尾水隧洞固结及帷幕灌浆试验方案

1、尾水隧洞固结及帷幕灌浆试验方案1、概述尾水隧洞灌浆施工包括回填灌浆、接触灌浆、固结灌浆、帷幕灌浆、接缝灌浆，其中尾水隧洞下平洞、上下弯段包括回填灌浆和接触灌浆、固结灌浆（开始于下平洞桩号S1（尾1）1+745.305、S2（尾2）1+771.063、S3（尾3）1+763.722、S4（尾4）1+771.480）；斜井段为固结灌浆和帷幕灌浆。灌浆孔按梅花形布置，固结灌浆孔排距6m，环向均匀布置6孔；回填灌浆孔与固结灌浆孔及钢管段接触灌浆孔为结合孔位，灌浆孔为56；帷幕灌浆孔在钢管段布置1排，衬砌混凝土段2排，排距1m，孔深12m，灌浆孔直径70mm；固结灌浆孔入岩4m，回填灌浆孔入岩10cm,

2、 接缝灌浆范围位于施工支洞封堵段。2、试验目的和任务为了使固结灌浆与帷幕灌浆的设计和施工技术要求更符合本工程的实际情况，灌浆完成后，地质条件达到设计及规范的要求，结合招标文件要求、水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/T5148-2012的规定、施工图纸、水道系统灌浆施工技术要求，现场固结灌浆及帷幕灌浆作业开始前，首先安排灌浆试验。试验的目的和任务是通过灌浆试验论证拟采用的施工方法在技术上的可行性、效果上的可靠性和经济上的合理性，推荐合理的施工程序，良好的施工工艺，提供相关的技术参数，同时检查各种灌浆机械设备的性能等，利用试验后的结论指导施工，调整灌浆参数。2.1 试验目的验证固结灌浆透水率q值

3、是否满足3Lu的要求，帷幕灌浆透水率q值是否满足2Lu的要求；确定合理的灌浆压力；验证所拟工艺是否可行。2.2 试验任务选定试验场地；根据所拟方案进行布孔施工；检验灌浆前后岩体单位吸水率变化情况；成果分析。3、试验段选定根据现场的实际情况及各部位固结灌浆施工的进度安排，试验区应便于施工，地质特征具有代表性，根据设计图纸和现场情况，固结灌浆试验拟定在1#尾水隧洞下弯段桩号1+784.9051+803.456段（8排灌浆孔）进行，灌浆孔间距3m，环向布置6个灌浆孔，灌浆孔深4m；帷幕灌浆试验拟选1#尾水隧洞下游侧的一排帷幕灌浆孔，灌浆孔深12m，断面布置12个灌浆孔。根据现场情况，试验灌浆段可适当

4、调整或选择更优洞段进行。4、固结灌浆试验4.1 施工工艺固结灌浆：施工准备钻机就位钻孔钻孔冲洗压水试验制浆灌浆封孔压水检查。4.2 灌浆施工步骤1、钻孔灌浆孔按施工图纸指定的预埋孔孔位采用手风钻钻孔，终孔孔径不小于38mm，施工中试验孔严格的按照分序加密的原则进行施工，即先序孔钻孔，再序孔钻孔。钻孔结束并检查合格后，方可进行下一道工序。2、洗孔试验孔扫孔完成后，先进行洗孔，再进行裂隙冲洗。洗孔时采用孔口封闭的方法利用尾管（尾管底端距孔底不大于50cm）通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行，冲净孔内岩粉、杂质，直至回水清净时止。裂隙冲洗在灌浆前进行，冲洗水压采用80%的灌浆压力，并不大于1

5、MPa，冲洗时间可至回水清净时止或不大于20min3、压水试验试验孔的压水试验在裂隙冲洗后进行，试验孔数不宜少于总孔数的5%，采用“单点法”（简易压水）进行压水试验。试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压水压力为灌浆压力的80%，并不大于1MPa；压水20min，每5min测读一次压入流量，连续四次读数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，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值，其成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。4、制浆制浆材料灌浆的浆液为纯水泥浆液，其材料主要为水泥和水。水泥等固相材料应采用重量称量法，称量误差应小于5%。a水泥灌浆所用水泥采用

