坝基灌浆技术大纲3修改稿1226终稿.docx
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坝基灌浆技术大纲3修改稿1226终稿
云南省李仙江戈兰滩水电站
坝址坝基岩体帷幕灌浆试验技术大纲
勘技[2004]号
中水北方勘测设计研究有限责任公司
2004年1月
根据《水利水电工程试验任务书》计任［2003］49号调整1的要求，编制本灌浆试验技术大纲。
1坝址地质概况
戈兰滩水电站位于云南省思茅地区江城县和红河州绿春县的界河—李仙江干流上，是李仙江水电梯级开发的第六级电站，距离江城县县城约90km，距绿春县县城约140km，距戈兰村约2.5km。
坝型为碾压混凝土重力坝，最大坝高113m。
坝址区河谷除个别转弯处外，为基本对称的“V”型谷，河流两岸山顶高程最高达1025m，谷岭高差最大超过650m。
两岸地形坡度一般为35～40°，局部超过45°，自下而上逐渐变缓。
河床覆盖层厚度2～10m，且上游较薄，主河槽基岩面高程上游高于下游，多在348～359m之间。
坝基主要岩体为安山岩、凝灰岩和火山角砾岩、凝灰质泥岩夹凝灰岩、粉砂岩，间有辉绿岩脉状侵入体，河床部位以安山岩为主，微风化～新鲜岩体的埋深一般在15m左右，多属Ⅱ1、Ⅱ2类岩体，局部为Ⅲ、Ⅳ类。
坝基范围内无影响坝基稳定的较大不利构造，岩层产状为走向NW310°~330°，倾向SW，倾角60°~80°，产状较为稳定，主要构造形迹为走向NE50°~70°、NE5°~20°和NW280°~320°三组陡倾角裂隙。
坝基岩体弱风化岩体多具弱～中等偏弱透水性，进入微风化岩体后透水性明显降低，以微～弱透水岩体为主。
透水率q>3Lu下限深度多在35～60m之间，即一般进入微风化岩体10～40m，平均深度30m左右。
2灌浆试验任务
按照任务书要求，本次灌浆试验主要有以下几方面工作任务：
（1）选择坝基主要岩体安山岩进行帷幕灌浆试验；
（2）评价坝址处基岩水泥灌浆的可灌性及灌浆效果；
（3）推荐适宜的施工程序与工艺；
（4）提供合理的灌浆孔距、排距、水灰比、最大灌浆压力等灌浆设计参数。
3计划工作量
计划工作量见下表。
戈兰滩水电站坝基帷幕灌浆工作计划工作量
序号
工作内容
单位
工作量
备注
1
准备工作
（1）
编制灌浆试验技术大纲
工日
（2）
编制灌浆试验任务书
（3）
编制物探任务书，编制水泥试验任务书
（4）
器材、设备等物资准备
2
钻探
（1）
灌浆孔（基岩）
m/孔
450~500/10
单孔深45~50m。
（2）
检查孔（基岩）
135~200/3~4
单孔深45~50m，根据实际情况确定。
（3）
重复钻进（水泥段）
实际/10
（3）
地面抬动观测孔
45/1
3
试验
（1）
灌浆前压水试验
段/孔
90~100/10
（2）
灌浆
m/孔
450~500/10
平均单位注灰量按500kg/m考虑。
（3）
灌浆后压水试验
段/孔
27~40/3~4
3~4个检查孔；检查后用水泥砂浆封孔。
（4）
水泥及浆液性能测试
组
60
水泥细度试验委托工程技术研究院工程材料所，组数为2组。
4
物探
（1）
声波测井
m/孔
350～400/8
灌前5孔、灌后检查孔3孔。
5
试验场地
（1）
场地扩挖
m3
3.5×4.0×30（宽×高×长）
场地布置在左岸8#硐内，扩挖断面3.5×4.0m2，长度30m。
（2）
场地平整（面积）
m2
3.5×25
清除浮渣及表层松动岩体，预计清理厚度1m左右。
6
浇注混凝土盖板
m2
3.5×25
厚度不小于0.5m，局部加钢筋。
7
地表抬动变形观测
点
1
灌浆期间随时观测
8
材料
（1）
水泥等灌浆材料
吨
500
R32.5普通硅酸盐水泥。
（2）
材料运输
万元
普洱水泥厂（运距约300km）。
9
地质外业工作
（1）
钻孔地质编录、灌浆试验现场值班
工日
400
（2）
试验场地布置、地质编录及测量
m2
200
比例1：
50
（3）
灌浆试验及各项试验配合
工日
200
10
成果资料分析整理
（1）
灌浆试验资料分析整理工作
工日
400
（2）
灌浆试验图件编制
300
（3）
