乌雪特大坝灌浆生产性试验方案.docx
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乌雪特大坝灌浆生产性试验方案
乌雪特水库工程
大坝坝基灌浆生产性试验大纲
中国水电十五局乌雪特项目部
2011年3月27日
1.工程概况
大坝灌浆工程分为基础固结灌浆和基础防渗帷幕灌浆。
固结灌浆设计为两排，中间一排为帷幕孔。
4m宽心墙混凝土基座轴线上下游1.0m各布置一排固结灌浆孔，孔距2.0m，孔位矩形对称布设。
帷幕灌浆设计为单排，沿心墙轴线一排，孔距2.0m。
固结灌浆深入基岩5m，帷幕灌浆孔深31-49m。
2.试验目的
为论证灌浆设计要求所使用的各种技术参数在技术上的可行性，效果上的可靠性和经济上的合理性，正式灌浆开工前在基座砼上设计灌浆孔位选取部分孔进行生产性灌浆试验。
通过试验，用以解决：
选择适宜的钻孔工艺；选定合适的浆液配比以及材料配方，选定施工工艺及技术参数。
3.试验孔位的布设和工程量
根据现有的工作场地，依照设计图纸和单元划分，初步选取河床段0+145～0+150段作为灌浆试验区，试验区孔位平面布置图如下图一所示：
试验区灌浆工程量详见下表一：
表一灌浆试验工程量表
类别
孔号
孔序
砼厚度m
基岩段长度m
孔深m
备注
固结
灌浆
试验
7G1-1-Ⅰ
Ⅰ
1.50
5.00
6.50
7G1-2-Ⅱ
Ⅱ
1.50
5.00
6.50
7G1-3-Ⅰ
Ⅰ
1.50
5.00
6.50
7G2-1-Ⅰ
Ⅱ
1.50
5.00
6.50
7G2-2-Ⅱ
Ⅰ
1.50
5.00
6.50
7G2-2-Ⅰ
Ⅱ
1.50
5.00
6.50
合计
9.00
30.00
39.00
帷幕
灌浆
试验
8W10-Ⅰ
Ⅰ
1.50
31.77
33.27
合计
1.50
31.77
33.27
4.灌浆试验准备
根据施工用水分布情况，试验段灌浆施工用水直接由河道内取水，用2"塑料管引至施工现场；施工用电由右岸下游500KVA变压器用电缆引至施工现场，供水泵、钻机、灌浆机、工地照明用电等。
集中制浆站布设在灌浆试验区下游10m左右的临时道路边，浆液通过2"塑料管连接至施工现场。
5．施工工艺及技术要求
5.1施工程序
依据设计图纸，编写钻孔灌浆施工任务书，绘制钻孔孔位布置图，孔位放样由测量技术人员用满足本工程等级的仪器严格按照各单元钻孔孔位详图进行，并用红漆将孔号标记明确。
同一部位的基础处理项目，按“先固结后帷幕”的施工顺序进行，同区域同次序孔的灌浆应先固结后帷幕、先下游排后上游排再中间排。
5.2施工用材要求
5.2.1浆液材料
（1）水泥、外加剂、掺和料等灌浆材料符合有关的材料质量保证，并附有生产厂家的质量保证书，每批材料按规定进行检验验收，并将检验结果报告监理工程师。
（2）水泥
所有灌浆用水泥均采用42.5级普通硅酸盐水泥，由我方采购，各性能指标满足施工规范规定的质量标准要求。
对受潮结块、标号不明、出厂期超过3个月的水泥不用于灌浆施工中去。
（3）水
钻孔、灌浆用水采用供水系统提供的乌雪特河水，水质符合灌浆要求。
（4）外加剂、掺和料
外加剂包括速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理工程师指示或批准的其它外加剂；掺和料包括砂、粘性土、粉煤灰和水玻璃等。
外加剂、掺和料选择、使用需征得监理工程师的同意，并通过室内试验和现场灌浆试验取得合理加入量，再用于实际施工中去。
所有能溶于水的外加剂以水溶液状态加入。
外加剂和掺和料的质量标准要求分别符合SL62-94灌浆规范的相关规定。
5.2.2水泥浆液制备
（1）采用固定式集中制浆站制备水泥浆液。
（2）经高速水泥搅拌机制成0.5:
