帷幕灌浆试验报告

帷幕灌浆试验技术大纲 三副坝帷幕灌浆试验报告 1.前言 大伙房除险加固工程中三副坝的帷幕灌浆工程，因为地质条件较复杂，与前期的灌浆工程地质条件不相符，经监理工程师批准，在第七块混凝土盖板（⑦单元）进行帷幕灌浆试验工作，确定灌浆参数，共布置了14个灌浆孔（包括1个导孔，1个检查孔）。帷幕灌浆试验完成的外业试验工作量详见下表。 帷幕灌浆试验工作量统计表 普通 灌浆孔 导孔 检查孔 下置φ91 孔口管 砼 进尺 基岩 进尺 合计 进尺 水泥 注入量 压水 试验 个 个 个 个 m m m kg 段 12 1 1 14 18.3 111.0 129.3 6812.32 28 2.地质简况 该试验段地层岩性为前震旦系花岗片麻岩。从导孔、检查孔钻取的岩芯鉴定可知，主要岩性为全风化、强风化的花岗片麻岩。局部夹辉绿岩脉或石英岩脉。花岗片麻岩主要矿物成分为：石英、长石、云母及暗色矿物。节理较发育，呈张开~微张状态，节理面有黄色水锈、白色的钙质薄膜，呈平直粗糙~起伏粗糙状态，节理连通性较好。岩芯一般呈柱状、短柱状、碎块状。 3.帷幕灌浆孔的布置、孔向与孔深的确定 帷幕灌浆试验在EL130.5平台上，钻孔设在第七单元，孔间距为1.50m，检查孔位于FW7-8与FW7-9之间。 帷幕灌浆试验孔孔向全部采用铅直孔。 孔深控制在基岩下8m，并达到设计帷幕线底线。由于混凝土盖板厚度不同，孔深也不同。孔深一般在9.10m~9.50m。 4.帷幕灌浆试验施工工艺 （1）帷幕孔的灌浆次序 灌浆施工次序的原则是逐渐缩小孔距，即钻孔逐渐加密。逐渐加密的优点是：浆液逐渐挤密压实，可以促进灌浆帷幕的连续性；能够逐序升高灌浆压力，有利于浆液的扩散和提高浆液结石的密实性；根据各次序孔的单位注入量和透水率的分析，可起到反映灌浆情况和灌浆质量的作用，为增、减灌浆孔提供论据；减少邻近孔串浆现象，有利于施工。 本次灌浆试验根据设计意图采用单排孔帷幕，其施工次序是：首先钻灌第I次序孔，然后钻灌第II次序孔，最后钻灌第三次序孔。 （2）灌浆施工方法 本工程设计要求帷幕灌浆孔孔深为基岩下8m。为此，将全孔分为两段钻灌，段长：上段为2m，下段为6m。采用自上而下孔口封闭式分段灌浆。具体方法将孔口设置孔口封闭器，自上而下分段钻进，逐段灌浆不待凝。灌下段时上段自行复灌。射浆管距离孔底一般不大于0.5m。 施工顺序为： 第一段钻进 洗孔 压水 灌浆 第二段钻进 洗孔 压水 灌浆 封孔 钻孔：设孔口管的帷幕孔，钻孔前均先埋设孔口管，并待凝24h后进行钻孔。 I序孔（为导孔）孔径75mm，开孔孔位与设计孔位的偏差不得 大于10cm。孔底偏差不得大于12cm。孔内残留岩芯或沉淀物厚度不得大于20cm，岩芯取获率弱风化岩要求大于80%，局部岩石破碎或断层部位钻孔岩芯取获率可适当降低。 普通的帷幕灌浆孔不留岩芯，孔径为56 mm，孔位偏差与I序孔同，不大于10cm。 洗孔：洗孔冲洗所用的压力可较灌浆压力稍大，但必须保证岩层或混凝土盖板不发生抬动。 钻孔冲洗后立即连续进行压水、灌浆试验，因故中断时间超过2h，则在灌浆前重新进行钻孔的冲洗。要求用清水冲洗，使返水水清，冲洗时间至少20min。 正式压水：导孔、检查孔采用单点法压水，具体做法为：压水压力采用0.3Mpa、0.5Mpa。在注入率保证稳定后，进行4次注入率的测量。每10min测读一次流量，当试验结果符合下列标准之一时，压水试验工作结束，并取最终流量值做为计算值。 ①当流量大于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的10%。 ②当流量小于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的15%。 ③连续四次读数，当流量均小于0.5L/min。 简易压水：帷幕灌浆施工时的I、II、III序普通灌浆孔均做简易压水。简易压水可在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为0.3、0.5Mpa。压水20min，每5min测读一次压入流量，取最后值作为计算流量，其成果仍以透水率表示。 灌浆： 1​ 本次灌浆帷幕为基岩下8.0m，将基岩分为上下两段。