第08章 钻灌与灌浆

第八章钻孔与灌浆
8.1 概述
8.2 施工布置
8.3 灌浆试验
8.4 施工程序和方法
8.5 施工进度计划
8.6 资源配置
8.7 质量安全保证措施
第八章钻孔与灌浆
8.1概述
8.1.1 主要施工项目及工程量
本标钻孔、灌浆及排水孔等施工项目主要分布在混凝土纵向导墙、泄水闸及消力池、右岸混凝土坝和右坝肩防渗墙等部位，主要施工内容有：基础固结灌浆、帷幕灌浆和排水孔钻孔。

另外还包括必要的勘探孔、检查孔、观测孔，以及钻孔和灌浆所需进行的钻取岩芯和试验、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。

主要工程量见表8-1-1。

钻孔和灌浆工程量表
8.1.2 地质条件
地层岩性：右岸混凝土重力坝位于Ⅱ级阶地，阶地基座岩性为钙质砂岩、泥钙质砂岩和粉砂质粘土岩及其组合，岩层产状NW280ºNE∠68º，岩层中裂隙不发育；泄水闸坝段布置在河床右岸，坝基岩性为钙质砂岩、泥钙质砂岩以及泥钙质砂岩夹粉砂质粘土岩，岩层倾角61～68º。

泄水闸、重力坝建基面岩石均存在遇水易软化崩解、具弱膨胀潜势等特性；河床局部基岩风化带及裂隙中的基岩裂隙水对混凝土具有硫酸盐侵蚀性。

8.2施工布置
8.2.1制浆系统
灌浆拟采取集中制浆、供浆。

集中制浆站为脚手架结构，依据施工环境特性，在右岸适宜地建造1座。

制浆站内布置有ZJ-400型高速制浆机、储浆桶和BW250/50供浆泵，制备水灰比为0.5∶1的纯水泥浆液，经输浆管路泵送至各灌浆点；水泥仓库临近制供浆站布置，仓库采用板木结构。

8.2.2风、水、电系统及通讯
现场风、水、电管线将结合开挖和砼施工，统一由系统敷设专用管线。

钻孔灌浆用水，从系统供水总管中接水，通过Φ4″和Φ2″管作支管将水引向各部位钻灌现场，用水量约10m3/h。

施工用电采用系统供电。

动力线沿系统布置的变压器敷设至各灌浆作业区，高峰用电总负荷约180kW。

施工用风自备空压机或利用开挖供风系统。

制浆站与灌浆现场之间用无线电对讲机和有线电话联系。

制供浆站结构见附图CJF-CI-08-01。

8.2.3施工排水、排污布置
灌浆施工排水、排污，根据施工布置采取集中抽排。

廊道内利用底板坡度将污水在低处汇集，用泵抽排至洞外；露天部位分段围设临时集水坑，通过潜水泵排至基坑外，对于沉淀的积渣岩心等废弃物设专人定期统一清除。

8.2.4灌浆材料、施工设备运输
灌浆用袋装的抗硫酸盐水泥。

其中固结灌浆和帷幕灌浆的水泥强度等级不低于425#，外加剂、掺和料的选用，按照招标技术条款6.2.4和6.2.5执行。

帷幕灌浆的水泥细度要求通过80µm方孔筛，筛余量≤5%。

施工中如果监理人要求采用细水泥浆液灌浆时，则通过试验选用干磨水泥、湿磨水泥或超细水泥，同时施工现场配备湿磨机。

灌浆水泥储存与砼拌和水泥使用同一场地，钻孔材料、机修车间由总平面布置统一协调。

施工设备、材料运输，利用现有道路和不同高程的进场施工道路进入工作场地。

8.3灌浆试验
8.3.1浆液试验
灌浆作业开工前28天，将试验与施工相结合，编制灌浆试验（包括浆液试验）计划大纲报送监理工程师审核。

按监理工程师指示对不同水灰比，不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验：
（1）浆液配制程序及拌制时间；
（2）浆液密度或比重测定；
（3）浆液流动性或流变参数；
（4）浆液的沉淀稳定性；
（5）浆液的凝结时间，包括初凝或结凝时间；
（6）浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性；
（7）监理工程师指示的其它试验内容。

