钻孔取芯和压水试验等内容的质量检查标准.doc

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1．工程概况

钻孔取芯和压水试验等内容的质量检查

由××水利水电工程公司（××水电第××队）承担施工的龙滩水电站左岸大坝工程，含9个进水口坝段和2个岸边挡水坝段，混凝土总量122万m3，其中碾压混凝土23万m3，常态混凝土99万m3。

①机坝段建基面高程221.0m，221.0~244.0m高程为基础常态混凝土，2高程44.0~303.0为碾压混凝土，高程303.0m以上均为常态混凝土。

②机坝段建基面高程241.0m，高程241.0~249.0m为基础常态混凝土，249.0~303.0高程为碾压混凝土，303.0m高程以上均为常态混凝土；其它7个进水口坝段和2个岸边挡水坝段从建基面到坝顶均为常态混凝土。

　　2005年4月，左岸进水口坝段坝体混凝土陆续浇筑到压水钢管安装高程，部分坝段已开始进行压水钢管的安装，现场利用压力钢管安装和混凝土停浇期间对已浇筑混凝土进行钻孔取芯和压水试验等内容的质量检查。

　　2．孔位布置和施工设备

　　2.1孔位布置

　　坝体混凝土质量检查取芯孔孔径有150mm、200mm和250mm三种，共布置10个孔，其中①、②机坝段碾压混凝土区布置4个孔，每个坝段二、三级配区各布置1个取芯孔，其余6个孔布置在岸边挡水坝段和其它进水口坝段，取芯孔总孔深为357.93m。

坝体混凝土压水孔孔径76mm，共布有32个孔，压水试验段长3m，总段数为342段，钻孔总深度为1011.22m。

　　在设计取芯孔和压水孔孔位时，要求充分考虑坝体、廊道、钢筋密集部位和混凝土品种、标号、级配等内部结构，避开监测电缆和排水孔、止水等预埋件，有意识地选择部分孔位分布在地质缺陷部位，目的就是使检查孔尽可能覆盖不同部位和不同品种的混凝土，取得全面可靠的数据，同时检查基础混凝土与基岩结合情况，地质缺陷部位固结灌浆的质量情况。

　　2.2施工设备

　　坝体混凝土钻孔取芯和压水试验采用SGZ-ⅢA型液压钻机，金刚石钻头钻进，压水试验供水设备采用BW-3250型泥浆泵。

　　3．施工技术要求

　　在同时布置有压水孔和取芯孔的坝段内先进行压水试验检查孔施工，完成后再进行取芯孔施工。

　　钻孔取芯时，要求按获得芯样次序统一编号，填牌装箱，绘制钻孔柱状图并进行岩芯描述。

钻进应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，应立即取出。

对于1m或大于1m的钻进循环，若芯样获得率小于80%，则下一次应减少循环深度50%，以后依次减少50%，直至50cm为止。

如果芯样的回收率很低，应更换钻孔机具或改进钻进方法，钻孔过程中，应对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度及其它能充分反映混凝土特性的因素进行检查、观测和记录，不允许出现颈缩芯样。

　　压水试验应在钻孔冲洗后进行，试验段长为3m，采用“单点法”进行试验，压力采用分段升压，第一段不大于0.3MPa，第二段不大于0.6MPa，第三段及以下各段不大于1.0MPa。

在稳定压力下每3min~5min测读一次压入流量，当流量无连续增长趋势时，且连续五次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。