灌浆试验工作总结（钻探）
（4）
灌浆试验物探报告（物探）
（5）
灌浆试验报告
300
地质
（6）
校审、出版等
200
注：
实施过程中，工作量可能有所调整，届时不再另行说明。
4技术要求
灌浆试验工作执行如下技术规程、规范：
（1）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL1T5148-2001；
（2）《水利水电工程钻探规程》DL5013-92；
（3）《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25-92；
（4）《水利水电工程物探规程》DL5010-92；
（5）《水利水电工程地质勘察内业整理规程》SDJ19-78；
（6）《水利水电工程制图标准》SL73.1-95~SL73.5-95；
工作过程符合TIDI按GB╱T19001-2000-ISO9001:
2000《质量体系—设计、开发、生产、安装和服务的质量保证模式》建立的质量体系。
5灌浆试验设计
5.1试验场地
拟选择坝轴线下游约200m左岸8号探硐桩号0＋00～0＋30为试验场地，场地需扩挖，由原断面2×2m2扩挖至3.5×4m2断面，扩挖段硐长30m。
有效工作面积不小于3.5×25m2；场地平整应清除浮渣及表层松动岩体，预计清理厚度1m左右；
清渣和场地编录后及时浇盖水泥砂浆，以保护灌浆平台。
之后浇注混凝土盖板，设计盖板厚0.5m，面积3.5×25m，用模板建仓，分块浇注，局部加钢筋。
盖板材料采用R32.5普通硅酸盐水泥和砂砾料拌和而成，强度达到21天龄期。
5.2灌浆孔布置
灌浆孔采用两排孔连续三角形布置（见图1），两排孔，排距1.0m；按二个序次10个灌浆孔施工，一序孔6个，间距分别为4m、6m；二序孔4个，间距分别为2m、3m；压水试验检查孔3~4个，与灌浆孔之间间距0.9~1.5m。
在灌浆区埋设地面抬动变形观测装置，设计孔深45m。
Φ108mm套管和1寸管分别下入盖板底部和孔深55m处，Φ91mm套管下入孔深5m处，且用水泥浆将套管与基岩或盖板胶结。
在1寸管与Φ91mm套管间、1寸管与Φ108mm套管间分别安装千分表，进行地面抬动观测。
具体安装形式见图2。
5.3灌浆试验施工及检测程序
灌浆工作应按分序加密原则进行，先灌注下游排，后灌注上游排。
B灌浆程序为：
钻孔→洗孔→压水试验（灌浆段灌前）→声波测井→灌浆→钻开灌浆孔段→下一段钻孔→洗孔→压水试验→声波测井→下一段灌浆→检查孔洗孔→压水试验（灌后检查）→声波测井→封孔。
图1钻孔布置示意图
图2地面抬动观测装置安装结构图
5.4钻孔要求
孔位：
钻孔实际孔位按设计孔位布置图现场测放，测放后钻孔不得移动；
孔径：
钻孔终孔孔径不小于75mm，开孔孔径不限，孔口必须埋设孔口管，孔口管下入基岩0.5～1.0m，必须与基岩结合牢固。
孔深：
上游排水孔深50m，下游排孔深45m，若钻至计划孔深后，压水试验透水率＞3Lu，则继续钻至q≤3Lu的孔深。
孔斜：
上游排钻孔向上游倾斜3.4°，下游排钻孔为垂直钻孔，要求全孔斜度误差不大于0.5°，测斜并纠斜。
钻进方法：
所有钻孔必须采用金刚石钻进，循环水必须采用清水。
岩芯处理：
所有钻孔岩芯按顺序排放在岩芯箱内，编录、照相及整个灌浆试验结束后方可处理。
记录：
应详细记录钻进过程中发生的一切情况，特别要详细记录大量漏水、岩芯破碎情况等。
钻进过程中如果发生异常情况，通报有关方面商定处理后再行钻灌。
5.5钻孔冲洗
灌浆前应采用压力水洗孔，以回水清净为标准；可与压水试验相结合；冲洗压力可为灌浆压力的80%，压力大于1MPa时，采用1MPa（或浅部采用0.3~0.6MPa，深部采用1MPa）；孔底残留岩芯或沉淀厚度不得超过20cm。
5.6压水试验
压水试验包括：
各序次灌浆孔灌浆前压水试验、部分孔灌浆后压水试验和检查孔压水试验；压水试验段长度原则上一般5m。
水位观测及稳定标准：
洗孔后观测水位，每5min测读一次，当水位下降连续两次均小于5cm/min时，可认为稳定，以最后观测值作为稳定水位；
压水试验：
每段灌浆前进行压水试验，压水试验按规程压水方法进行。