用于现场灌浆试验的浆液水灰比及掺合料、外加剂等的品种及其掺量通过浆液试验选择，并将试验成果报送监理工程师。

8.3.2现场灌浆试验
（1）根据本工程建筑物布置和地质条件，选择地质条件与实际灌区相似的地段作为灌浆试验区。

（2）根据灌浆工程施工图纸的要求或按监理工程师指示选定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等试验参数。

(3)在每一灌浆区内，按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验，检查灌浆的效果，整理分析各序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量等的试验资料，并将灌浆试验成果报送监理工程师审核，以确定灌浆施工的实际参数。

（4）灌浆试验中包含弹性波纵波速检测，共2组，每组6个试验孔，2个检查孔。

单孔深10m。

检查方法采用压水法和弹性波孔间穿透法，检查孔共用。

8.4施工程序和方法
8.4.1施工程序
本标建筑物基础固结灌浆在基础盖重砼浇筑之后进行；帷幕灌浆除右岸重力坝和砼防渗墙部位之外，其余均在基础灌浆廊道中施工；基础排水孔在周围一定范围的灌浆施工验收完毕后进行施工。

8.4.2基础固结灌浆
8.4.2.1工程量及施工说明
本标固结灌浆工程与砼施工交叉作业频繁，是本标段工程总进度的重要环节，我们将投入足够的钻灌机械设备及人员随砼浇筑穿插进行施工，确保固结灌浆如期完成。

钻孔与灌浆工程一期施工范围为混凝土纵向导墙以右部分，主要分布在右岸重力坝段、泄水闸坝段、消力池及纵向导墙基础，固结灌浆总量约7330m。

基础的固结灌浆均采取有盖重施工，尽量穿插在砼坝段（或坝块）跳仓浇筑期间进行，并在相应部位砼盖重（厚约1.5m）达到50%以上设计强度后，采用地质钻机和轻便型风动钻沿预埋管口钻孔灌浆。