压水试验质量标准：

常态混凝土和碾压混凝土二级配区透水率q不大于0.5Lu，三级配碾压混凝土透水率q不大于1.0Lu。

试验过程中，若发现吕容值大于设计值时，应立即对廊道、坝面进行检查，察看是否存在渗水通道，并缩小压水段长找出渗水通道为止。

　　4．压水试验孔和混凝土钻孔取芯施工

　　4.1施工工艺流程

　　坝体混凝土钻孔压水试验施工工艺流程见图1，坝体混凝土钻孔取芯施工工艺流程见图2。

　　4.2压水试验孔施工

　　钻孔采用SGZ-ⅢA型钻机，配金刚石钻头钻进，钻孔孔径为Φ76mm。

BW-3250型三缸往复式泥浆泵具有压力稳定、出水均匀、性能可靠等优点，是压水试验首选供水设备。

止水栓塞采用单管顶压式，栓塞位置要求准确。

　　压水试验每3m为一个试验段，随钻孔的加深自上而下分段进行。

每钻进完一个试验段应及时起钻取出岩芯，不允许超钻。

压水试验前用清水对钻孔进行冲洗，清除孔内岩粉，直至肉眼观察无岩粉为止。

压水试验前对压力段管路、接头、止水栓塞等进行通水试压检查，确保管路中已充满了水，管路和栓塞在最大压力下不渗、不漏、不堵，压力表、流量表等计量仪表工作正常。

试验设备安装完毕后，即可进行试验性压水。

　　调整阀门使压力趋于稳定并进行流量观测，在稳定的压力下每3min~5min测读一次压入流量，当流量无连续增长趋势，且连续五次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。

　　全孔各段压水试验结束并经验收后用压力灌浆法进行回填封孔。

对于吕容值超出质量标准的孔段作灌浆处理，灌浆段长5m，第1段施灌压力为0.6Mpa，其他各段为1.0MPa。

　　图1坝体混凝土钻孔压水试验工艺流程　　　　　　　　　　　　　　　图2坝体混凝土钻孔取芯工艺流程

　　4.3混凝土孔芯孔施工

　　混凝土钻孔取芯采用SGZ-ⅢA型钻机，可以采取预埋螺杆或安装膨胀螺栓的办法将钻机固定在混凝土面上，安装钻机时使用吊锤对钻机立轴和主动钻杆进行垂直校正，同时通过增减钻机底部垫片高度调节钻机至水平状态。

金刚石钻头胎体硬度应与混凝土层相适应，尽量减少起钻、下钻次数，延长纯钻进时间，以防频繁起下钻造成孔内芯样破坏。

开钻前，应对钻机立轴重新较对，开孔时轻压慢钻，随钻孔加深逐步加长钻具。

钻具不安装卡簧，以防钻进遇阻起钻时卡断芯样。

钻头、扩孔器必须排队轮换使用，每次起钻后用游标卡尺检测钻头和扩孔器磨损情况。

　　钻进过程中密切关注各种情况，如孔内样芯已断裂应立即起钻，并把孔内残留芯样处理干净，以防芯样与芯样之间发生对磨。

卡取岩芯前必须加大清水供应量以便将孔内岩粉冲洗出来，保证孔内清洁，避免在下钻取芯时因芯样周围岩粉过多而使卡簧中途受阻，进一步造成芯样断裂。

　　当钻取的芯样长度达到8m左右时，应及时卡取芯样（在成功取得长芯样后，可逐渐加长取芯长度）。

取芯前先起钻并用游标卡尺测量钻头内径，安装合适的卡簧（卡簧内径宜比钻头胎体内径小0.3~0.5mm）和专用卡簧座。

下钻确认卡簧座已到达孔底且卡簧卡住芯样后，用立轴并辅以千斤顶顶拔混凝土芯样。

岩芯管被吊至孔口时，用管卡卡住岩芯管，拆开沉淀管接头，根据芯样长短、岩芯管内壁与芯样之间的缝隙大小，分四个方向垫入管壁与芯样之间，以防放置岩芯管时，芯样在管内晃动而断裂。

　　岩芯管采用吊车等起重设备吊离孔口并平放，在此过程中若不采取加强措施岩芯管会产生弯曲变形，为避免管内混凝土芯样因岩芯管弯曲而折断，每隔500mm用螺栓将两根槽钢对称固定在在岩芯管变形最大部位，藉此来加强岩芯管的刚度。