6、水泥强度等级为42.5，其质量和各项性能指标均应符合招标文件和国家现行技术规范的要求。施工中不得使用受潮结块的水泥并且水泥存放不应过久，出厂期超过三个月的水泥不应使用。b水施工用水符合拌制水工混凝土用水的要求。浆液搅拌采用集中制浆站制浆。测定浆液密度和粘滞度参数并作好记录，浆液在使用前过筛，从开始制浆至用完的时间不超过4h，当拌制细水泥浆液和稳定浆液加入减水剂和采用高速搅拌机，搅拌时间不小于30s，从制备至用完的时间小于2h。5、灌浆施工中灌浆孔严格的按照分序加密的原则进行灌浆，即先灌序孔，再灌序孔。灌浆方法：基岩灌浆段长度4m，采用全孔一次灌浆；灌浆方式：灌浆采用孔内循环式灌浆；灌浆压力：固

7、结灌浆压力一般取0.5 MPa进行灌浆试验；灌浆过程中观测基岩抬动变形情况，在无抬动变形情况下，逐渐加压至0.5 MPa，并观测是否发生抬动变形；根据试验情况，在不抬动基础岩体的前提下尽量采用较大值；灌浆水灰比：灌浆浆液应由稀至浓逐级变换。建议采用水灰比为2、1、0.8、0.5四个比级；浆液比级变换标准：a灌浆时，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时；或者注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；b当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比；c当注入率大于30L/min时，可视具体情况越级变浓；6、结束标准：灌浆

8、段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆。7、抬动变形观测固结灌浆试验区域内在腰线以下部位布置2套抬动观测装置，造孔深度入岩2.0m，选择2个固结灌浆序孔位埋设，待拆除抬动仪器，经扫孔、清孔等施工处理后，进行该孔的固结灌浆施工。抬动变形观测采用千分表，使用前经过率定，满足观测要求。同时在使用过程中经常检查，确保其灵敏性和准确性。抬动变形观测安装见下图在裂隙冲洗、压水试验及灌浆全过程中，派专人进行抬动变形观测，每十分钟作一次读数并记录。在灌浆过程中进行抬动观测，抬动观测值超过设计允许值（200m）时，立即降低灌浆压力，并与业主、设计及现场监理工程师共同研究

9、处理措施。灌浆结束后，对抬动变形观测孔按灌浆孔进行封孔。8、封孔机械封孔：灌浆孔封孔采用“全孔灌浆封孔法”进行。“全孔灌浆封孔法”把余浆置换成0.5比级的水泥浆，在设计最大灌浆压力下，循环灌注30min即可结束。灌浆孔以0.5比级的水泥浆灌浆结束后，该孔则不进行机械封孔。人工封孔：机械封孔完成，待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分将采用1:1.1的水泥砂浆人工封填密实，并将孔口压抹平整。9、检查固结灌浆质量检查根据水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DLT5148-2001第6.9.9条规定采用钻孔压水试验的方法，检查孔数量不少于灌浆孔总数的5%，检查时间在灌浆结束3d或7d以后，试验采用单点法

10、进行。检查标准按照设计要求灌后透水率不大于3Lu；检查孔检查结束后全孔进行一次性灌浆；10、特殊情况处理灌浆过程中，由于改变浆液水灰比而使灌浆压力突增或注入率突减，应立即查明原因，随时调整。如因加入掺和料而使注入率突减，则应停止使用掺和料。当采用最大浓度浆液施灌，注入率很大而不见减少时，经监理同意可采用“定量供浆、间歇灌浆”的方式处理。灌浆过程中如发现冒浆、漏浆时，应视具体情况采用嵌缝、表面封堵、加浓浆液、限量、降低压力和间歇灌浆等方法处理。灌浆工作必须连续进行，若因故中断，应按下述原则进行处理：尽可能及时复灌；中断超过30min，应立即设法冲洗，如冲洗无效，则应在重新灌浆前进行扫孔；复灌时应

