固结灌浆试验报告

固结灌浆试验报告

1. 概述

1.1 工程概述

珠海竹银水源工程第一标段主坝、副坝坝基基础处理施工工期紧、任务重，且坝体填筑与基础固结灌浆施工干扰较大；根据灌浆规范及设计单位有关要求，坝基固结灌浆施工前应选取有代表性的地段进行现场灌浆试验，为灌浆施工探求合理的施工工艺和施工参数。为解决上述问题，经业主、设计、监理和施工四方现场选取2#副坝0+142.00～0+195.00段作为本工程固结灌浆现场生产性试验区，通过生产性试验取得相关技术及施工参数，指导本工程固结灌浆施工。

本次试验于2009年12月27日开始进行抬动观测孔的钻孔，至2010年01月3日灌浆工作完成，2010年01月06日进行灌后检查孔的钻孔压水试验，施工总历时12天。

1.2 主要施工依据

1、《珠海市竹银水源工程第一标段竹银水库主坝、副坝工程》招标文件；

2、《珠海市竹银水源工程第一标段竹银水库主坝、副坝工程》投标文件；

3、《竹银水库主坝、副坝工程基础固结、帷幕灌浆施工方案》；

4、《竹银水库主坝、副坝工程固结灌浆生产性试验措施》；

5、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）；

6、中水珠江规划勘测设计有限公司相关设计通知、基础处理图纸。

1.3 主要施工项目及完成工程量：

根据《基础固结、帷幕灌浆施工方案》，本工程固结灌浆试验主要进行抬动观测、固结灌浆的钻孔灌浆、检查孔的钻孔压水试验等工作，完成的主要工程量见表1.3-1。

2. 固结灌浆试验施工

2.1 抬动变形观测

（1）抬动观测孔孔径为Φ76mm，采用天拓XY-200型地质钻机配金刚石钻头钻孔，在灌浆试验区内布置2个钻孔，各安置1套抬动变形观测装置。

（2）在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中，派专人进行抬动变形观测并作记录，抬动变形允许值按照200μm进行控制。当变形值接近变形允许值或变形值上升速度较快时，及时采取降低压力措施。

（3）抬动变形观测使用的千分表，使用前经过率定，并经常检查，确保其灵敏性和准确性。

（4）抬动变形观测过程中，严格防止碰撞，保证在正常工作状态下进行观测，确保测试精度。

（5）灌浆工作结束后，按固结灌浆要求进行抬动观测孔的灌浆回填。

2.2 固结灌浆

2.2.1 钻孔

（1）固结灌浆孔采用自上而下分段钻灌的孔段用天拓XY-200地质钻机进行钻孔，固结孔深6.5m，一次性钻至孔底，钻孔直径Φ76mm。

（2）钻孔孔位严格按施工图纸的要求进行施工，开孔孔位偏差不大于10cm，

孔向为垂直于基岩面方向。在钻孔过程中，采取措施控制孔斜，若发现孔斜过大，及时纠偏。

2.2.2 钻孔冲洗及裂隙冲洗、压水试验

（1）固结灌浆前进行钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验。钻孔冲洗采用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗，直至回水澄清后10min结束。

（2）裂隙冲洗采用压水冲洗的方式，结合压水试验进行，当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔灌浆结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。灌浆孔(段)裂隙冲洗后，立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔不超过24h。

（3）采用“简易压水”进行压水试验，简易压水试验结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80％，压水20min，每4min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

2.2.3 灌浆施工

（1）施工程序：固结灌浆按分序加密的原则进行，先进行一序孔钻灌，再进行二序孔的钻灌。具体钻灌施工程序为：抬动观测孔钻孔→抬动观测装置安装→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→质量检查孔钻孔并压水。

（2）灌浆方法：由于固结孔深度为5m，因此试验采用孔内循环灌浆方法。灌浆时采用单孔灌注，当发生串孔且设备能满足施工要求时，采用并联灌注，且孔数不得多于3个，并控制灌浆压力，同时报监理工程师批准。

