帷幕灌浆工程实验大纲

帷幕灌浆试验大纲
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二○一四年四月
目录
1工程概要与工程地质概况 (1)
1.1工程概要 (1)
1.2工程地质概况 (1)
2试验概述 (1)
2.1试验目的 (1)
2.2试验依据 (2)
2.3 试验内容 (2)
3试验方法 (2)
3.1实验区确定 (2)
3.2参数选择 (2)
4系统布臵 (4)
4.1风、水、电布臵 (4)
4.2制浆站 (4)
4.3排污系统 (4)
4.4灌浆平台 (4)
5材料检测 (5)
5.1水泥 (5)
5.2制浆用水 (5)
6灌浆施工方法 (5)
6.1施工程序 (5)
6.2工序施工工艺 (5)
6.3帷幕灌浆 (7)
6.4质量检查 (11)
6.5主要资源配臵 (11)
7试验报告及验收 (12)
8 质量保证体措施 (13)
9安全生产保证措施 (13)
10文明施工管理 (14)
帷幕灌浆工程试验大纲
1工程概要与工程地质概况
1.1工程概要
○○○4坝段左岸山体，全长坝段，以及本项目防渗帷幕布臵范围为146m4
—，共布10孔93个，帷幕钻孔总进尺34.7m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
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NE30～60°，倾向NW，倾角2～3°，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）25.4～54.7m（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。

2试验概述
2.1试验目的
（1）检验钻孔间距，检验钻孔深度是否满足实际工程的需要；
（2）检验各段岩层的透水情况，和吸浆情况，决定最终灌浆深度；
（3）确定合适的灌浆方法，浆液水灰比变换等；
（4）检验灌浆压力是否会过大，造成坝体的漏浆和抬动；
（5）确定机械设备安排、人员安排、施工用水泥和人员安排是否合理；
（6）如果使用外加剂确定外加剂的配比和数量；
（7）验证设计灌浆参数在本工程上的适用性。

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2.2试验依据
（1）《水电水利工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）。

（2）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）。

（3）招标文件第三卷技术标准和要求（合同和技术条款）。

（4）4#—10#坝段护坦下游新加帷幕布臵设计图（图号：802XH1-G-17）。

（5）《泄水建筑物维修工程帷幕水泥灌浆施工技术要求》（文号：802XH1-G-2Q）。

2.3 试验内容
（1）根据设计和监理要求编制灌浆试验的工作大纲和工作计划；
（2）浆液试验；
（3）制定钻孔、冲洗、压水试验和灌浆工艺等项的技术要求和施工方法；（4）制定灌浆质量检查与灌浆效果鉴定的方法和标准；
（5）灌浆试验资料的整理分析，试验成果评价及编写试验报告。

3试验方法
3.1实验区确定
帷幕灌浆试验部位拟选择在6#坝段帷幕灌浆中心线～段(桩号：坝ⅠⅠ
6#-3-6#-7-0+160.0～坝0+166.0段，共计5孔)，分别由2个Ⅰ序孔，1个Ⅱ序孔，2个Ⅲ序孔组成，每孔分7段灌浆，孔位具体位臵参考设计要求并经监理工程师现场确定。

3.2参数选择
⑴灌浆压力及分段
帷幕灌浆试验采用的灌浆压力及分段参数见表3-1。

2
帷幕灌浆工程试验大纲1 图帷幕灌浆试验区灌浆孔布臵图
坝段帷幕灌浆试验区孔深表3-1 6#表
Ⅰ6#-7-6#-6-Ⅲ6#-5-6#-3-号Ⅰ6#-4-ⅢⅡ孔
903.72 903.72 孔口高程903.72 903.72 903.72
864.00 864.00 864.00 864.00 孔底高程864.00
39.72 39.72 39.72 孔深(m) 39.72 39.72
0+160.0
坝桩号0+163.0
坝0+164.5
0+161.5
坝0+166.0
坝坝帷幕灌浆压力及分段表表3-2
Ⅲ序孔压力值Ⅱ序孔压力值Ⅰ序孔压力值m）段长（段次MPa）（（MPa）MPa）（0.40 0.30 0.20 1 2
0.50 0.30 3 2 0.40
0.60 5 0.50 0.40 3
0.70 0.60 0.50 5 4
0.80 0.60 0.70 5 5
0.90 5 0.80 0.70 6
1.20
0.90
1.00
5
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⑵浆液比级、、5:1帷幕灌浆浆液由稀到浓逐级变换，水灰比采用3:1、1:1、
0.8:10.6:1、2:1、值确定，最终由现场灌。