11、采用开灌比级的浆液灌注，如吸浆量同中断前相近，即可用中断前之水灰比，如吸浆量减少不多，则浆液应逐渐加浓；如吸浆量减少很多，且在极短时间内停止吸浆，则认为该段不合格。如遇较大溶洞，可先灌注水泥砂浆回填，待凝后，扫孔，然后再进行灌浆水泥浆。如遇注入率大、灌浆难以正常结束的孔段时，应暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的地下洞井、岸坡、结构分缝、冷却水管等进行彻底检查，如有串通，采取措施后再恢复灌浆，灌浆时可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆法灌注，必要时亦可掺加适量速凝剂灌注，该段经处理后待凝24h，再重新扫孔、补灌。其灌浆资料及早报送监理、设计等，以便根据灌浆情况及该部位的地质条件，分析、研究是否需

12、进行补充钻灌处理。5、帷幕灌浆试验5.1 试验前应具备的条件帷幕灌浆试验区必须在先完成回填灌浆和固结灌浆，并经检查合格后才能进行帷幕灌浆试验。帷幕灌浆按分序加密原则施工。在设有抬动观测装置段区段，各次序孔在钻孔冲洗前必须保证抬动变形观测装置已安装完毕，且能进行正常测试工作。在设有抬动观测装置段区段，所有灌浆孔段在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆过程中均进行抬动监测，当发现抬动变形值超过设计允许值时立即停止施工，并报请监理工程师共同研究处理措施。5.2 工艺流程帷幕灌浆试验在该部位固结灌浆完成并检查合格后进行，帷幕灌浆孔分二序进行，一序二序孔间隔布置。其施工工艺流程如下。固结灌浆：测量放线钻机就位第

13、一段钻孔钻孔冲洗压水试验第一段灌浆下一灌浆段施工终孔检查封孔。5.3 灌浆施工步骤1、钻孔钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等按施工图纸要求和监理工程师指示执行。钻孔编号：所有钻孔均需按图纸或监理工程师指示进行统一编号。编号包括部位、排号、施工次序和孔号。施工顺序：抬动观测孔、物探测试孔、先导孔、帷幕灌浆孔、质量检查孔。钻孔位置：所有钻孔的开孔位置与设计孔位误差一般不得大于l0cm，如特殊原因需调整孔位时，需报监理工程师批准，并记录实际孔位坐标。钻孔孔径：帷幕灌浆孔孔径不得小于46mm。钻孔过程中，遇岩层、岩性变化，发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况进行详细记录，并向

14、监理工程师汇报。钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，在得到监理工程师批准后，可先进行灌浆处理，再行钻进。如发现集中漏水或涌水，及时查明情况、分析原因，经处理后再行钻进。钻孔过程中发现的各种情况如涌水、漏水、塌孔、掉块、卡钻、断裂构造、岩层、岩性变化及混凝土段厚度等均须作详细记录，并反映在钻孔综合成果表中，作为确定加强灌浆、分析灌浆效果或孔内保护措施及保护范围的基本依据。物探测试孔、先导孔、检查孔以及监理工程师指示的其它钻孔等要采取岩芯，岩芯要按钻次统一编号，填牌装箱，并进行岩芯描述、拍照并绘制钻孔柱状图。钻取芯样的最大长度限制在3m以内，如发现芯样卡钻或被磨损，立即取出。除监理工程师另有指示，

15、若芯样获得率小于80%，则下一次减少循环深度50%，以后依次减少50%，直至50cm为止。如果芯样的回收率很低，更换钻孔机具或按监理工程师指定的钻进方法进行。2、洗孔灌浆孔及排水孔均进行钻孔冲洗。冲洗方法可根据监理工程师指示采用风水联合冲洗或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，裂隙冲洗方法根据不同的地质条件，通过现场灌浆试验确定。冲洗水压采用80%的灌浆压力，若此值超过1MPa，采用1MPa；冲洗风采用50%的灌浆压力，若此值超过0.5MPa，采用0.5MPa ，灌浆压力未确定前冲洗水压取0.8 MPa。裂隙冲洗冲至回水清净后10min结束，且总的时间要求，单孔不少于30mi