（3）灌浆分段：本工程固结灌浆孔深度为 5.0m，采用不分段、全孔一次灌注。

（4）灌浆压力：按设计图纸固结灌浆分2序进行，且根据钻孔情况可知固结段地质情况比较差；因此Ⅰ序孔灌浆压力初定为0.2～0.3Mpa，Ⅱ序孔灌浆压力初定为0.3Mpa。

灌浆在不产生抬动的条件下尽快达到设计压力。但注入率较大的孔段采用分级升压方式逐级升至设计压力，按0.05Mpa分级，每级纯灌时间不少于15min，以防止发生有害抬动。具体操作时根据压力和注入率的关系（表2.2 -1）进行控制。串通孔灌浆或多孔并联灌浆时，分别控制灌浆压力。为防止产生抬动变形，灌浆过程中严格控制灌浆压力。

（5）灌浆水灰比及浆液变换：固结灌浆试验采用强度等级为P.O42.5级的普通硅酸盐水泥，灌浆水灰比为3 ：1、2∶1、1∶1、0.8 ：1、0.5∶1共五个比级。并遵照由稀到浓逐级变换的原则。

当灌浆压力保持不变而注入率持续减小时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比。

当某一比级的浆液注入量已达到300L以上，或灌浆时间已达到60min，而灌浆压力或注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况并报监理人批准，可越级变浓。

（6）灌浆结束标准：在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，结束灌浆。

（7）灌浆封孔：所有固结灌浆孔在灌浆结束后应进行灌浆封孔。灌浆封孔采用“导管注浆封孔法”，在全孔灌浆结束后，将注浆管下入孔底，往孔底注入水灰比为0.5:1的浓水泥浆，当孔口返浓浆时，慢速提出注浆管，在上提注浆管的过程中不断注入浓浆，直至孔口充满浓浆为止。浆液凝固后应及时清除孔口浮浆和污水，用M30砂浆回填密实并抹平。

2.2.4 特殊情况处理

（1）冒浆处理:压水灌浆过程中如地表裂缝发生冒（漏）浆现象时，采用速凝水泥浆嵌缝、地表封堵方法处理后，再采用降压、加浓浆液、限流、限量、间歇灌注等方法处理。然后按正常灌浆方式灌注至达灌浆结束标准。

（2）串浆处理:钻灌过程中发现灌浆孔串通时，如串通孔具备灌浆条件，在满足设计压力和正常供浆的前提下，将串通孔并联灌注，并分别控制灌浆压力，防止抬动，同时并联孔数不超过3个。如串通孔不具备灌浆条件时，将阻塞器阻塞于被串孔串浆部位上方1～2m处，对灌浆孔继续进行灌浆，灌浆结束后立即将串通孔内的阻塞器取出，并扫孔、待凝后进行灌浆。

（3）灌浆中断处理：因故中断尽快恢复灌浆，恢复灌浆时使用开灌水灰比的

浆液灌注，如注入率与中断前相近，改用中断前水灰比的浆液灌注。

（4）大耗浆段处理：遇注入率大、灌浆难以正常结束的孔段时，暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的地下洞井、陡直边坡、结构分缝等进行彻底检查，如有串通，采取措施处理后再恢复灌浆，并采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆法进行灌注，该段经处理未能达到设计标准的，待凝后，重新扫孔、补灌，直至达到要求为止。

3. 质量控制

3.1 制度控制

建立严格的质量管理制度，施工前由技术质检部对施工操作人员进行技术交底，使施工操作人员充分领会设计意图及有关技术要求，关键岗位的人员须持证上岗，建立质量奖惩制度，奖优罚劣，避免偷工减料，盲目施工的现象。

3.2 施工材料控制

施工所用的主要材料严格按监理要求和我局质量体系文件要求购置，所有材料经检测合格后方可使用到工程施工中，施工使用的水泥分批抽样检测。每批水泥入库前按有关规定进行检验验收；施工现场的水泥仓库作好防潮的设施建设，经检验不合格或受潮结块的水泥坚决不用。