水平摆放岩芯管时，先准备两根长度、宽度与芯样长度、直径相适应的槽钢，一根用来摆放岩芯管，另一根用来承接从岩芯管内退出的芯样。

调整好槽钢的轴线方向和水平面，使两根槽钢前后、高度一致。

准备就绪后，将岩芯管缓慢而平稳地吊放在槽钢上，利用千斤顶顶推芯样退出卡簧，拆除卡簧及卡簧座，最后利用水压使混凝土芯样从岩芯管内全部退出。

确认取芯工作已达到封孔标准后，将孔内积水排干，用小级配混凝土逐段回填。

　　对取出的芯样及时进行标识、编录、拍照和养护等工作，选定合适的芯样保存地点，尤其是长芯样，要提前制定合理的芯样的保存和运输方式，以保证长芯样的完好性，防止散失和混装

　　4.4压水试验成果

　　常态混凝土区共布置19压水试验孔共106压水试验段，压水试验值大于0.5Lu的试验段有4段，通过逐步缩短试段查明均为混凝土与基岩接触部位渗漏致使透水率超标，非混凝土自身不密实所致。

常态混凝土压水试验成果统计分析结果见表１，从数据统计的结果来看，98%以上的压水试验值均符合设计标准，说明常态混凝土施工质量良好。

　　表１常态混凝土压水试验分区成果统计表

透水率（Lu）合计

q≤0.010.010.5（不合格）

试验段数3728372104

占总试验段数比例（%）35.58%26.92%35.58%1.92%100%

　　碾压混凝土二级配区布置8个压水试验孔共149段，透水率大于0.5Lu的试验段有1段，其余试验段的透水率均未超过设计值。

表2是碾压混凝土二级配区压水试验统计分析成果，99.3%的孔段透水率满足设计要求，说明二级配碾压混凝土的施工质量良好。

　　表2碾压二级配混凝土压水试验分区成果统计表

透水率（Lu）合计

q≤0.010.010.5（不合格）

试验段数2441811147

占总试验段数比例（%）16.33%27.89%55.10%0.68%100%

　　碾压混凝土三级配区布置5个压水试验孔共85个试验段，所有压水试验段的透水率全部满足设计标准，表3是碾压混凝土三级区压水试验统计分析成果，说明三级配碾压混凝土施工质量良好。

　　表3碾压三级配混凝土压水试验分区成果统计表

透水率（Lu）合计

q≤0.010.011（不合格）

试验段数222835085

占总试验段数比例（%）25.88%32.94%41.18%0.00%100.00%

　　4.5钻孔取芯成果

　　由于施工时间较紧，多数取芯孔在开孔钻进的第一段，先钻进30~50cm后有意将岩芯拔断，以便在

　　表4龙滩水电站左岸大坝混凝土钻孔取芯成果统计表

孔号芯样该区间（cm）段长芯样数量合计

直径0-5050-100100-200200-300300-400400-500500以上

qx125022000015

qx52502812331130

qx62501613410126

qx9250014220110

所占百分数7.04%23.94%40.85%12.68%8.45%1.41%5.63%100%

qx22005127000024

qx4200131922300057

qx620013233000039

qx820000211004

qx10200771010016

所占百分数27.14%43.57%25.00%2.86%1.43%0.00%0.00%100%

qx3150059210118

qx7150232419210069

所占百分数26.44%33.33%32.18%4.60%2.30%0.00%1.15%100%

　　随后的钻进中，减少岩芯管的更换次数；另外，由于钻机钻塔的岩芯起吊高度在5m以内，对超过5m长岩芯起吊必须使用吊车等其他起重机械，因此在取芯过程中对超过钻塔起吊高度的岩芯数量有所控制，这样无形中原本可以取得超过5m长的岩芯，很多情况下在钻进不到5m时就有意拔断了，这种情况对qx5及qx3两孔尤为明显。

　　从表4中可看出，直径为250mm的中、长芯样所占比率较200mm和150mm直径的要高，而直径200mm芯样情况普遍不如250mm和150mm直径的芯样，主要原因是200mm直径芯样岩芯管管材质量（如圆度、壁厚均匀度）及管材加工质量（如丝扣同轴度）稍差，从而造成芯样断口破坏情况较其余两种口径的更严重。

另一方面，当孔深超过一定深度（约50m），芯样在采取的过程中受到的扰动难以有效降低