帷幕灌浆作业指导书

盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。

南水北调中线一期工程总干渠沙河南～黄河南

（委托建管项目）禹州长葛段第三施工标段(合同编号：HNJ-2010/YC/SG-003)

采空区处理帷幕灌浆试验

作业指导书

中国水电基础局有限公司南水北调中线工程总干渠禹州长葛段第三标项目部

二〇一一年四月二十九日

1工程概述

本标段为禹州长葛段第三施工标段，设计桩号为SH（3）75+600～SH（3）77+300，标段长度1.7km，标段内共有各种建筑物4座，其中: 矿物局南沟排水渡槽1座，矿物局东沟排水倒虹吸1座，刘楼南公路-Ⅱ桥1座，刘楼南生产桥1座。

在桩号SH(3)75+639～SH(3)76+387和SH(3)76+862.2～SH(3)77+300下部为煤矿采空区，停采后因坍塌形成冒落带和断裂带，易造成渠道不均匀沉降，需在该区域内进行帷幕及充填灌浆，灌浆孔深110m～293m不等，两个区域总跨度为1185.8m。其中帷幕灌浆钻孔939个(郭村矿分布289个、新峰二矿分布650个)，工程量为197989m，充填灌浆钻孔1112个(郭村矿分布316个、新峰二矿分布796个)，工程量为224465m，总计灌浆孔钻孔2051个，总工程量为422454m。灌浆材料主要为水泥、粉煤灰混合浆液。

2地质条件

2.1地层岩性

本渠段基岩为二迭系上统上石盒子组，其上为新生界第三系，地表均为第四系覆盖。现由老到新叙述如下：

1）

（1）二迭系上统上石盒子组（P

2

主要由灰黄~灰绿色泥岩、砂质泥岩、灰白色系～中粒砂岩组成，夹杂紫红色斑状页岩、碳质页岩及煤层。厚520～561m，平均厚563m。

）

（2）第三系中新统洛阳组（N

1L

主要是紫红、棕红、棕黄色含有灰绿色条纹的粘土岩、砂质粘土岩及棕黄、黄色、灰白色砂岩、砂砾岩。钻孔揭露最大厚度17.5m。

粘土岩：成岩程度一般较差，为极软岩或呈坚硬~硬塑土状，多夹杂有钙质团块。局部成岩程度好。发育有节理裂痕，裂面光滑，偶见有檫痕，有铁锰质侵染。裂隙以70°～90°高角度裂隙为主。

砂砾岩砾石成分主要是石英砂岩、灰岩及砂岩，泥钙质胶结，一般成岩程度好。分部均匀。

（3）第三系中更新统（Q

）

2

主要为被洪积成因的黄色~棕色重粉质壤土，硬塑～可塑状，结构致密，含有锰铁质结核。厚度一般8.0～39m。

）

（4）第四系上新统（Q

3

主要为浅黄黄土状中、重粉质壤土，含少量钙质结核，厚度一般2～14.2m。2.2沿线采空区分布情况

绕山线（保安煤注范围内）主要穿过原新峰矿务局二矿、禹州市梁北镇郭村煤矿、梁北镇工贸公司煤矿、梁北镇福利煤矿和梁北镇刘垌村一组煤矿的采空区。

（1）原新峰矿务局二矿采空区

该矿采空区面积为1387260m2，相应占压渠道范围83314 m2，长度724.98m，所采六4、六2煤层厚度为0.9m，煤层底板标高为-150～+31，地面标高为+116～+138，煤层埋深107～226m，采空区通过相应的原设计桩号SH75+639.243～SH76+386.536。

（2）禹州市梁北镇郭村煤矿采空区

该矿采空区面积为525045m2,相应占压渠道范围74772 m2,长度703.458，所采六4、六2煤层厚度为0.75～1.13m，煤层底板标高为-150～±0，地面标高为+126～+140，煤层埋深126～290m，采空区通过相应的原设计桩号为SH76+852.709～SH77+906.75。

