固结灌浆生产性试验初析.doc

1、1固结灌浆生产性试验初析摘要：本文介绍了呼和浩特抽水蓄能电站下水库拦河坝固结灌浆试验情况，通过固结灌浆生产性试验，对设计灌浆施工参数及工艺流程进行验证，并在保证工程质量的前提下进行合理优化，掌握固结灌浆合理的施工工艺措施，为全面展开坝基固结灌浆做好技术准备。 关键词：拦河坝固结灌浆生产性试验 中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 下水库位于哈拉沁沟与大西沟交汇处上游，主要建筑物由拦河坝、拦沙坝及左岸泄洪排沙洞组成。拦沙坝和拦河坝均采用碾压混凝土重力坝，拦河坝设计最大坝高 73.0m。 坝基岩性为斜长角闪岩和黑云母角闪斜长片麻岩以及第四系松散堆积物，地质构造表现为断层

2、破碎带、裂隙密集带，发育有高陡倾角多微张裂隙；坝基面以微风化未卸荷岩体为主，岩体的透水性受裂隙发育程度控制，并随着埋深增大有所降低，局部小断层发育地带形成强透水凹槽。 固结灌浆的施工受混凝土施工影响，分坝段、分高程、分阶段进行，工期要求紧、施工强度高，为了验证固结灌浆设计参数及施工工艺进行生产性试验。 2 生产性试验 22.1 试验布置及设备 选定拦河坝 8#坝段上游侧六排孔，左右桩号0+114.0000+132.000m，上下游桩号上 0+005.00下 0+008.500m。该坝段最先浇筑、L117 和 L118 大裂隙斜穿，具有一定的代表性。其中入岩8.0m 孔四排，计 24 个孔，入岩

3、 5.0m 孔两排，计 12 个孔，混凝土面高程1331.0m，盖重混凝土厚约 3.0m，为防止混凝土底板发生抬动破坏，布置了 1 个抬动变形观测孔进行施工过程中的抬动变形监测。投入 2 台潜孔钻、1 台地质钻机、1 台套灌浆泵进行生产性试验施工，并采用业主指定的捷通（JT）型自动记录仪进行压水灌浆记录。 生产性灌浆试验自 2012 年 5 月 30 日开始，至 2012 年 6 月 4 日结束，并于 2012 年 6 月 7 日至 6 月 10 日实施灌后检查孔施工，共完成固结灌浆孔 36 个，钻孔进尺 345.7m，灌浆进尺 248.9m，注入水泥 26926.4kg；固结灌浆检查孔 2

4、个，钻孔 19.0m，压水试验 3 段。 2.2 灌浆材料 灌浆用水泥采用 42.5MPa 普通硅酸盐水泥，其细度要求通过80m 方孔筛的筛余量小于 5.0%；水灰比采用31、21、11、0.51 四个比级。 2.3 施工工艺 （1）试验孔布置：排间距 2.53.0m，孔间距 3.0m，梅花型布置，所有钻孔均为铅直孔。 （2）施工顺序：按分序加密的原则分二序施工，先施工周边孔，再施工中间孔。 3（3）钻孔：上部碾压混凝土未达到设计 50%强度时使用湖南产飞碟150 型回转式地质钻机，配 76mm 金刚石钻头清水钻进，下部常态混凝土及基岩采用 KY-100 型露天潜孔钻配 76mm 冲击器中压风

5、动钻进，碾压混凝土达到设计强度要求后采用潜孔钻直接钻进。 （4）灌浆分段：入岩 8.0m 孔：第一段段长 3.0m（入基岩 3.0m） ，第二段段长 5.0m；入岩 5.0m 孔，段长为 5.0m。 （5）孔壁冲洗：采用孔内下入导管大流量水冲洗法，冲洗结束后测量孔深，孔内沉积物厚度不得超过 20cm。 （6）裂隙冲洗：采用压力水冲洗至回水清净时止或不大于 20min。入岩 8.0m 孔：序孔第一段冲洗压力为 0.20MPa，第二段冲洗压力为0.32MPa；序孔第一段冲洗压力为 0.32MPa，第二段冲洗压力为0.40MPa；入岩 5.0m 孔：序孔冲洗压力为 0.20MPa，序孔冲洗压力为0.

