帷幕灌浆工程实验大纲、技术方案、试验报告8593.pdf

xxxxxxxxxxxxxxxx 工程 帷幕灌浆试验大纲（合同编号：xxxxxxxxxxxxxxx）批准：审核：编写：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 二一四年三月 目 录 1工程概况与工程地质概况.1 1.1工程概况.1 1。2工程地质概况.1 2试验概述.2 2。1试验目的.2 2。2试验依据.2 2。3试验区平面布置.2 3主要施工方法.4 3。1施工程序.4 3.2钻孔灌浆施工.4 4质量检查.9 5主要资源配置.10 6质量保证.11 6。1质量管理措施.11 6.2原材料质量控制.11 6.3现场质量控制.11 7安全、文明施工及环境保护措施.12 7.1安全保证措施.12 7.2文明施工措施.12 7.3环境保护措施.13xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 1 1 工程概况与工程地质概况 1。1 工程概况 万家寨水利枢纽位于黄河北干流上段托克托至龙口峡谷河段内，是黄河中游梯级开发的第一级。坝址左岸为山西省偏关县，右岸为内蒙古自治区准格尔旗.坝址控制流域面积 39。5 万 km2，多年平均入库径流量 248 亿 m3（河口镇 19521986年实测年径流系列），设计多年平均径流量192亿m3(19191979年设计入库系列)。设计多年平均入库沙量 1。49 亿 t，多年平均含沙量 6。6kg/m3。水库总库容 8。96 亿m3，调节库容 4.45 亿 m3.拦河坝混凝土重力坝的最大坝高 105m，水库最高蓄水位 980。00m，正常蓄水位 977.00m.水库采用“蓄清排浑”运用方式，排沙期运用水位 952。00957。00m。本项目防渗帷幕布置范围为错误!错误!坝段,以及错误!坝段左岸山体,全长 146m,共布孔 93 个，总进尺帷幕钻孔 34m 左右，伸入岩石 25m，孔内灌注水泥浆，砂浆封孔。1。2 工程地质概况 黄河在坝址区自北向南流，河谷呈“U型，谷宽 430 余米，岸壁高 110 余米。河床高程为 897m，大坝建基高程 890894m，厂房建基高程 876m 左右。两岸边坡开挖至弱风化下部.河床地层主要由寒武系中统张夏组中厚、薄层灰岩、鲕状灰岩、薄层泥灰岩及页岩组成。地层产状平缓，走向 NE3060，倾向 NW,倾角 23，发育有规模不等的层间褶皱、穹隆、裂隙及层间剪切带。河床坝基有上、下两层承压水含水层，即寒武系中统张夏组第三层和第一层,下含水层埋藏深度在基岩面以下 65m,不直接与坝体相联系.与工程关系最为密切的是上含水层，即张夏组第三层。该层岩体厚度为 37m，顶板埋深（指河床基岩内深度）25.454.7m（自左向右）,其上部隔水层为张夏组第四层，厚十余米，再其上为张夏组第五层。蓄水前，承压水头略高于河水位，且与黄河水位呈同步关系。蓄水后，上含水层承压水头也随之增大,对其上覆岩体和坝基产生较大的附加扬压力作用。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 2 2 试验概述 2。1 试验目的 寻求适合本工程地质条件的灌浆工艺、灌浆材料和浆液配比。确定合适的灌浆压力、段长、孔间排距及结束标准等技术参数.寻求灌浆压力与注入率较为合适的对应控制关系。初步探求大坝帷幕灌浆过程中的特殊情况处理方法。确定合适的钻孔及孔口管的长度。2。2 试验依据 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2001）。招标文件第三卷 技术标准和要求(合同和技术条款)。410坝段护坦下游新加帷幕布置设计图 图号：802XH1-G17。其它相关技术要求.2.3 试验区平面布置 2.3。1 试验区布置 为了寻求适合于本工程地质条件的灌浆工艺、灌浆材料和岩帷幕灌浆孔的相关施工参数，确定先进行灌浆试验。根据本工程帷幕区分布，共布置 4 试验区（相邻坝段为一个分区）,每个试验区中取一个I序孔做先导孔，钻孔伸入岩石 30m.帷幕灌浆试验孔布置示意图 图 1 表 1 试验区帷幕灌浆孔孔深表 孔 号 GA1 GA-2 GA-3 GA-4 孔口高程 902。