1的纯水泥浆液过滤后进入转动式储浆桶，通过输浆管路泵送（或自流）到施工机组浆液搅拌机，经循环管路输浆到施工机组，输送浆液流速应为1.4～2.0m/s，各灌浆地点均测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调制使用。
5.3固结灌浆
固结灌浆在心墙基座砼上进行施工，施工时按分两序加密的原则进行。
固结灌浆的流程为：
定孔位→固定钻机→开孔钻进→钻孔冲洗→裂隙冲洗和压水试验→灌浆施工→封孔→迁移钻机。
5.3.1钻孔
（1）造孔设备采用英格索兰全液压式潜孔钻或地质钻机，钻孔深度为入岩5.0m。
（2）造孔按照灌浆孔孔序分序施工，先施工一序孔，再施工二序孔。
（3）钻孔孔底偏差不大于孔深的1/40，孔位偏差不大于10cm。
（4）选取总孔数5%的孔进行单点法压水试验.
5.3.2钻孔冲洗
（1）固结灌浆孔均做灌前钻孔冲洗工作，孔内沉积厚度不得大于20cm。
（2）钻孔冲洗完成后，应对灌段进行裂隙冲洗。
冲洗水压力为灌浆压力的80%，若该值大于1MPa，则采用1MPa，裂隙冲洗结束标准为孔口回清水后10min，即可结束。
总时间为单孔冲洗不少于30min，串通孔不少于2h。
5.3.3压水试验
（1）灌前压水试验
1）裂隙冲洗结束后，选取总孔数5%的孔进行单点法压水试验。
其它孔灌前结合裂隙冲洗进行简易压水试验。
2）简易压水试验20min，每5min测记一次下水量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。
单点法压水试验压水要求稳定20min。
3）压水试验压力为该段灌浆压力的80%，但最大不能超过1.0MPa。
（2）检查孔压水试验
1）检查孔的数量为灌浆总数的5%，压水试验采用单点法。
2）具体要求按SL62-94灌浆规范附录A的条文规定进行压水试验。
5.3.4灌浆
（1）所有设备准备就绪，便可以实施钻孔灌浆工作。
（2）灌浆施工按序进行，分Ⅰ序孔和Ⅱ序孔。
（3）灌浆采用循环式灌浆法，全孔作为一段进行灌浆，灌浆塞卡在接触面0.5m以上混凝土内，射浆管距孔底不大于0.5m。
（4）灌浆压力为0.40MPa。
（5）浆液水灰比和变浆标准
1）浆液水灰比和灌浆压力的使用按灌浆试验或监理工程师批准值，开始一律从较稀一级配比开始施灌，按5:
1、3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1（或0.5:
1）等6个比级逐渐加浓。
2）当灌浆压力保持不变，注入率均匀减小时，或当注入率不变，压力均匀上升时，灌浆持续进行，不得改变水灰比。
3）当某一级水灰比的注入量超过300L时或灌注时间已达1h，而灌浆压力及注入率均无明显改变时，灌注浆液可改浓一级，变浆后压力突增或注入率突减时，查明原因，进行处理，并报告监理工程师。
4）当注入率大于30L/min时，可视具体情况适当越级变浓灌注。
5）如发生串浆，在条件允许情况下并联灌注，并联孔不大于3个；发生冒、漏浆时采取降压、加浓、嵌堵、间歇或待凝方法处理。
6）因故中断灌浆，若30min内恢复不了灌浆工作，先采取高压水冲洗钻孔，恢复灌浆后吸浆量与中断前相近，便可继续灌浆工作，否则进行扫孔或补孔灌浆。
（6）灌浆结束标准：
在该段最大设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min即可结束。
（7）封孔：
全孔灌浆结束，经验收合格，采用“机械灌浆封孔法”封孔，下导管至孔底，灌注0.5:
1的浓浆，至浓浆返出孔口，慢慢提出导管，结束后要求闭浆。
孔口二次人工干硬性砂浆封填密实。
（8）压水试验及灌浆全过程使用自动记录仪及资料整编软件，进行全程监控、记录、生成报表、整编资料生成竣工图纸和报告。
5.3.5质量检查
（1）灌区全部灌浆孔结束施工，待凝3d便可布置检查孔，进行压水试验工作。