对设有抬动观测设备的灌浆区，须待抬动观测仪器装置完毕，并完成灌浆前测试工作后，才进行灌浆作业。

在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆施工过程中均进行抬动监测。

在已完成或正在灌浆的地区，其附近30m以内不能进行爆破作业。

8.4.2.2施工工艺流程
预埋钢管→从预埋管中钻Ⅰ序孔→裂隙冲洗→简易压水→灌浆→封孔→从预埋管中钻Ⅱ序（后序孔）孔、裂隙冲洗、简易压水→灌浆、封孔。

注：在粘土岩等遇水易恶化的岩层中，根据监理人指示灌前不进行裂隙冲洗和简易压水试验。

8.4.2.3施工方法和措施
（1）预埋管和钻孔
按设计图纸要求或监理人指示进行布孔，孔位偏差不超过10cm，孔间距3m，孔深5m，梅花分布。

在基础混凝土浇筑时，沿固结灌浆孔位方向，预埋Φ80mm的钢管。

钻孔采用地质钻机或风动钻机，孔径、孔深、孔斜符合设计图纸要求，钻孔孔底最大允许偏差≤1/40孔深；孔深误差≤20cm。

对粘土岩钻孔采用干钻法
施工。

（2）裂隙冲洗
灌浆前，除对处于粘土岩及其他遇水易软化崩解的孔段，不做裂隙冲洗和压水试验外，所有的灌浆孔段灌前需进行裂隙冲洗和压水试验。

冲洗采用导管通入大流量水，从孔底向孔口冲洗的方法，并根据不同的地质条件调整确定。

冲洗压力：采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，采用1Mpa。

冲洗结束标准：冲至回水澄清后10min结束，孔内沉积物厚度不超过20cm。

（3）简易压水试验
灌前选不少于总灌浆孔数5%的孔进行压水试验，压水试验采用简易压水的方法。

简易压水试验在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。

压力采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，采用1Mpa。

结束标准：压水稳定后持续20min，每5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量。

压水成果以透水率表示。

（4）灌浆
正常情况下，灌浆分两次序进行，地质条件不良地段分三个次序。

先施工各灌浆区的I序孔和其周边孔，I序孔灌完后，再进行II序孔的施工。

灌浆过程中设置抬动变形观测孔。

标内灌浆孔孔深5m，采用单孔内循环，全孔一次灌注。

灌浆压力视不同地段和孔深可采用0.2～0.4MPa，变浆条件及灌浆结束标准、封孔方式均按照固结灌浆试验成果、标书技术条款（6.8.3～6.8.5有关要求）和DL/T5148-2001规范执行。

（5）特殊情况处理
A.当注入率大于30L/min，浆液加浓注入率无明显减少时，可根据情况采用分级升压法或间歇灌浆等措施。

B.灌浆过程中如发生冒浆、翻浆等情况，立即采取表面封堵、低压、浓浆、限量、间歇式灌注等方法处理。

C.若正在钻进的孔与灌浆孔串通出现串浆现象时，立即停钻封堵，待灌浆结束一段后重新钻孔；如钻孔已成孔且串浆，将两孔并联同时灌注。

D.施工时，对岩石非常破碎地段（断层及其影响部位）灌浆，先用浓浆在孔内作无压循环，回浆管处，设过滤筛，将孔内那些大颗粒过滤掉，等孔内干净后，再用稀浆按正常灌浆工序进行灌浆作业，直至按结束标准结束。

E.在有涌水孔段灌浆时，除测记涌水压力和涌水量，可根据实际情况采取迸浆、闭浆、待凝或掺加速凝剂等措施。

（6）质量检查
固结灌浆质量检查采用岩体波速或静弹性模量测试，并结合分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯以及压水试验和灌浆试验成果为辅的方法进行综合评定。

压水试验检查在该部位灌浆结束3~7d后进行。

灌浆结束后，将灌浆记录和有关资料提交监理人，由监理人确定检查孔孔位。

检查孔孔数不少于灌浆孔孔数的5%。

孔段合格率在80%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%，且不集中，灌浆质量认为合格，否则按监理人批准的措施进行处理。

岩体波速或静弹性模量测试，分别在该部位灌浆结束14d或28d后进行，纵波检测共5组（每组3孔），具体孔位的布置、测试仪器的确定、测试方法、合格标准等，均按设计图纸规定或监理人指示执行。

8.4.3帷幕灌浆
8.4.3.1工程量及施工说明
帷幕灌浆施工主要在灌浆排水廊道形成后进行，灌浆总量约1838m。

帷幕孔采用地质钻机造孔，灌浆采用孔口封闭灌浆法，灌浆分二序，按先导孔（在一序中选取）→一序孔→二序孔的顺序进行施工。

8.4.3.2施工工艺流程
按设计放孔位→安装调平钻机→沿预埋钢管（Φ97）用Φ91mm金刚石钻头钻孔，穿入砼并深入基岩2m，冲孔压水并卡塞灌浆→用Φ76mm钻头钻第二灌浆段→冲洗及压水试验→灌浆→如此循环直到全孔结束→封孔
8.4.3.3钻孔、裂隙冲洗、压水试验
1.钻孔
帷幕灌浆钻孔采用回转式钻机配金刚石钻具（或合金钻头）钻进。