67 903。72 902。67 903.4 孔底高程 864。0 864.0 864。0 864。0 孔深（m)38.67 39.72 38.67 39.4 位 置 10#坝段 8坝段 6坝段 4坝段 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 3 2。3.2 施工供水 钻孔用水采用水泵抽取黄河水,拌制浆液从 5#坝段护坦内取水.2。3。3 施工供电 使用施工现场已安装的 1000KVA 变压器接出 90mm2电缆输送至工作面.2。3。4 集中制浆 从左岸集中制浆站，由输浆泵直接输浆至用浆点搅拌槽。制浆站内布置有：临时便道外侧。2。3.5 灌浆平台 施工平台采用钢管扣件式综合承重排架体系，平台承重结构均采用483。5mm 钢管搭设，顶部满铺马道板,平台宽 5.1m。立杆由护坦内至挑坎侧壁外侧，分 4 排立杆架设,平台由内至外(护坦至河道）排距分别为 1。5m，1.5m，0。9m,1.2m。立杆横距（单个架宽)0.8m，第一排立杆横杆步距 1m,地面设横向、纵向扫地杆，扫地杆延横向、纵向连续连接，纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座 10-20cm 处立杆上，平台搭设在砼面板上，在坡面设有插筋，插筋均采用25 螺纹钢筋，长度为 0。4m，入砼深度 0。2m，外露 0。2m，目的为防止平台左右晃动，在导墙上设有插筋插筋插筋一侧插入导墙另一侧采用焊接的方式与平台焊接，插筋均采用砂浆封孔的方式进行锚固,为防止施工平台倾斜，在第一排立杆上设有斜撑，斜撑间距为 8m。平台具体布置如下图：帷幕灌浆操作平台立面图 图 2 2.3。6 施工排水 帷幕灌浆的施工污水主要排出方式在作业区护坦侧布设沙袋围堰，高 0.5m,待积蓄一定深度后,采用污水泵抽取运送至堆渣场，钻孔的碎屑和水泥浆也一并收集运送至堆渣场.2。4 本工程帷幕灌浆主要工程量 表 2 帷幕灌浆工程量统计表 序号 项目名称 单位 数量 备注 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 4 1 护坦段钻孔 1。1 帷幕灌浆钻孔（混凝土)m 930 孔径 90mm 1.2 帷幕灌浆钻孔(岩石）m 2350 孔径 90mm 2 水泥灌浆 2。1 帷幕灌浆 m 2350 孔径 90mm 3 质量检查 3。1 检查钻孔(混凝土)m 105 3.2 检查钻孔(岩石）m 289 3.3 钻孔取芯 m 394 4 灌浆试验 4.1 灌浆试验 项 1 3 主要施工方法 3。1 施工程序 试验区帷幕灌浆孔的施工顺序：抬动观测仪器安装测量布孔序孔钻孔及灌浆序孔钻孔及灌浆序孔钻孔及灌浆灌浆质量检查孔及压水检查.3。2 钻孔灌浆施工 3。2.1 钻孔设备 试验区帷幕灌浆孔主要采用 XY-2 型地质钻机，施工过程中可根据现场情况作适当调整，钻孔孔径及钻机型号见表 3。表 3 钻孔孔径及钻机型号 序 号 钻 孔 孔 径(mm）钻机型号 备 注 1 抬动观测孔 75 XY-2 地质钻机 无取芯要求的 2 帷幕灌浆孔 90 XY2 地质钻机 无取芯要求的 3 质量检查孔 90 XY2 地质钻机 有取芯要求 3.2.2 灌浆设备 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 5 灌浆设备见主要施工设备表 3。2。3 灌浆材料 帷幕灌浆试验采用纯水泥浆液作为灌注浆材，水泥采用 P。O42.5 级普通硅盐水泥，根据地层情况，可使用水玻璃等外加剂。3.2。4 灌浆孔施工工艺流程 测量定孔位钻孔口段简易压水试验灌孔口段自上而下分段简易压水及循环式灌浆封孔。质量检查孔采用单点法，帷幕灌浆孔灌前采用简易压水试验。3。2。5 压水试验 灌前压力采用相应灌浆孔段压力的80%，但当该值大于 1。2MPa 时，采用 1。2MPa。稳定标准：简易压水试验，压水时间 20min,每 5min 测读一次压入流量.取最后的流量值作为计算流量；单点压水试验，在稳定压力下，每 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，取最终值作为计算流量。