上段灌浆段段长为2.0m，压力采用0.5Mpa；下段段长为6.0m，压力采用0.7Mpa。上段钻灌结束后，不待凝继续钻灌下一段，上一灌浆段自行复灌。 ②帷幕灌浆浆液浓度按由稀浆到浓浆顺序逐级变换。开灌水灰比采用5：1，后根据灌注量情况改为3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1。 ③当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，水灰比不变。 ④当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，变浓一级。 ⑤注入率大于30L/min时，根据情况越级变浓。 ⑥本次帷幕灌浆结束标准确定在第一段0.5Mpa、第二段0.7MPa压力下，注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，灌浆即可结束。 ⑦灌浆试验区中所进行的试验性灌浆，即作为将来正式帷幕灌浆的一个组成部分，检查孔检查试验区已达到设计帷幕灌浆标准，试验区范围内不再进行第二次灌浆。 封孔：封孔采用机械压力封孔法，全孔灌浆完毕后，下入铁管到钻孔孔底部，用灌浆泵经铁管向孔内泵入水灰比为0.5：1的浓水泥浆，水泥浆由孔底逐渐上升，将孔内余浆或积水顶出，直到孔口换出浓浆为止。混凝土盖板薄处浅孔可采用人工捣实法封孔。 5.帷幕灌浆试验资料的整理与分析 帷幕灌浆试验资料依据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》、《水利水电工程钻孔压水试验规程》和《大伙房水库除险加固工程水泥灌浆监理 实施细则 工程地质勘察监理实施细则公司办公室6S管理实施细则国家GSP实施细则房屋建筑工程监理实施细则大体积混凝土实施细则 》等要求整理。整理成果见表5.1、表5.2、表5.3、表5.4。 三副坝灌浆孔成果一览表 续表5.1 三副坝 开竣工日期：2005年3~4月 孔号 灌浆孔段 (m) 孔径 (mm) 岩芯采取率 (%) 岩性 描述 段底 高程(m) 透水 率 (Lu) 水灰比 注入率 (L/min) 浆量(L)/水泥量(Kg) 单位 注入量 (Kg/m) 灌浆 压力 (Mpa) 灌浆时间 自 至 段长 开始 终止 开始 终止 注入量 废弃量 合计 开始 终止 纯灌 FW 7-1 1.30 3.30 2.00 56 花 岗 片 麻 岩 50.0 3:1 1:1 28.0 0.3 224/ 105.20 201/ 139.83 425/ 245.03 52.60 0.3 3.27 17:18 3.27 18:35 1:17 3.30 9.30 6.00 56 2.95 5:1 0.5:1 15 0.3 291/ 86.13 134/ 50.57 425/ 136.70 14.355 0.5 3.27 22:10 3.28 0:50 2:40 FW 7-2 1.10 3.10 2.00 56 110 5:1 0.5:1 37.5 0.3 1403/ 602.42 353/ 350.05 1756/ 952.47 301.21 0.3 4.3 10:50 4.3 16:00 05:10 3.10 9.10 6.00 56 10.0 5:1 0.5:1 44.8 0.2 424/ 127.41 235/ 106.93 659/ 234.34 21.235 0.5 4.3 17:25 4.3 19:45 2:20 FW 7-3 1.10 3.10 2.00 56 58 5:1 2:1 36.8 0.3 1093/ 380.20 107/ 38.19 1200/ 418.39 190.10 0.3 3.27 1:50 3.27 5:00 3:10 3.10 9.10 6.00 56 4.17 3:1 0.5:1 6.0 0.1 226/ 93.19 92/ 72.85 318/ 166.04 15.53 0.5 3.27 14:15 3.27 16:50 2:35 FW 7-4 1.20 3.20 2.00 56 120 5:1 