3施工工艺流程

本工程帷幕灌浆的施工工艺如图1所示。施工顺序：帷幕灌浆分三序施工。

图1 帷幕灌浆施工工艺流程图

4灌浆材料

4.1浆液组分及质量要求

灌浆材料的成分及性能要求如下表1所示。我部将根据有关的材料质量标准对每批材料入库前进行检验验收，并及时将检验成果报送监理工程师。

根据设计要求和灌浆试验结果进行浆液配合比设计并将配合比试验结果报请

监理审批后方可投入实际应用。

4.2浆液制备

浆液制备的原则为：集中制浆、分散配浆。集中制浆站统一制备充填浆液，浆液中P.O42.5水泥和粉煤灰按水：固＝1:1控制，固体材料中水泥：粉煤灰＝0.15：0.85。一级浆液通过输浆泵输送浆液至各灌浆工作面，各灌浆工作面应测定来浆密度，并根据帷幕灌浆部位的需要添加其它原材料后调制成帷幕灌浆所用的二级浆液(帷幕灌浆材料配比为水：水泥：粉煤灰：膨润土＝1：0.15：0.7：0.15)。外加剂、掺合料等搅拌成溶液或浆液的形式加入搅拌机。

制浆材料必须按规定的浆液配比计量，制浆材料称量误差小于5%，水泥固相材料采用重量称量法计量。

帷幕浆液采用二级制浆站现场拌制，搅拌时间不少于60s，浆液在使用前过筛，自开始制备至用完时间宜小于4h。否则不能再用，并弃置监理工程师指定的地点。加入掺合料和外加剂的浆液搅拌时间以及自制备到用完的时间通过试验确定。

浆液温度应保持在5～40ºC，超过此标准的应视为废浆。

5钻灌施工设备配备

5.1钻孔设备

本次试验灌浆钻孔采用XY-2和XY-4型钻机钻孔，钻机配备Φ50mm钻杆，覆盖

层钻孔配备合金钻头钻进，基岩钻孔配备金刚石钻头。

5.2灌浆设备

主要灌浆设备有：灌浆泵、立式双桶储浆搅拌机、灌浆自动记录系统等。

（1）灌浆泵

选用BW-250型灌浆泵，卧式三缸往复式单作用柱塞泵，运行状态好，压力平稳。

（2）立式双桶储浆搅拌机

选用J-400型立式双桶储浆搅拌机，容积为2×200L，搅拌轴转速51r/min。

（3）灌浆自动记录仪

拟采用GMS2001（J31C-T）灌浆数据采集与监控系统。

6钻孔施工

6.1钻孔方案

本工程钻孔主要采用XY-2和XY-4型钻机施工。考虑到钻孔深度较大，起钻困难，无需取芯的钻孔采用全断面钻头进行钻孔。全断面钻进方式可节省许多非钻的时间，回次进尺不受限制，可避免取芯钻进易产生的堵芯等事故，从而可以加快施工进度，降低劳动强度和工程成本，施工过程中无需起钻、取芯，钻渣随泥浆、清水反出孔口。覆盖层钻孔选用硬质合金矛式钻头，基岩中钻孔选用金刚石复合片刮刀式全断面钻头。

6.2一般孔钻孔控制

钻机安装应平整稳固，钻孔方向应按施工图纸要求确定，钻孔时必须保证孔向准确。钻孔施工应按灌浆程序，分序进行。帷幕灌浆孔孔距2.0米，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。帷幕灌浆孔开孔孔径可根据各机组施工配置情况自行进行调整（孔径为130mm或108mm），钻至基岩5m后，在覆盖层地质条件较差的情况下，根据需要可下入套管护壁，变径后用φ89mm或φ76mm钻至采空区中跨落带或煤层底板以下1.5m终孔。变径后的基岩钻进，一律用清水做循环液。

钻孔过程中若遇到塌孔、掉块等情况无法成孔时建议采用分段灌浆，段长根据

现场情况确定，以保证钻孔顺利进行。

在钻孔过程中，作好钻孔操作的详细记录，并对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度及其它能充分反映岩石特性的因素进行监测和记录。