3。2.6 灌浆方法 帷幕灌浆采用自上而下分段充气塞压塞灌浆。深入基岩 2m 按第一段控制，3m 为过渡段，然后从上至下依次 5m 一段进行注浆,最后一次不超过 8m 直至灌满.3.2。7 灌浆段长及压力 帷幕灌浆采用分级升压方式逐级升压至目标灌浆压力.具体操作时，以相应灌浆孔段的起始压力为基准，起始压力初步按 0.6MPa 起步，按每 0.1MPa 为一级，每级压力的稳定时间不应少于 5min，当抬动变形异常时应分级减小灌浆压力，当抬动值很小时,尽快升至目标灌浆压力。帷幕灌浆试验各区段长划分及对应压力如表 4.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 6 表 4 试验区帷幕灌浆段长与压力控制表（MPa)段次（段长）I 序孔 序孔 序孔 起始压力 目标压力 起始压力 目标压力 起始压力 目标压力 第 1 段（2m)0。6 0.7 0.6 0。7 0.6 0。7 第 2 段（3m）0.7 0。8 0。7 0.8 0.7 0.8 第 3 段（5m)0.8 0.9 0.8 0.9 0。8 0.9 第 4 段（5m）0。9 1.0 0。9 1.0 0.9 1.0 第 5 段(5m）1。0 1。1 1.0 1。1 1。0 1。1 第 6 段（5m）1.1 1。2 1.1 1。2 1。1 1.2 注入率较大的孔段灌浆时，除应按分级升压法灌注，还必须协调灌浆压力与注入率的关系。表 5 注入率与最大灌浆压力关系表 注入率（L/min）40 4030 3020 最大灌浆压力（MPa）0。5 0。51 11.2 3。2。8 浆液水灰比 普通纯水泥浆液水灰比采用 3：1、2:1、1：1、0。8:1 和 0。5：1 五个比级.3。2。9 浆液变换标准 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，不得改变水灰比。当某一比级浆液的注入量已达 300L 或 30min 以上,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，浆液变浓一级灌注。当注入率大于 30L/min 时，可根据具体情况越级变浓灌注。当钻孔出现掉钻情况，或钻进失水情况，或者压水注入率大于 30L/min 时，可直接注入最浓一级浆液。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 7 3。2.10 灌浆结束标准 在规定的压力下，灌浆孔注入率不大于 1L/min,延续 60 min，即可结束灌浆。3.2。11 封孔 全孔灌浆结束后,采用“全孔灌浆封孔法”进行封孔。3。2。12 抬动观测 在每个试验区布置 1 个抬动观测孔，孔深 20m。抬动观测点周边 10m 范围内的灌浆孔在压水试验及灌浆过程中，均要连续地进行观测。抬动观测允许变形值最大为 0.2mm。3。2。13 预防孔斜的措施 钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开孔，以使钻进中不摆不晃。孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中,机杆不能太长；否则钻进时摆动太大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大。使用符合规格的各种钻孔器具,并随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴导管时，应及时更换，在浅孔钻进阶段，一般情况下,使用的岩芯管长度较大一些为宜。孔较深以后，即开始需要从地面减压钻进时，特别要注意钻压的调整。钻进中，当岩石换层时，不论是由软变硬还是由硬变软，或者是由完整变破碎、破碎变完整,均应减压减速钻进，对其进尺的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制。钻进中,应勤检查钻机有无移动,立轴钻进的方向有无变化,发现问题要及时纠正.为防止孔斜发生,必须熟悉所使用机械性能和钻孔方法的特点，经常研究，总结经验。