0.5:1 30.5 0.2 1175/ 594.45 125/ 32.95 1300/ 627.4 297.225 0.3 4.2 13:25 4.3 05:05 15:40 3.20 9.20 6.00 56 6.67 5:1 0.5:1 1.6 0.2 90/ 45.36 136/ 65.19 226/ 110.55 7.56 0.5 4.3 08:00 4.3 10:25 02:25 FW 7-5 1.20 3.20 2.00 56 18.25 5:1 5:1 7.6 0.4 195/ 36.59 105/ 19.70 300/ 56.29 18.295 0.3 3.28 1:30 3.28 3:35 2:05 3.20 9.20 6.00 56 25.0 3:1 0.5:1 30.0 0.2 479/ 239.17 248/ 196.92 727/ 436.09 39.86 0.5 3.28 15:28 3.28 17:50 2:22 校核：曹福 制表：洪晓良 三副坝灌浆孔成果一览表 续表5.1 三副坝 开竣工日期：2005年3~4月 孔号 灌浆孔段 (m) 孔径 (mm) 岩芯采取率 (%) 岩性 描述 段底 高程(m) 透水 率 (Lu) 水灰比 注入率 (L/min) 浆量(L)/水泥量(Kg) 单位 注入量 (Kg/m) 灌浆 压力 (Mpa) 灌浆时间 自 至 段长 开始 终止 开始 终止 注入量 废弃量 合计 开始 终止 纯灌 FW 7-6 1.30 3.30 2.00 56 花 岗 片 麻 岩 116.67 3:1 1:1 30.5 0.2 834/ 471.72 126/ 37.83 960/ 509.55 235.86 0.3 4.2 12:00 4.2 18:45 6:45 3.30 9.30 6.00 56 3.33 5:1 0.5:1 2.2 0.2 93/ 48.98 188/ 86.13 281/ 135.11 8.16 0.5 4.2 23:35 4.3 01:45 02:10 FW 7-7 1.45 3.45 2.00 75 96.0 3:1 1:1 28.6 0.4 1528/ 812.18 164/ 87.44 1692/ 899.62 406.09 0.3 3.23 16:50 3.25 16:50 48:00 3.45 9.45 6.00 75 10.0 5:1 0.5:1 36.8 0.4 1128/ 663.56 151/ 113.59 1279/ 777.15 110.59 0.5 3.26 0:00 3.26 3:25 3:25 FW 7-8 1.25 3.25 2.00 56 70.5 5:1 3:1 26.7 0.4 680/ 178.73 87/ 21.50 767/ 200.23 89..365 0.3 4.2 03:50 4.2 06:15 02:25 3.25 9.25 6.00 56 66.67 3:1 0.5:1 15.0 0.2 363/ 155.11 158/ 114.77 521/ 269.88 25.85 0.5 4.2 09:00 4.2 11:35 02:35 FW 7-9 1.30 3.30 2.00 56 62.5 3:1 1:1 26.0 0.1 699/ 272.68 229/ 153.21 928/ 425.89 136.34 0.3 3.28 13:10 3.28 15:00 1:50 3.30 9.30 6.00 56 2.0 5:1 0.5:1 5:1 0.5:1 361/ 99.26 96/ 57.68 457/ 156.94 16.54 0.5 3.28 21:00 3.28 23:40 2:40 FW 7-10 1.50 3.50 2.00 56 80 5:1 1:1 60 0.2 1097/ 459.56 63/ 24.23 1160/ 483.79 229.78 0.3 4.1 20:30 4.1 23:01 02:31 3.50 9.50 6.00 56 1.17 5:1 0.5:1 1.4 0.3 61/ 38.91 99/ 61.29 160/ 100.20 6.485 