3.3 检测、计量设备控制

施工使用的测量仪器如全站仪、压力表、千分表等送广州烈图仪器科技有限公司等单位进行率定，自动记录仪、测斜仪经湖南长沙力金科技开发有限公司率定，在施工现场监理工程师进行了检验，合格后再投入使用，确保准确检测和计量。

3.4 施工过程控制

（1）为了保证工程质量，开工前将试验计划呈报给监理人，经批准后，按批准的文件执行。在施工过程中，质检人员的检查验收贯穿于整个过程。施工过程中加强施工工序之间的衔接，每道工序按照“三检制”的程序进行检查。在检查

资料完备的前提下，我项目部三级检查合格后，报请业主、设计单位、监理人终检。

（2）严格把好质量关。对施工中发生的质量事故，坚持“三不放过”原则，深入现场，认真分析，严肃处理。

（3）在施工过程中，做好原始资料的记录，现场工程师跟班对施工全过程进行控制，及时对资料及时整理分析，以指导施工的顺利进行。

（4）灌浆过程中，对灌浆浆液比重、灌浆段长、灌浆压力和结束标准等项目进行检查，使用灌浆自动记录仪和人工同时进行记录并进行核对。

（5）灌浆完毕，按要求进行封孔质量检查，达不到要求的，进行处理直至达到要求。

4. 质量检查情况

4.1 压水检查孔布置

固结灌浆质量检查采用以分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯以及压水试验成果进行。本次固结灌浆试验孔总数20个，根据5%的检查孔比例，布置质量检查孔1个，布孔位置由监理工程师现场指定，具体孔位为Ⅰ-Ⅰ13～Ⅰ-Ⅱ14之间。本次灌浆试验检查孔全孔作为一段进行压水试验；孔深6.7m（包含压浆板混凝土厚度），自上而下进行压水试验。

4.2 钻孔

质量检查孔采用天拓XY-200地质钻机回转取芯钻进，钻孔直径为Φ76mm，孔向垂直建基面，现场钻取岩芯比较破碎。

4.3 压水试验

按相关技术要求，本次固结灌浆试验检查孔压水试验采用“单点法”进行，压水检查过程中监理工程师旁站监督检查，压水检查结果见表4.3-1。检查结束后按照灌浆孔要求对检查孔进行灌浆和封孔。

表4.3-1检查孔压水结果统计表

注：透水率q（Lu）=Q/（P×L）

=1.4/（0.25×5.2）

=1.06

最终稳定流量对应的透水率为1.06Lu，满足设计及规范要求。

5. 成果资料分析

5.1 压水资料分析

（1）平均透水率：从灌前简易压水统计结果来看，Ⅰ序孔平均透水率为67.87Lu，Ⅱ序孔平均透水率为32.09Lu，检查孔平均透水率为1.06Lu。其中Ⅱ序孔平均透水率小于Ⅰ序孔，说明随着灌浆孔的逐渐加密，透水率总体上呈下降趋势，符合灌浆的正常规律，检查孔压水符合设计要求，达到了相应的质量标准。

（2）从试验区灌浆的抬动观测结果来看，1.5m厚的压浆板混凝土采用0.2～0.3Mpa的灌浆压力是合适的，过大的话将产生有害抬动。

（3）检查压水结果分析：检查孔压水结果显示，所布置的1个检查孔压水结果在设计要求范围内，透水率为1.06Lu。说明通过固结灌浆，能有效地将表层岩体的裂隙封闭，达到了将表层岩体加固后作为帷幕灌浆的岩石盖重层的目的。

5.2 灌浆资料分析

5.2.1 灌浆单耗

（1）可灌性：根据资料统计，试验区Ⅰ序孔灌浆平均单耗为达237.65kg/m，Ⅱ序孔灌浆平均单耗为达135.92kg/m，说明试验区按现行灌浆工艺进行固结灌浆可灌性较好。