（2）检查孔的数量为灌浆孔总数的5%，采用φ75mm孔径，压水试验采用单点法，压水压力为灌浆压力的80%。
（3）压水试验稳定标准为：
在稳定的规定压力值下，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，本段压水试验即可结束，取最终值作为计算透水率值。
（4）固结灌浆压水试验检查合格标准为透水率不大于3Lu。
孔段合格率应在80％以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定的值的50％，且不集中，灌浆质量可认为合格。
5.4帷幕灌浆
5.4.1施工顺序与一般要求
（1）帷幕灌浆施工顺序为：
先导孔→帷幕孔→检查孔；单排孔帷幕灌浆。
（2）帷幕孔均分三序施工，顺序为先导孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔，同排内各序间基岩孔深高差不小于15m。
（3）帷幕钻灌施工开始前，做好孔位和钻机的校正。
（4）采取循环式灌浆法进行灌浆，射浆管距孔底不大于0.5m。
灌浆方法采用孔口封闭法，施工流程为：
定孔位→固定钻机→开孔钻进→灌第一段→镶孔口管并待凝→第二段以下分段钻孔、压水、灌浆至终孔→封孔→迁移钻机。
5.4.2钻孔
钻孔采用XY-2PC（或XY-2）型回转式地质钻机，配金钢石钻头或硬质合金钻头进行造孔。
（1）先导孔
选取1个一序孔做为先导孔，深度按设计要求执行。
先导孔第一段钻至基岩深2m，开孔孔径为φ91mm，第二段及其以下各段孔径为φ75mm。
先导孔必须取岩芯，芯样按照地质勘探孔要求进行编录、装箱、素描与拍摄彩色照片。
（2）灌浆孔
钻孔开孔实际位置与设计孔位的偏差不得大于10cm，因故变化孔位时，应征得设计或监理人同意。
实际孔位应有记录，孔深应符合设计规定。
帷幕灌浆孔开孔孔径为：
直接在砼或者基岩面上钻孔φ91（或75）mm，钻入基岩面下2.0m孔深，其余孔段均φ75（或59）mm成孔。
钻孔时，将孔内特殊情况（如钻孔遇漏水、涌水、断层、塌孔、掉块等）详细记录在钻孔记录报表上，及时报告监理工程师并分析钻孔情况，做出决定后进行处理或钻进。
钻孔结束待灌或灌浆结束待钻孔，孔口妥善加以保护，以防止其它杂物掉入孔内。
钻孔角度为铅垂向，钻孔前钻机安装平稳，天车、主轴、孔位三点一线。
钻进过程中采用得力有效措施，保证钻孔孔斜符合灌浆规范要求，具体控制值不大于表4-2的规定值。
表4-2帷幕灌浆孔孔底允许偏差单位：
m
孔深
20
30
40
50
允许偏差
单排孔
0.25
0.45
0.70
1.00
二排孔
0.25
0.50
0.80
1.15
当孔斜超过上述标准时，及时采取纠偏措施或补救措施。
预防孔斜要做好以下具体工作：
1）认真做好机械的就位安装和开孔工作，选用短的、直的机上钻杆，对中性能好的立轴卡盘，不使用立轴晃动的钻机开孔。
2）开孔的粗径钻具长度，要随钻孔延深而加长。
开孔时要校正钻机使立轴中心对准孔位。
孔口管要下正，固牢。
3）采用合理的钻进技术参数，减少孔壁间隙。
4）不要轻易地换径。
换径时应使用变径导向钻具，或采取其他导正定位措施。
5）采用钢性好、长而直的岩芯管。
钻进时，岩芯管控制长度以不小于3m为宜。
6）采用钻铤孔底加压等措施，增加钻具的稳定性。
7）在钻进溶洞地层、软硬互层时，要采用长岩芯管低转速、轻钻压钻进。
5.4.3钻孔取芯和芯样试验
（1）按施工图纸和监理工程师的指示，对检查孔以及监理指示的其它钻孔钻取岩芯，按取芯次序统一编号，填牌装箱，并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。
（2）钻进要保证最大限度地取得芯样。
无论芯样有多长，一旦发现芯样卡钻或被磨损，立即取出。