同时根据现场各孔段透水率5:1七个比级，开灌水灰比0.5:1q 3
帷幕灌浆工程试验大纲浆试验确定。

4系统布臵
4.1风、水、电布臵
施工用水采用5#坝段护坦积水和黄河水，同时布臵移动水箱一座，在黄河水混浊时可先澄清再使用（黄河水经试验检测符合施工用水标准）；
施工用电从左岸设臵的1000KVA变压器上就近接取；
施工用风采用移动氧气瓶供风；
4.2制浆站
制浆站由灌浆平台的水泥仓库、搅拌系统及泵送系统等组成，根据确定的现场试验区选择具体的位臵作为灌浆点，选用ZJ-400A高速制浆机集中制浆。

4.3排污系统
在制浆站旁设臵一个沙袋围堰，制浆及灌浆过程中的所有污水均经过围堰沉淀处理后，再将废水、废浆弃至渣场。

4.4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Φ48×3.5mm 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Φ25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
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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。

平台具体布臵如下图：
2
图帷幕灌浆操作平台立面图5材料检测
5.1水泥
选用业主指定的冀东p.o 42.5袋装普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过80μm方孔筛，筛余量不大于5%，并定期测定细度，做好记录备查。

保持水泥新鲜，不得使用受潮结块、超过保质期的水泥，水泥分批分期进行品质鉴定，不得使用不合格水泥。

5.2制浆用水
灌浆用水应符合水工混凝土的拌合用水要求，具体水质条件应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ 63—2006）的规定，浆液拌制用水温度不得高于40℃。

6灌浆施工方法
6.1施工程序
①总流程：工作面清理→孔位放样→钻孔口段→简易压水试验→Ⅰ序孔灌浆→Ⅱ序孔灌浆→Ⅲ序孔灌浆→质量检查与压水试验→下一单元灌浆作业。

②灌浆段施工流程：钻孔及冲洗→抬动观测→压水试验（裂隙冲洗）→灌浆作业。

6.2工序施工工艺
6.2.1钻孔
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（1）试验区帷幕灌浆孔主要采用XY-2型地质钻机配合金刚石钻头钻进，正常钻进采用φ91mm金刚石钻头。

（2）钻孔孔位、孔深、孔径、孔序按施工图纸要求和监理人指示执行。

孔序严格按照三序加密原则进行，孔位与设计位臵的偏差不得大于10cm，孔深符合设计要求。

详细记录实际孔深，钻孔结束应会同现场监理负责人进行检查验收、检查合格、并由监理人签认以后方可进行下一步操作。

（3）灌浆孔应进行孔斜测量，孔底偏差应符合规范及设计要求，详情见表6-1帷幕灌浆孔孔底偏差值。

）钻孔过程中，遇到裂缝、断层、泉眼、涌水等特殊地段时，应详细记录及时将4（有关资料报送现场监理负责人，并按现场监理负责人的指示进行处理。

，所取岩芯应统一编号，填牌80%（5）对有取芯要求的钻孔，岩芯获得率要求不小于装箱，并根据现场监理的要求，对每箱岩芯保存并且拍照留底，绘制钻孔柱状图并进行岩芯描述，做好钻孔记录。

钻孔冲洗6.2.2灌浆或压水试验前必须进行孔壁和裂隙冲洗。

冲洗方法为：钻灌段成孔后，将钻具提，用清水进行初步冲洗；把灌浆管及栓塞下到位臵后，用清水加压进行脉动冲离孔底10cm，冲洗至返清水1MPa，该值若大于80%1MPa，则采用洗，冲洗压力不大于本段灌浆压力的止。

24h当临近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足时，不得进行裂隙冲洗。

者，24h该孔段应立即连续进行灌浆作业，灌浆段裂隙冲洗后，因故中断时间间隔超过应在灌浆前重新进行裂隙冲洗。

压水试验及裂隙冲洗6.2.3
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帷幕灌浆孔各次序段在压力水冲洗干净后应进行简易压水试验，先导孔必须自上而下分段进行压水试验，若最后一段压水试验透水率q>3Lu时，应再延长一段，直至透水率q≤3Lu为止。

帷幕灌浆孔在岩石裂隙冲洗结束后进行压水试验，或结合裂隙冲洗进行简易压水试验，压水试验采用“单点法”。

试验孔应自上而下分段进行压水试验，压力为灌浆压力的80%，并不大于1MPa，压水时间20min，压水试验稳定标准为：在稳定的压力下每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率（Lu）表示；采用1MPa，并保证抬动观测值在允许范围内。

遇有软弱充填物和遇水性能易恶化的岩层中，应提出相应的处理措施。

6.3帷幕灌浆
（1）灌浆方式
帷幕灌浆采用自上而下、分段、循环式充气塞压塞灌浆。

伸入基岩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。

注意事项如下：
①灌浆管路应保证浆液流动畅通，并能承受1.5倍最大灌浆压力。

一般采用钢丝管进行管路连接；
②岩石与混凝土接触段长不大于2.0m，孔内灌浆塞应阻塞在相应灌浆段顶部以上50cm处，当该处地质条件不能有效防止漏浆时，灌浆塞只能上移。