在深孔帷幕的钻孔中，应对孔斜及时测量，及时准确地掌握钻孔的偏斜情况，以利于及时处理。3.3 特殊情况处理 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 8 根据类似工程施工经验，初步拟定钻孔及灌浆过程中的特殊情况处理措施，在实际施工过程中，将根据现场情况随时调整。3。3。1 钻孔过程中的特殊情况处理 掉钻 钻孔遇到掉钻时,停止钻进，采用浓浆、水泥砂浆或掺加速凝剂浆液进行灌注,灌浆要求至不吸浆后待凝48h，再扫孔用纯水泥浆液复灌。不返水 不掉钻但长时间不返水的孔段，及时停钻,然后进行灌注；对于注入量大、灌浆难以结束时，则按“灌浆段注入量大,灌浆难以结束处理，直至灌浆结束.塌孔 若塌孔严重则按“掉钻”情况处理；若塌孔不严重，则停止钻进，压塞进行灌浆并待凝 2448h，然后扫孔并进行下段施工。3。3.2 灌浆过程中的特殊情况处理（1）灌浆段注入量大，灌浆难以结束 一般采用低压浓浆、限流限量、间歇待凝、加速剂灌注法。当低压浓浆仍无法达到结束标准时，再采用限流、限量灌注法.在采用“低压浓浆”、“限流限量”两种方法仍不能达到结束标准时，再采用间歇待凝、复灌或掺加速凝剂的方法进行灌注，待凝后，再扫孔复灌，直至达到灌浆结束标准。复灌、待凝控制的标准为:每次复灌注入浆材总量达 2T。在灌浆过程中,只有在灌注“浆材达到 2T”后且“注入率没有明显减少、压力没有明显升高”时,才可考虑待凝措施;在任一灌浆阶段，如果“注入率明显减少或压力明显升高”，均须持续灌注直至灌浆结束标准。为了保证帷幕厚度的有效形成、避免材料浪费，根据复灌吸浆量，采取以下措施：根据注入率和灌入量的具体情况，在浆液中加入适量的水玻璃.复灌时采用限流、间歇灌注等方法:限流灌注时，其注入率控制在 30L/min 左右；在注入水泥量超过 2T 后间歇，时间为 1030min.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 9（2）灌浆中断 一般情况下，灌浆工作应连续进行，灌浆中断后，采取措施尽早恢复灌浆，缩短中断时间,最大程度保证灌浆质量。若因故不能连续灌浆时,可按下述原则进行处理：应尽快恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔,再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，再恢复灌浆；恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前相近,即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注；如注入率较中断前减少较多，应逐级加浓浆液继续灌注。恢复灌浆后，如注入率较中断前的减少很多，则重新进行扫孔，而后恢复灌浆.（3）冒浆、漏浆 灌浆过程中,发现冒浆、漏浆,根据具体情况采用嵌缝，表面封堵，低压，浓浆，限流，限量，间歇灌浆等方法进行处理。(4）串浆 正在钻进的孔串浆，立即停机起钻，防止因串浆而埋钻。并将串浆孔从孔口封堵，待灌浆孔灌浆结束后,再对串浆孔进行扫孔、继续钻进和灌浆.具备灌浆条件的串浆孔，采用一孔一泵对灌浆孔和串浆孔同时灌注。（5）回浆变浓 灌浆过程中，回浆变浓时,换用相同水灰比的新浆进行灌注，改用新浆灌注后回浆再次变浓，则继续灌注 30min 后,结束该段灌浆。（6）孔口涌水 灌浆过程中，遇到涌水孔段，采用浓浆结束,灌浆结束后屏浆、闭浆等措施综合处理。4 质量检查 在每个试验区各布置一个检查孔，比帷幕灌浆孔深少 0.5m。质量检查孔采用自上而下分段阻塞进行单点法压水试验，质量检查孔采用周边帷幕灌浆孔相应段次最大灌浆压力的 80，但当该值大于 1MPa 时，采用 1MPa。质量检查合格标准为灌后透水率 q 3Lu。第 1 段(接触段）及其下一段的合格率应为xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 1 0 100,以下各段合格率应达 90以上，不合格的孔段透水率 q 应不超过合格标准的 50(即不大于 4.5Lu)，且不集中，可认为合格.