6、32MPa。 （7）压水试验：选择 5%固结灌浆孔作单点法压水试验，其余孔结合裂隙冲洗进行简易压水，压水压力为本段灌浆压力的 80%。 （8）灌浆方法：自下而上分段、孔内循环、阻塞灌浆法。 （9）灌浆压力：入岩 8.0m 孔：序孔第一段采用 0.25MPa，第二段采用 0.40MPa；序孔第一段采用 0.40MPa，第二段采用 0.50MPa；入岩5.0m 孔，序孔采用 0.25MPa，序孔采用 0.40MPa；在施工过程中严格控制灌浆压力，对于吸浆量大孔段，开始不给压力，待灌注到浓浆，吸浆量逐渐减小后再开始升压，灌至结束；对于开始就不太吸浆孔段，尽快升到设计压力，压力控制见表 1。 4表 1

7、 灌浆压力及注入率控制关系表 （10）结束条件：在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min 时，再继续灌注 30min 即可结束。 （11）封孔：固结灌浆封孔采用“导管注浆封孔法”或“机械注浆封孔法” 。无涌水孔采用“导管注浆封孔法” ，全孔灌浆完毕后，将导管下入到孔底，用灌浆泵向孔内泵入水灰比为 0.51 浓浆，水泥浆自孔底逐渐上升，可将导管徐徐上提，但导管底口始终保持在浆液面以下，将孔内余浆或积水顶出孔外。待孔内水泥浆凝固后，小于 0.5m 时用干硬性水泥砂浆人工封填捣实。 有涌水孔采用“机械注浆封孔法” 。用灌浆泵向孔内灌注水灰比为0.51 的浓浆，灌注压力为该孔最大灌浆压力，

8、持续时间不小于30min。 2.4 特殊情况处理 （1）注入量大灌浆段 边排压水试验无压力无回水孔段，该段注入水泥量达到 2T，进行待5凝 24h 处理后，扫孔复灌；压水试验有压力有回水孔段，开始低压灌注，注入水泥量略超过 2T，按正常结束标准灌至结束。 （2）串漏孔处理 -246 与-286 孔压水过程中，由于两孔离上游临空面很近，压水过程中上游水坑冒气泡，说明下部裂隙有通道，发生了渗漏，在灌浆时，采取了开始不给压力、灌注浓浆、待凝一次后，第二次扫孔灌浆才结束。 2.5 质量检查 试验区灌浆结束 3d 后，监理指示布设了 2 个固结灌浆检查孔，占固结灌浆总孔数的 5.56%，钻孔 19.0m

9、，单点法压水 3 段,均小于设计的防渗标准，详见表 2，满足设计要求。 表 2 灌浆质量检查孔压水试验成果表 3 试验灌浆效果分析 灌浆效果检测与试验同步，试验全过程跟踪检测。采取多种有效手段进行综合测试，包括钻取岩芯、压水试验、声波测试等。 3.1 灌浆成果分析 灌浆成果如表 3 所示。 6表-3 固结灌浆孔灌浆综合统计表 （1）透水率分析：序孔平均透水率为 42.02lu，序孔平均透水率为 28.65Lu，检查孔平均透水率 1.87Lu，递减率分别为 56.9%和85.6%，符说明经过先序孔的灌浆，后序孔的灌前透水率逐序减小，达到灌浆效果。 （2） 透水率各区间的频率统计分析：I 序孔透水

10、率小于 10Lu 的频率为 10.5%，序孔则上升到 26.3%，透水率在 1050Lu 区间的频率统计，I 序孔为 63.2%，序孔也为 63.2%，透水率在 50100Lu 区间的频率统计，I 序孔为 21.1%，序孔则下降到 10.5%，透水率大于 100Lu 的频率统计，序孔为 5.3%，序孔下降到 0%；说明通过分二序固结灌浆，透水率小的压水段数频率，逐序增加，透水率大的压水段数，逐序减少，符合灌浆规律。 （3）单位注入量分析：固结灌浆序孔平均单位注入量为7129.0kg/m，序孔平均单位注入量为 87.6kg/m，检查孔平均单耗4.6g/m，平均单位注入量随着灌浆孔序的递增而减少，