0.5 4.2 01:15 4.2 03:05 01:50 校核：曹福 制表：洪晓良 三副坝灌浆孔成果一览表 续表5.1 三副坝 开竣工日期：2005年3~4月 孔号 灌浆孔段 (m) 孔径 (mm) 岩芯采取率 (%) 岩性 描述 段底 高程(m) 透水 率 (Lu) 水灰比 注入率 (L/min) 浆量(L)/水泥量(Kg) 单位 注入量 (Kg/m) 灌浆 压力 (Mpa) 灌浆时间 自 至 段长 开始 终止 开始 终止 注入量 废弃量 合计 开始 终止 纯灌 FW 7-11 1.30 3.30 2.00 56 花 岗 片 麻 岩 140 2:1 1:1 30.0 0.1 562/ 325.75 393/ 287.43 955/ 613.18 162.875 0.3 3.25 17:24 3.26 16:20 22:56 3.30 9.30 6.00 56 5.6 5:1 0.5:1 21.0 0.3 515/ 126.12 110/ 74.55 625/ 200.67 21.02 0.5 3.26 22:10 3.27 1:05 2:55 FW 7-12 1.50 3.50 2.00 56 12.5 5:1 5:1 12.0 0.4 309/ 57.97 91/ 17.07 400/ 75.04 28.985 0.3 3.29 17:20 3.29 19:15 1:55 3.50 9.50 6.00 56 3.33 5:1 0.5:1 15.0 0.2 288/ 86.58 130/ 71.18 418/ 157.76 14.43 0.5 3.29 22:45 3.30 1:25 2:30 FW 7-13 1.50 3.50 2.00 56 18.0 5:1 5:1 17.0 0.2 293/ 54.97 107/ 20.08 400/ 75.05 27.485 0.3 3.29 2:15 3.29 4:20 2:05 3.50 9.50 6.00 56 0.83 5:1 0.5:1 24.0 0.3 1295/ 650.42 87/ 57.77 1382/ 708.19 108.40 0.5 3.29 13:00 3.29 16:41 3:41 校核：曹福 制表：洪晓良 续表5.2 三副坝帷幕灌浆分序统计表 单元 孔号 灌浆次序 钻孔深度（m） 水泥注入量（Kg） 单位注入量（Kg/m） 透水率（Lu）区间段数和平均值 单位注入量（Kg/m）区间段数 备注 混凝土 基岩 合计 混凝土 基岩 合计 混凝土 基岩 总段数 ＜1 1 ~ 5 5 ~ 10 10 ~ 50 50 ~ 100 ＞100 平均 值 （Lu） 总段数 ＜20 20 ~ 50 50 ~ 100 100 ~ 500 500 ~ 1000 ＞1000 平均 值 七单元 FW7-3 Ⅰ 1.1 8 9.1 473 473 59.17 2 1 1 17.6275 2 1 1 59.17 FW7-7 1.45 8 9.45 1476 1476 184.47 2 1 1 31.5 2 2 184.47 FW7-11 1.3 8 9.3 452 452 56.48 2 1 1 39.2 2 1 1 56.48 FW7-1 Ⅱ 1.3 8 9.3 191 191 23.92 2 1 1 14.7125 2 1 1 23.92 FW7-5 1.2 8 9.2 276 276 34.47 2 2 23.3125 2 1 1 34.47 FW7-9 1.3 8 9.3 372 372 46.49 2 1 1 17.125 2 1 1 46.49 FW7-13 1.5 8 9.5 705 705 88.17 2 1 1 5.1225 2 1 1 88.17 FW7-2 Ⅲ 1.1 8 9.1 730 730 91.22 2 1 1 35 2 1 1 91.23 FW7-4 1.2 8 9.2 639 639 79.97 2 1 1 35 2 1 1 79.98 FW7-6 1.3 8 9.3 520 520 65.05 2 1 1 31.67 2 1 1 65.09 FW7-8 1.25 8 9.25 333 333 41.73 2 