（2）各次序孔灌浆单耗：试验区Ⅰ序孔灌浆平均单耗为达237.65kg/m，Ⅱ序孔灌浆平均单耗为达135.92kg/m，Ⅱ序孔的递减率为174.8%。从以上数据可

以看出，随孔序的增加其灌浆水泥单耗递减的规律非常明显。

5.2.2 压水灌浆串漏情况分析

从施工现场情况看，在进行Ⅰ序孔施工的时候串漏情况比较普遍，但Ⅱ序孔施工的时候串漏情况大大减少。以上说明两个方面的问题，一是试验区岩体表层卸荷裂隙比较发育，导致表层串漏较严重；另一个是表层灌浆封闭效果较好，Ⅱ序灌浆时很少发生水泥浆串漏至表层的现象。

5.2.3 施工工效分析

本试区固结灌浆孔共计钻灌20孔，计20段，钻灌总进尺102.8m。自2009年12月27日开始进行固结灌浆施工，至2010年1月3日完成钻灌施工，纯钻灌时间为7天。待令3天后于1月6日进行检查孔压水试验施工。通过施工现场可看出，在完成灌浆试验取得指导数据的前提下，现场施工设备、人员配置完全能满足施工进度需求。

5.2.4 灌浆压力与注入率的对应关系

根据统计资料，从总体上看，除地质条件变化的影响因素外，随着灌浆压力的增大，灌浆单耗相应增加，说明按现行施工工艺，在确保抬动变形满足设计要求的情况下，适当提高灌浆压力，可以达到更好的灌浆效果。

6. 结论和建议

在珠海水务建设管理中心竹银水库项目指挥部、中水珠江规划勘测设计有限公司设计代表处、佛山顺水工程建设监理有限公司竹银水库Ⅰ标项目监理部等参建各方的大力支持和通力合作下，本次试验工作得以圆满完成，在此我们表示衷心的感谢。从以上资料的分析我们得出以下结论与建议：

6.1 结论

（1）竹银水库工程大坝基础固结灌浆采用开灌压力0.25～0.3Mpa，全孔一段孔内循环、采用两序灌浆的施工方法是可行的，虽然部分孔因地质原因在耗灰量上有一定的差异，但并未对结果产生直接的影响。经灌浆后压水检测证明，检查结果指标满足了设计要求，本次试验总体上来说是成功的。

（2）Ⅰ序孔灌浆时有一定的绕渗作用，但总体上并未对灌浆质量产生影响。

Ⅱ序孔绕渗现象大大减少，说明分序施工对地质较差岩石地带是合理的。

（3）从灌后质量检查孔压水结果可以看出，灌后检查压水透水率为1.06Lu，说明灌浆对表层有补强的效果，使接下来的帷幕灌浆质量得到了进一步的提高。

6.2 有关问题的建议

（1）试验施工中，经抬动观测发现未产生较大抬动现象，因此，在确保抬动值在设计允许范围内的条件下，应在允许范围内适当提高灌浆压力，建议施工生产中采用的灌浆压力Ⅰ序为0.25-0.3MPa，Ⅱ序为0.3-0.4Mpa，以确保灌浆质量进一步提高，进一步增强灌浆效果。

（2）本试验工程施工总历时12天，但前期准备及相关工作在2009年11月底就已经完成，剩下均为等待的时间。建议参建各方进一步加强业务联系与沟通，在保证施工质量的前提下，适当减少部分环节，以加快工程建设的步伐，为竹银水库早日完工打好坚实的基础。

（3）为确保固结灌浆的施工进度，建议在正常施工中，如每段（孔）均需进行裂隙冲洗，灌前压水可按规范要求只选取5%的孔段进行，以减少施工工序，达到加快施工进度的效果。

（4）根据我局基础处理多年的施工经验，为确保固结灌浆质量，提高水泥结石的密实性，建议在灌浆过程中，尽量不采用停灌待凝的方法人为中断灌浆，对表面串漏和吸浆量较大的孔段多采用低压、浓浆、间歇灌浆的方式处理。

七、附件

附件1、灌浆孔平面布置图；

附件2、灌浆成果一览表；

附件3、检查孔压水试验成果表。