钻孔施工过程中作好稳固钻机、埋设地锚和孔口管，适当控制钻进压力，逐段测定孔斜，随时注意采取纠偏措施。

2.冲洗、压水试验
灌浆前对所有灌浆孔（段）进行钻孔和裂隙冲洗，在粘土岩内钻孔不宜做压水试验。

帷幕孔的冲洗方法通过现场试验确定。

裂隙冲洗使用压力水进行。

冲洗压力：采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，采用1Mpa。

冲洗结束标准：冲至回水澄清后10min结束，且总的时间要求，单孔不少于30min，串通孔不少于2h。

孔内沉积物厚度不超过20cm。

对帷幕灌浆，除先导孔必需采用自上而下分段卡塞进行压水试验（按施工图纸要求采用五点法或单点法），其它各次序孔均采用简易压水试验，简易压水试验在裂隙冲洗后进行，其方法同固结灌浆。

8.4.3.4灌浆
帷幕灌浆施工采用孔口封闭、孔内循环，自上而下分段灌浆的方法进行。

灌浆时，接触段（段长≤2m）先行单独灌浆并将待凝24h，中间段段长为5m，最大不超过10m。

此外，除在断层、破碎带等地质条件复杂部位，相应灌浆段灌浆时需要进行待凝，其它灌浆段不需待凝。

各段拟采用的灌浆压力见表8-4-2。

浆液水灰比、结束标准及其它技术要求，依照招标文件技术条款规定以及规范执行。

帷幕施工拟采用的灌浆压力表
8.4.3.5.封孔
在规定压力下，注入率不大于0.4L/min（或1L/min）时，继续灌注60min （或90min），即可结束灌浆，之后采用“分段压力灌浆封孔法”进行封孔。

8.4.3.6特殊情况的处理方法
1.地表冒浆：采取表面封堵、降低压力、间歇灌注的方法。

2.串浆：封闭钻进孔，灌浆孔正常灌浆。

3.吃浆量较大的孔段：浓浆开灌、间歇灌注、待凝、扫孔二次复灌。

4.如遇特大耗浆量孔段，应立即停灌，根据具体情况提出施工措施报监理工程师审查批准后，方可继续施工。

5.集中渗漏通道，采取间歇灌注砂浆或细石砼进行堵塞，再进行浓浆灌注，最后进行正常灌浆，必要时可加速凝剂。

6.若存在吸水不吸浆的现象，提出措施，报监理工程师审批后执行。

8.4.3.7质量检查
帷幕灌浆质量检查是在相应部位灌浆结束14天后，以检查孔压水试验（五点法）成果为主，结合灌浆资料、钻孔取芯等来综合评定。

检查孔数量为灌浆总孔数的10%，一个坝段或一个单元工程内至少布置一个检查孔。

灌浆合格标准；接触段及其下一段的合格率为100%；其余段合格率为90%以上；不合格段透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中。

8.4.4排水孔施工
8.4.4.1工程量及施工说明
基础排水孔主要布置在灌浆排水廊道防渗帷幕线下游和纵向导墙基础廊道内，工程量为1058m。

排水孔孔位由测量人员和技术人员按设计图纸布孔，孔位偏差小于10cm。

所有排水孔，在相应部位（或至少30m范围内）灌浆检查合格后，按施工详图或监理工程师规定的位置、方向和深度施工。

坝基排水孔在相应部位灌浆结束后，采用地质钻机造孔。

为控制钻孔偏斜情况，钻进中用侧斜仪随时校核。

排水孔造孔完毕后，认真清洗，为保证排水孔畅通，在砼浇筑时，对排水孔孔口进行保护和固定。

8.4.4.2施工工艺流程
孔位放样→钻机就位→钻孔、吹洗孔→安装排水孔保护装置。

8.4.4.3.特殊情况处理
排水孔钻进过程中，如遇有断层破碎带或软弱岩体、涌水、漏水等特殊情况，及时通知监理工程师，并按监理工程师的指示进行处理，若钻进中排水孔遭堵塞，
按监理工程师指示重钻。

8.4.4.4排水孔保护装置制作安装
穿过粘土岩的排水孔要求安装透水花管，其孔内保护装置将严格按照施工图纸指示制作与安装。

保护管管壁满布排水孔眼，花管外壁展开的孔眼布置呈梅花形；保护管加工制作时，根据排水孔单根保护管的设计要求长度，用切割机下料，管节间加工成丝扣并用管箍连接，保护管处裹无纺过滤布，用尼龙绳均匀缠绕牢固。