16、n，串通孔不少于2h。对回水达不到清净要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。对于断层、大裂隙等地质条件复杂地区，灌浆孔是否进行裂隙冲洗以及相应的冲洗方式，按监理工程师的指示执行。裂隙冲洗注意事项： 同一孔段的裂隙冲洗结束后24h内必须进行灌浆作业，否则灌前须重新进行裂隙冲洗。 当邻近有正在灌浆的孔或邻近的灌浆孔灌浆结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。 裂隙冲洗用风必须经过油水分离器后方可使用。（3）压水试验 所有灌浆孔段在裂隙冲洗结束后、灌浆作业开始前均要进行压水试验。 帷幕灌浆先导孔和检查孔采用“简易压水”法进行压水试验。3、灌浆灌浆方法：帷幕灌浆制要求与固结灌浆相

17、同， 灌浆孔的第1段（接触段）采用常规“孔口阻塞孔内循环灌浆法”进行灌浆，阻浆塞阻塞在混凝土内。 第2段及以下各段采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段、孔内循环法”灌注。灌浆段长第1段（接触段）一般深入基岩2m，局部根据孔口管嵌入基岩深度要求可适当加长至3m，第2段为lm，第3段为2m，第4段及以下各段一般为5m，终孔段根据实际情况，可适当加长段长，但最大段长不得大于10m。地质缺陷部位经监理工程师批准可适当缩短段长。灌浆压力帷幕灌浆试验区域内腰线以下部位布置2套抬动观测装置，造孔深度入岩2.0m，抬动设备造孔位置不占用灌浆孔位置，但选在试验排灌浆孔同一断面上。待帷幕灌浆试验结束后，利用1

18、:1.1的水泥砂浆人工封填密实，并将孔口压抹平整。灌浆压力初始值取1.0Mpa，开始抬动监测仪器测试工作，逐步加大灌浆压力，当发现抬动变形值超过设计允许值时立即停止施工，以此压力值与监理工程师共同确定最终灌浆压力值。灌浆过程中注入率较大时，可采用分级升压或间歇升压法灌注，使灌浆压力与注入率相适应。压力值宜读取压力表指针摆动的中值，指针摆动范围小于灌浆压力的20%，摆动范围要作记录。为便于现场操作控制，回浆管路上的压力表可安装在灌浆自动记录仪附近，但应注意回浆管路上的压力表距灌浆孔间的管路长度不能大于30m，以保证回浆管路上的压力表值能较准确反映灌段实际灌浆压力。特殊情况下不宜按规定灌浆压力灌浆

19、时，除非设计另有规定，否则事先报请监理工程师批准。帷幕灌浆材料为水泥细度要求通过80m方孔筛，其筛余量不大于5%；4、灌注浆液与制浆方法普通水泥浆液采用2、1、0.7、0.5（重量比）四个比级，细水泥浆液采用1、0.8、0.5（重量比）三个比级。根据灌浆试验成果，亦可采用监理工程师批准的其它水灰比施灌。帷幕灌浆采用集中制浆站供浆方式施工，制浆站制备0.51的普通纯水泥浆液，各灌浆机组测定制浆站的来浆密度，根据需要加水调配使用。灌浆浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。普通纯水泥浆液使用普通搅拌机，搅拌时间不少于3min。制浆材料必须称量，称量误差小于5%,水泥等固相材料宜采用重量称量法。灌浆浆液使用

20、前进行过筛，自制备至用完时间：普通纯水泥浆液不超过4h，超过规定时间者予以舍弃。5、浆液变换灌浆浆液由稀到浓逐级变换。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。当某一级水灰比浆液的注入量达300L以上或灌注时间己达30min以上、而灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比的浆液灌注。当注入率大于30L/min时，视具体情况可越级变浓水灰比。灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，立即查明原因，并及时向监理工程师汇报，采取相应的处理措施。6、灌浆结束标准帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，灌浆即可结束。采用自下而上分段灌浆法时，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，灌浆即可结束。有涌水的灌浆孔、灌浆过程中发生中断的灌浆孔、地质缺陷部位的灌浆孔，其终孔段灌浆结束后，进行全孔复灌至相关要求后可结束灌浆作业，复灌压力采用终孔段灌浆压力。7、帷幕灌浆特殊情况处理灌浆过程中，发现被灌浆液变浓，测定浆液比重与原配浆液比重并详细记录，同时查明原因，随时调整。已使用最大浓渡的浆液灌注时，吸浆量还很大，经工程师同意后可采用低压慢灌，