01.15GS-2-J8.010220.4022860.642.91 从表11-9中可以看出，共施工了2个质量检查孔，压水试验5段，透水率最大值2.91Lu，最小值0Lu，透水率在设计要求范围之内。11.5 灌前、灌后地层渗透性的比较检查孔压水透水率与几乎代表原始地层的序灌浆孔压水透水率比较（见表11-6和图11-6）：由表11-6及图11-6可以看出：灌浆前基本代表原始地层的序孔透水率小于3.0Lu的段数累计频率为19%，经灌浆加密后序孔和检查孔透水率小于3.0Lu的段数累计频率均提高为100%，这说明经灌浆后地层的渗透性显著降低。表11-6： 检查孔与灌浆孔压水透水率比较分析表孔类孔数