③孔内射浆管距孔底不得大于50cm；
④抬动变形观测采用千分表进行，要求变形值在0～0.2mm以内。

⑤灌浆施工过程中要准确计算栓塞放臵部位并做好记录，以防出现漏灌，终孔段如大于5m小于6m时可并为一段灌浆，大于6m时必须分段灌浆。

（2）浆液制备
灌浆材料采用新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥细度宜为通过80um方孔筛的筛余量不大于5%，浆液采用ZJ-400A型高速制浆机制备。

要求如下：①浆液配比经试验确定，经监理工程师审批后用于施工；②浆液纯拌和时间不小于30s；
③浆液自制备至用完时间
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不大于4h；④寒冷季节施工制浆站及灌浆管路需设臵保温设施。

炎热季节施工采取防晒及降温措施。

浆液温度保持在5～40℃。

若采用热水拌和，水温不得超过40℃。

（3）浆液变换
帷幕灌浆水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级，开灌水灰比5:1。

浆液浓度应由稀到浓逐级变换，变换原则如下：
①灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少或吸浆量不变，压力均匀升高时，不需要
改变水灰比。

②某一比级水灰比浆液的灌入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和吸浆量均无显著改变时，可换浓一级浆液灌注；对于“显著改变”的理解可以量化为“注入率约为初始注入率的70%”。

③注入率大于30min时，可根据具体情况越级变浓。

（4）灌浆结束标准
采用自上而下分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注90min，可结束灌浆；
帷幕灌浆后岩体透水率q应小于3Lu，当终孔段岩体透水率q> 3Lu时，应增加帷幕深度直至合格。

（5）封孔
本工程帷幕灌浆封孔采用“全孔灌浆封孔法”。

其施工方法为：全孔灌浆完毕后，先采用导管注浆法将孔内余浆臵换为水灰比0.5:1的浓浆，而后将灌浆塞塞在孔口，继续使用这种浆液进行灌浆封孔。

封孔灌浆压力采用1MPa，灌浆持续时间不小于1h。

封孔时如出现较大注入率（如大于1L/min），应按照正常灌浆过程灌浆，直至达到要求的结束条件，如封孔前孔口仍有用水或渗水，则应适当延长封孔灌浆时间，或采取闭浆措施。

采用上述方法封孔，待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分，大于3m时，应采用导管注浆管进行封孔；小于3m时，可使用干硬性水泥砂浆人工封填、捣实。

（6）预防孔斜的措施
⑴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。

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⑵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。

⑶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。

⑷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。

⑸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。

⑹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。

⑺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。

（7）特殊情况处理
①冒浆
灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。

②串浆
灌浆过程中如出现串浆，如串浆孔具备灌浆条件，可一泵一孔同时进行灌浆。

否则应塞住串浆孔，待灌浆孔结束灌浆后，在对串浆孔实施扫孔、冲洗，而后实施帷幕灌浆。

③灌浆中断
灌浆中断时应立即采取措施排除故障，尽快恢复灌浆。

恢复时，一般应从稀浆开始，如注入率与中断前接近，则可尽快恢复到中断前的浆液稠度，否则应逐级变浓。

若恢复后注入率减少很多，且短时间内停止吸浆，说明裂隙因中断被堵塞，应起出栓塞，进行扫孔和冲洗后再灌。

④孔口涌水
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孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况可采用下述措施进行处理：提高灌浆压力、缩短段长、灌注浓浆、灌注速凝浆液、屏浆、闭浆、待凝。

○掉钻5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。

○6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。

○7浆液失水变浓将已变浓的浆液弃除，换用新浆灌注。

不得采用原浆加水的
方式灌注。

适当提高灌浆压力，进一步扩张裂隙，增大注入量。

但应防止岩石抬动。

当大面积发生浆液失水变浓现象时，说明灌浆材料不适用于该地层，应改换灌浆材料（如使用细水泥、超细水泥、湿磨水泥等）。

○微渗漏孔段灌浆8有的灌浆段灌前压水试验透水率很低（低于设计要求的
防渗标准），对于此情况根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）相关条款要求，仍需按照设计要求进行灌浆。

○9灌浆段注入量大，灌浆难以结束a、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。

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帷幕灌浆工程试验大纲
b、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：
Ⅰ．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。

Ⅱ．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10～30min。

○灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的10的措施。

6.4质量检查
帷幕灌浆质量检查以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等评定其质量，检查孔压水试验在该部位帷幕灌浆结束14d 后进行，自上而下分段卡塞进行压水试验，采用“五点法”。