11、递减率分别为32.1%和 94.7%，符合灌浆一般规律。 （4）单位注入量区间段数分析：单位注入量10kg/m 的段数由序孔的 0 段上升至序孔的 4 段，单位注入量在 1050kg/m 之间的段数由序孔的 4 段上升至序孔的 11 段，单位注入量在 50100kg/m 之间的段数由序孔的 13 段下降至序孔的 9 段，单位注入量在100500kg/m 之间的段数由序孔的 12 段下降至序孔的 6 段，符合灌浆规律。 （5）单位注灰量各区间的频率统计分析：I 序孔单耗小于 10kg/m 的频率为 0%，序孔则上升到 13.3%，单耗在 1050kg/m 区间的频率统计，I 序孔为 13.8%，

12、序孔则上升到 36.7%，单耗在 50100kg/m 区间的频率统计，序孔为 44.8%，序孔下降到 30.0%，单耗在 100500kg/m区间的频率统计，序孔为 41.4%，序孔下降到 20.0%。说明通过分二序固结灌浆，单耗低的灌浆段数，逐序增加，单耗大的灌浆段数频率，逐序减少，灌浆效果符合灌浆规律。 灌浆成果统计分析表明，各次序孔的单位注灰量随灌浆次序的增进而显著递减，前序孔的灌浆是有效的，随着灌浆次序的递增，各岩体结构（面）的平均单位注灰量亦呈明显递减变化。 3.2 物探测试成果分析 采用单孔法和跨孔法进行岩体纵波速度 VP 检测，灌后波速值平均为 4893m/s，高于设计要求的波速

13、值 3500m/s，较灌前平均波速 4380m/s8提高了 10.5%。 3.3 抬动成果分析 在压水和灌浆过程中，同步进行盖重混凝土抬动变形观测。观测资料显示，固结灌浆 32 个孔第一段压水和灌浆发生抬动变形，说明第一段发生变形的危害性较大，由于控制了灌浆压力，变形值控制在设计允许范围 200m 内，最大抬动值为 190m（-256 孔第 1 段压水时发生，当时压力 0.24MPa，流量 67.1L/min（该段最大流量 69.1L/min），2 个孔第二段压水灌浆过程中发生了抬动，抬动值都较小。故在施工过程中应加强对接触段的抬动观测，防止因抬动变形造成混凝土裂缝。 4 结束语 （1）通过试

14、验区抬动观测数据表明，在混凝土盖重 3.0m 情况下，固结孔压水和灌浆过程中，多数孔接触段发生了抬动变形，故灌浆压力较设计压力作了调整，今后施工视盖重混凝土的厚度而定，尽量接近设计灌浆压力，保证灌浆质量。 （2）固结灌浆工期非常紧张，5%压水试验孔采取自上而下分段钻孔、孔口封闭、孔内循环、自下而上分段阻塞灌浆法，其余孔采取一钻到底、自下而上分段、孔口封闭、孔内循环、阻塞灌浆的工艺技术，技术可靠，快速高效，效果良好。坝基岩体通过灌浆后，其物理性状、力学性质明显改善，透水性大大降低，达到了设计要求，所采取的灌浆施工工艺技术用于呼蓄下水库工程坝基弱风化岩体加固处理是适宜的。 （3）在灌浆试验中，采用了单点法压水试验、声波测试、钻孔取芯等多种先进的、实用的检测手段对灌浆效果进行检查和测试，多种检测9资料可以进行灌浆前与灌浆后的对比分析并相互印证。因此，试验成果具有较好的代表性，达到了预期的试验目的，试验是成功的，对指导今后的设计、施工具有指导意义。 （4）固结灌浆试验中，采取的分序加密分段钻灌，钻孔和压水试验方法、孔口封闭灌浆法灌注普通水泥浆液等施工工艺技术与帷幕灌浆施工工艺几乎相同，因此，试验所采取的工艺和试验成果针对帷幕灌浆也有一定的指导意义。 王长春，男，汉族，1978.2 出生，高级工程师，从事水利水电工程