2 67.63 2 1 1 41.73 FW7-10 1.5 8 9.5 498 498 62.30 2 1 1 20.88 2 1 1 62.31 FW7-12 1.5 8 9.5 144 144 18.06 2 1 1 5.62 2 1 1 18.07 校核：曹福 制表：洪晓良 续表5.3 三副坝帷幕灌浆完成情况表 单元 孔数 钻孔总深度（m） 水泥注入量（kg） 岩石中单位注入量（kg/m） 施工日期 备注 混凝土 基岩 合计 混凝土 基岩 合计 ⑦ 13 17.1 104 121.1 6812.32 6812.32 65.50 校核：曹福 制表：洪晓良 续表5.4 三副坝检查孔压水试验成果表 单元 孔数 总段数 透水率区间、段数、频率 透水率大于防渗标准的值 备注 <1Lu 1~3 3~5 >5 段数 % 段数 % 段数 % 段数 % ⑦ 1 2 2 100 <3Lu 校核：曹福 制表：洪晓良 续表5.5 三副坝各次序孔帷幕灌浆成果表 单元 灌浆 次序 孔数 灌浆 总长度 注入水泥总量 单位 注入量 压水 试验 透水率（Lu）区间（段数/频率（%）） 透水 平均值 （序） 个 （m） （Kg） （Kg/m） 段 ＜1 1~5 5~10 10~50 50~100 ＞100 （Lu） ⑦ Ⅰ 3 24 2401.0 100.04 6 1 2 2 1 29.44 Ⅱ 4 32 1544.42 48.26 8 1 2 4 1 15.07 Ⅲ 6 48 2866.90 59.73 12 3 2 1 3 3 18.18 校核：曹福 制表：洪晓良 根据以上资料整理，结合工地实际情况，主要试验成果分析如下： （1）由于地质条件比较特殊，盖板与覆盖层、全风化砂胶结，所以单孔的注入量都较大，而I、II、Ⅲ序孔的透水率、注入量也不能严格按照灌浆次序的增加，明显按序降低。 （2）灌浆试验区I序孔中的导孔，进行正式压水试验。I、II、Ⅲ序普通孔采用简易压水试验。从I、II、Ⅲ序孔压水试验成果比较，I序孔最大透水率为140.0Lu，最小透水率为4.17Lu，平均透水率为29.44Lu；II序孔最大透水率为62.5Lu，最小透水率为0.83Lu，平均透水率为15.07Lu；Ⅲ序孔最大透水率为80.0Lu，最小透水率为1.17Lu，平均透水率为18.18Lu。从以上数据看出，随着灌浆次序的增加，透水率逐渐降低。但在II、Ⅲ序孔之间体现的不明显，这是由于特殊的地质条件造成的 （3）灌浆试验区由于灌浆次序不同，注入量也不同。I序孔最大注入量184.47Kg，最小注入量56.48Kg，平均注入量100.04kg。II序孔最大注入量88.17Kg，最小注入量23.92Kg，平均注入量48.26kg。Ⅲ序孔最大注入量91.23Kg，最小注入量18.07Kg。，平均注入量59.735kg。随着灌浆次序的增加，注入量也逐渐降低。但在II、Ⅲ序孔之间体现的也不明显，这也是由于特殊的地质条件造成的。 从以上数据还可以看出，透水率与注入量密切相关。透水率随着灌浆次序孔的加密，透水率由灌浆前I序孔的29.44Lu，II序孔的15.07Lu，III序孔的18.18Lu（为平均值），降低到灌浆后检查孔的2.31Lu。 6.帷幕灌浆试验效果检查 帷幕灌浆孔全部结束后，待凝7d布打检查孔，检查孔布置原则，一般布置在地质条件不良地段，或根据现场场地条件，布置在透水率大的灌浆孔附近。按照每单元至少布1个检查孔，由监理工程师指定布置在两个帷幕灌浆孔之间。 帷幕灌浆质量主要由检查孔压水试验透水率来评定。本次帷幕灌浆质量合格标准为透水率小于3Lu。帷幕灌浆试验检查孔布置在FW7-6、FW7-7之间，透水率最大为2.50Lu，最小为1.85Lu，平均透水率为2.31Lu，为合格。 7.结论与建议 (1)本次帷幕灌浆试验所采用的技术参数 压水试验：第一段压力为0.3Mpa，第二段压力为0.5Mpa； 基岩：第一段灌浆压力为0.5Mpa，第二段灌浆压力为0.7Mpa。 可适用于下一阶段的帷幕灌浆施工。 (2)因为盖板下为全风化砂，所以帷幕灌浆施工Ⅰ、Ⅱ序孔开灌水灰比可采用3:1，Ⅲ序孔开灌水灰比可采用5:1，以后可根据灌浆实际情况，按技术要求变浓或越级变浓。