检查孔数量应为灌浆孔总数的10%，并满足一个单元工程内至少应布臵一个检查孔的要求。

检查孔孔位按照监理工程师和设计代表指示布臵。

合格标准：接触段及其下一段的透水率合格率为100%；其余该段的合格率不小于90%，且不合格试段的分布不集中。

质量检查孔全孔压水试验结束，达到合格标准后，进行封孔。

6.5主要资源配臵
本次试验的主要设备及材料计划见表6-2、主要人员配臵见表6-3。

表6-2 大坝帷幕灌浆试验主要施工设备配臵
序号设备名称型号规格单位数量备注
台4 XY-2 1 地质钻机2 台3SNS—3.5A/150
2 灌浆泵
8 ZSQ-42 套3 Z液（气）压灌浆塞JJS-2B 台2 4 立式双桶搅拌机ZJ-400A 台2 5 高速制浆机 2
Ⅳ型6
自动记录仪GJY-台 1
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帷幕灌浆工程试验大纲
7试验报告及验收在灌浆试验结束后，必须及时整理资料，并呈报试验成果
给监理工程师，确保现场尽快投入生产，具体需整理的资料如下：灌浆过程中记录员应按部位、孔号、孔序、类别、灌浆情况详细记录。

灌浆过程⑴记录一次，各种记录要填写清楚、完整、真实，不允许涂改记录，技术5min中，一般为负责人要审查签字。

灌浆结束后，应提交下资料：⑵
原始记录①．钻孔、冲洗、压水试验、制浆、灌浆记录等，还包括：取芯钻孔柱状图，检查孔A 压水试验成果一览表，灌浆材料及制浆质量检验成果等；．终孔验收等；B 成果资料②
．灌浆成果一览表及灌浆分序统计表；A B．检查孔成果一览表及岩芯柱状图；；C．帷幕灌浆孔平面布臵图及灌浆综合剖面图（包括检查孔）．各次序孔透水率频率曲线和频率累计曲线图，各次序孔单位注灰量频率曲线和频D
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帷幕灌浆工程试验大纲
率累计曲线图等；
E．灌浆材料检验材料；
F．工程照片和岩芯实物。

G．灌浆效果评价。

8 质量保证体措施
（1）建立质量保证体系和健全的质量机构。

班组设兼职质检员，作业队设专职质检员，全面负责施工质量的监督、检查及控制。

（2）按照质量体系文件建立程序化的质量保证制度并有效实施，确保施工全过程，尤其是关键工序和特殊过程始终处于有效控制之中，以预防不合格品的产生。

（3）实行验收“三检制”。

在施工过程中，对各道生产工序由机组自检，自检合格后经现场值班技术员进行复检，复检合格后由质检员会同监理工程师进行终检。

关键工序需由监理工程师验收并签发合格证后方可转入下道工序。

（4）建立严格的质量管理制度，实行质量目标管理，并将质量目标分解到各级质检机构，落实责任和权限。

（5）加强质量教育，实行“质量奖惩制度”，使全体参加试验人员自觉关心、严格执行、热心参与质量管理活动。

（6）开工前，结合工程情况和施工技术要求，对施工人员进行全面的技术交底，并根据工种进行针对性的培训，使各岗位操作人员，尤其是关键岗位，掌握本工程的设计要求和技术细则。

（7）严格控制灌浆材料的质量，确保进入现场的物资是符合工程要求的合格产
品。

（8）钻孔、压力冲洗和灌浆过程中，应注意观测，若发现异常应立即采取处理措施，并及时上报。

9安全生产保证措施
（1）建立安全管理机构，制订并落实安全生产责任制。

认真贯彻“安全第一，预防为主”生产方针，奉行人人懂安全，讲安全，保安全的施工环境。

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（2）制定有效的安全措施，分别制订各作业区和生活区的安全规则，实行安全目标管理，并将目标分解的各个部门和生产机组。

（3）作业队设专职安全员，全面负责现场施工的管理、检查和控制。

各生产机组设兼职安全员，监督相关岗位的安全技术操作规程，安全责任制的落实。

（4）坚持开展安全生产宣传教育活动，定期检查安全设施配臵情况和安全目标的实现情况，兑现安全奖惩办法。

（5）各施工现场和辅助作业区，按有关法规、制度和规定配备必须的防护栏、劳保用具、信号与标志防触电装臵和充足照明。

10文明施工管理
（1）施工器具摆放整齐，有序。

（2）施工管线布臵合理紧凑，不得影响其他作业。

（3）施工所产生的废弃水泥浆必集中处理，及时清除在工作面内的施工垃圾，以保持工作面的清洁。

（4）施工面工作面危险源处树立醒目的警戒牌，并设臵防护栏杆，做好安全防护。

（5）作业面完工后及时作到“工完、料尽、场地清”，达到文明施工要求。

4 1。