保护管制做完成经检查验收后，人工缓慢下入孔底。

8.4.4.5质量检查
排水孔质量检查，主要是对施工孔位、孔向、孔深、孔径等进行检查。

当施工各项指标均符合设计要求时，则认为合格；否则，按监理人批示进行处理。

8.4.5其它钻孔施工
本标施工中的观测孔、检查孔、取芯钻孔或监理人指示的其它钻孔，均选用地质回转钻机，按监理工程师指示的孔位进行取芯钻探（孔径≥φ76mm）。

对岩心按取芯次序统一编号，填牌装箱，绘制钻孔柱状图和芯样描述。

且根据监理人的批示，对钻取芯样进行试验，将钻孔操作详细记录，芯样照片、试验记录和成果提交监理工程师。

8.5施工进度计划
本标钻孔与灌浆工程施工进度安排依据砼工程施工计划而制定，总的施工安排顺序为先固结灌浆→帷幕灌浆→排水孔。

根据总进度计划安排，灌浆施工高峰期发生在2005年3月～5月，其中，固结灌浆强度约为2780m/月，帷幕灌浆强度为700m/月。

为此，我们将组建3个施工单元组，配备充足的资源设备，保证按期完成任务。

各部位灌浆施工进度安排如下：
1.砼纵向导墙固结灌浆（2858m）施工安排在2005年2月15日～2005年4月15日；基础排水孔（500m）安排在2005年8月施工。

2.泄水闸段基础固结灌浆（3370m）施工安排在2005年3月5日～2005年5月中旬；帷幕灌浆（1130m）为2005年6月1日～2005年7月底；坝基排水孔（558m）安排在2005年8月施工。

3. 消力池段：桩号坝下0+069.0～坝下0+075.0（坝右0+020.5～坝右0+128.5）
底板的固结灌浆（540m）施工安排在2005年5月25日～2005年8月13日；
4. 右副坝固结灌浆（562m）施工安排在2005年4月6日～2005年7月下旬；帷幕灌浆（415m）安排在2005年4月20日～2005年8月5日施工。

5. 右岸砼防渗墙基础帷幕灌浆（293m）安排在2005年3月5日～2005年3月25日施工。

8.6资源配置
为保证施工工期和质量，将组建3个施工单元组（每个单元组配备2台套钻灌设备），每日3班工作制，每班8小时，高峰期主要机械设备、主要材料用量和人员分别见表8-6-1、见表8-6-2和表8-6-3。

主要施工设备表
主要材料用量表
施工人员计划表
8.7质量安全保证措施
8.7.1基础处理工程系隐蔽工程，施工前对操作人员进行全面的技术交底并进行培训考核，合格后方可上岗操作，严格按设计图纸文件、技术要求等规程、规范执行。

8.7.2灌浆所用水泥必须新鲜且稳定性好，在使用前均须进行水泥性质检验，保证原材料合格。

投入完好的施工设备仪器，定期检查维修，保证设备正常运转，对不合格和损坏的仪表、仪器不使用。

8.7.3对不符合要求的钻孔及灌浆孔一律报废，重新开钻。

8.7.4灌浆作业过程中，严格控制灌浆压力及浆液水灰比，及时做好记录，以确保灌浆质量。

8.7.5控制好灌浆过程中各个工艺环节，用灌浆自动记录仪监控压水、灌浆全过程，确保施工质量。

8.7.6排水孔施工过程中，应准确地判断断层破碎带的位置，记录发生的异常情况。

孔口加盖保护，防止渣、油、废浆、废水流入孔内。

8.7.7抓好安全生产和文明生产管理工作。

钻孔设备在斜面上工作时，钻灌作业设好安全防护；加强用电管理，规范材料、机具堆放场，及时清除废弃物，保证作业面干净、整洁。