质量检查孔全孔压水试验结束，达到合格标准后，进行封孔。5 主要资源配置 本次试验的主要设备及材料计划见表 6、表 7，主要人员配置见表 8.表 6 大坝帷幕灌浆试验主要施工设备配置 序 号 设备名称 型号规格 单位 数量 备 注 1 锚杆钻机 MGJ-50 台 2 2 地质钻机 XY-2 台 4 3 灌浆泵 3SNS3。5A/150 台 2 4 液（Z 气)压灌浆塞 ZSQ-42 套 8 5 立式双桶搅拌机 JJS-2B 台 2 6 高速制浆机 ZJ-400A 台 2 7 自动记录仪 GJY-型 台 2 8 测斜仪 KXP-1 台 1 表 7 大坝帷幕灌浆试验主要材料 序号 名称 规格型号 单位 数量 1 水泥 袋装 PO42.5 t 40 2 砂 F2。8 t 1 表 8 大坝帷幕灌浆试验主要人员 序 号 工 种 人 数 1 钻探工 8 2 灌浆工 8 3 维修工 2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 1 1 4 电工 2 5 普工 10 合计 30 6 质量保证 6.1 质量管理措施 施工前技术部门向施工作业队进行技术交底，详细讲解施工工艺、方法及施工中的控制要点,要求施工人员和技术人员掌握施工方案和技术规范。开工前各项准备工作必须完善，施工机具必须检修处于完好状态，必要时准备施工辅助预案。严格实行“三检制”，未经验收合格不得进入下一道工序的施工。6.2 原材料质量控制 水泥：使用 42。5 级普通硅酸盐水泥进场前,按要求进行水泥品质检测，合格后方可使用。6.3 现场质量控制 孔位：所有孔位均由测量人员放点，由质检人员复查、监理工程师复核,确认无误后方能施工；施工时严格按照测量的孔位就位钻机，切实有效地控制孔位的准确性；若确实需要移动孔位时，须经监理工程师核实同意并做好记录。孔序：试验区域内钻灌施工按分排分序加密的原则进行，同时控制不同孔序的进尺高差不小于 15m.终孔深度：钻至设计孔深后,经质检人员、监理工程师确认后，方可终孔。钻孔孔斜:终孔后由质检人员负责孔底测斜。表 9 钻孔孔底最大允许偏差值 孔 深（m)5 10 20 25 30 允许偏 单排孔 0.10 0。15 0.25 0.35 0.5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 1 2 差（m)浆液配比:配备合格的比重称，配置浆液完成后及时测试浆液比重,质检人员随时抽查,监理工程师监督检查。灌浆压力:采用循环式灌浆时,在回浆管路上安装压力表.浆液变换：严格按照变浆标准进行变浆.7 安全、文明施工及环境保护措施 7。1 安全保证措施 帷幕灌浆施工的主要危险因素有：钻孔及灌浆机械伤害、交通事故、触电、物体打击、电弧灼伤、浆液刺伤等。针对以上危险因素，采取以下措施：完善安全检查制度，严格安全监督，安全生产领导小组要定期组织、检查，发现问题及时纠正，真正把事故消灭在萌芽状态。施工前对全体作业人员进行安全交底，熟悉各道工序操作规程，严禁各种违章指挥和违章作业行为的发生。钻探工、灌浆工、驾驶员等特殊工种必须持证上岗,杜绝违章作业。施工平台临边坡面部位设立安全栏杆或警示带，夜间保证照明，防止高空坠落。场内运输车辆行驶速度不超过5Km/h.对钻孔、灌浆设备定期进行检查、维修，保证运行可靠。施工用电由电工操作、维护，避免电气事故。加强施工道路维护,尤其是下基坑道路，转弯半径符合交通要求。7.2 文明施工措施 施工人员统一着装，工作时配戴工作卡.合理布置施工场地，各种设施必须符合有关规范标准，保持施工现场道路畅通，排水系统处于良好状态；随时清除施工垃圾,保持场容场貌的整洁;做到场地整洁，道路平顺，排水畅通，标志醒目。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 帷幕灌浆工程试验大纲 xxxxxxxxxxxxxxxxxx 项目经理部 1 3 施工现场的用电线路、设施的安装和使用必须符合安装规范和安全操作规程.7。3 环境保护措施 对施工废弃物不得随意乱抛乱弃，运至监理工程师指定地点进行处理。集中制浆采用袋装水泥时，拆包加料时要有封闭措施，避免粉尘外泄。