除监理工程师另有指示，对于1m或大于1m的钻进循环，若芯样获得率小于80%，则下一次减少循环深度50%，以后依次减少50%，直至50cm为止。
如果芯样的回收率很低，改进钻进方法和采用双管取芯机具或其它专用取芯机具。
（3）在钻孔过程中，对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度及其它能充分反映岩石或混凝土特性的因素进行监测和记录，并提交监理工程师。
（4）根据监理工程师指示，对钻取的岩芯进行试验，并将试验记录和成果提交监理工程师。
（5）对芯样拍彩色照片，作好钻孔操作的详细记录，一并提交监理工程师。
（6）对监理工程师指示予以保存的岩芯，按指定的地点存放，防止散失和混装。
5.4.4钻孔冲洗及压水试验
（1）灌浆孔均做灌前钻孔冲洗工作，孔内沉积厚度不得大于20cm。
（2）钻孔冲洗完成后，应对灌段进行裂隙冲洗。
冲洗水压力为灌浆压力的80%，若该值大于1MPa，则采用1MPa，裂隙冲洗结束标准为孔口回清水后10min，即可结束。
总时间为单孔冲洗不少于30min，串通孔不少于2h。
邻孔在灌浆或灌浆结束不足24h，不能进行裂隙冲洗。
5.4.5压水试验
（1）灌前压水试验
1）裂隙冲洗结束后，所有一序孔均进行单点法压水试验或五点法压水试验。
其它灌浆孔灌前结合裂隙冲洗进行简易压水试验。
2）简易压水试验20min，每5min测记一次下水量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。
单点法压水试验压水要求稳定20min。
3）压水试验压力为该段灌浆压力的80%，但最大不能超过1.0MPa。
（2）检查孔压水试验
1）检查孔的数量为灌浆总数的5%，压水试验采用单点法或五点法。
2）具体要求按SL62-94灌浆规范附录A的条文规定进行压水试验。
5.4.6灌浆
（1）灌浆方法：
除坝体混凝土基座和基岩的接触段先行单独灌浆并待凝外，接触段以下的灌浆孔段选用孔口封闭法灌浆。
（2）浆液水灰比：
可采用5:
1、3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1、0.5:
1七个比级，由稀到浓逐级变换，开灌水灰比为5:
1。
水灰比变换原则依据SL62-94灌浆规范规定执行。
（3）灌浆压力及段长
灌浆试验压力及段长划分按表二规定值执行：
表二帷幕灌浆压力与段长对应表
段次
1
2
3
4
5
6
7
基岩内孔深（m）
2
2～5
5～10
10～15
15～20
20～25
＞25.0
段长（m）
2.00
3.00
5.00
5.00
5.00
5.00
以后各段均为
5.00
灌浆压力（MPa）
0.20
0.35
1.00
1.50
2.00
2.50
以后各段均为
3.00
使用灌浆压力均为安装在孔口回浆管路上的压力表指针所指示的中值压力；灌浆时尽快达到最大设计压力，在孔段遇到大耗浆量时，分阶段逐级升压，以此来控制浆液注入率的大小，以使注入率不大于30L/min为宜。
灌注至注入率小于10L/min后达到设计最大灌浆压力。
（4）灌浆结束标准
帷幕灌浆结束标准依据SL62-94灌浆规范，应同时满足以下两个条件方可结束：
在设计灌浆压力下，当注入率不大于1L/min时，延续灌注时间不少于90min。
在灌浆的全过程中，在设计灌浆压力下的灌注时间不少于120min。
（5）灌浆封孔
帷幕孔全孔灌浆结束后，会同监理工程师及时进行验收，验收合格后进行封孔。
灌浆孔封孔采用“置换和压力封孔法”封孔。
封孔水灰比为0.5:
1，灌浆压力为1.0Mpa。
孔口段进行人工二次砂浆封填抹平。
（6）特殊情况处理
对于单位时间注入量大、灌浆难以结束的孔段，采用降压、加浓、限流、限量、间歇灌注或在浆液中掺入速凝剂等措施。
灌浆中，发现漏、冒浆时，视情况采取嵌缝、表面封堵降压等措施。
灌浆过程中，若发现回浆变浓时，则换用相同水灰比的新鲜浆液继续灌注；若再次失水变浓，立即报告监理工程师，查明原因，研究处理措施。
5.4.7质量检查
（1）帷幕灌浆质量检查以检查孔的压水试验成果资料为主,并结合对钻孔取芯、竣工资料和其它测试成果的分析进行综合评定。
（2）工程质量检查内容主要为钻孔取芯、压水试验以及监理工程师指定的其他项目检查。
（3）帷幕灌浆检查的数量为灌浆孔数的5%，每个单元工程内至少布置有一个质量检查孔。
（4）检查孔压水试验在该部位灌浆结束14d后进行。
（5）帷幕灌浆检查孔要求提取岩芯，芯样采取率不低于80%，并进行地质描述。
（6）帷幕灌浆压水试验合格标准：
设计规定透水率不大于10Lu，混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率为100%；再以下各段的合格率为90%以上；不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，则灌浆质量可认为合格。
否则，按监理工程师的指示或批准的措施进行处理。
（8）压水试验及灌浆全过程使自动记录仪及资料整编软件，进行全程监控、记录、生成报表、整编资料生成竣工图纸和报告。
5资源配置
6.1机械配置
本工程主要施工机械设备见表三
表三施工机械设备配备表
名称
型号
单位
数量
单机功率（Kw）
地质钻机
XY-2/XY-2PC
台
6
22
灌浆泵
3SNS
台
5
18.5
浆液搅拌机
JJS-2B
台
5
3.0
高速制浆机
ZJ-800/400
台
2
15
灌浆自动记录仪
NW2005-IV-2X/HT-2
套
2
2
测斜仪
KXP-1S
台
2
/
清水泵
QGH-120
台
4
7.5
排污泵
4LP80/50
台
3
5
空压机
20m3/min
台
1
110
电焊机
BX-600
台
2
20
另外，在灌浆施工中，还需要有2.5MPa、4MPa、6MPa等各标值的防震压力表；适用于各类灌浆、各种孔径、方法、压力的灌浆塞；满足承受最大压力1.5倍的灌浆管和止浆阀、温度计、比重计等。
6.2人员配置
本工程设立灌浆施工队长1名，管理与技术干部5人，组建一支优秀、精干、高效的技术队伍。
根据工期要求，灌浆施工高峰期需配置40人，其中生产管理及技术人员6人，技术工人13人，普工15人，电工2人，修理工人2人，值班司机2人。
7.施工工期计划
根据整体施工计划及现场场地条件，计划从2011年3月27日正式开工，3月31日完成固结灌浆试验，4月7日完成帷幕灌浆试验。
8.引用的标准和规范规程
（1）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94；
（2）《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003；
（3）《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001；
（4）《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001；
（5）《混凝土用水标准》JGJ63-89。
（6）《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999；
（7）《钻井液用膨润土》SY5060；
（8）《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999。
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