采用3级压力、5个阶段，即0.3、0.6、1、0.6、0.3MPa。
；止水栓塞原则上要求置于上一灌浆段底部孔壁完整处；
压水流量：
稳定标准为每3～5min观测一次，当流量没有持续增大或减小趋势，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时，本段压水即可结束，以最终值作为计算值。
5.7灌浆
5.7.1灌浆材料
水泥：
采用R32.5普通硅酸盐水泥，其细度要求为通过80μm方孔筛筛余不大于5%，采购水泥时需要求水泥生产厂提供水泥化验报告单和出厂合格证，需取样进行水泥细度试验，不得使用受潮结块等不符合质量要求的水泥；
水：
制浆用水要求采用澄清的河水或地下水，灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水要求，现场应保证灌浆时连续供水；
制浆：
一般情况下，使用纯水泥浆液。
制浆材料必须按所需浆液配比称重，称重误差应小于5％，水泥初凝时间不小于3h，终凝时间不大于10h。
浆液温度应保持在5～40°C之间；
浆液必须充分搅拌，采用普通搅拌机搅拌时间不少于3min，采用高速搅拌机（转速大于1200r/min）搅拌时间不少于0.5min；灌浆前及灌浆过程中应对不同浓度浆液进行取样，进行相关试验（如浆液密度等）；
浆液在使用之前应过筛，在灌浆过程中应不断搅拌，水泥浆自制备至用完时间不超过4h。
5.7.2灌浆设备
搅拌机转速应大于1200r/min，拌和能力与浆液类型以及灌浆泵排量相适应；
采用多缸柱塞式灌浆泵，性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力1.5倍，并应有足够的排量和稳定工作性能；
灌浆管路保障畅通，并能承受1.5倍以上最大灌浆压力；
灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表；使用压力宜在压力表最大标值1/4~3/4之间；压力表与管路之间应设置隔浆装置；
5.7.3灌浆方法
灌浆必须先Ⅰ序、后Ⅱ序顺序进行，为提高效率，前一序次孔完成3段之后（即累积段长不小于15m后），可进行下一序次孔的钻灌。
对表层可采用低压力浓浆进行回填灌浆。
采用孔口封闭自上而下分段灌浆法，原则上每段为5m，特殊情况另行确定。
每段次灌浆闭浆后再进行下一段次钻灌。
遇特殊情况待凝时间另行确定。
5.7.4灌浆压力
第一试段（孔深0.0～5m）灌浆压力采用0.2～0.3MPa，但最大压力不超过3MPa。
每一灌浆段均应尽快达到设计灌浆压力。
但若单位注入量持续过大时（如持续大于150L/min或最大泵量），应分级升压，按0.3MPa、0.6MPa、1MPa分三个阶段逐步稳定达到设计压力。
压力表应安装在孔口回浆管路上，压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%。
5.7.5浆液浓度及变换
灌浆浆液水灰比一般采用5:
1、3:
1、2:
1、1:
1、0.5:
1五个比级，开灌水灰比采用5:
1。
岩体较为破碎部位以及某些特殊情况下，开灌水灰比可采用2:
1或1:
1。
浆液变换：
A、在正常情况下，浆液浓度应由稀到浓逐级变换；
B、当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变，而压力持续升高时，不得改变水灰比；
C、当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；
D、当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓；
E、灌浆过程中，每30min应测定一次浆液密度及粘度，以减少注灰量计算的误差；
F、灌浆过程中，如回浆变浓，应立即换用相同水灰比新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌浆30min，即可停止灌浆。
G、若改变水灰比例，压力有突增或注入率有突减的情况，均说明加浓是不适当的，应立即返回原来的水灰比例。
5.7.6灌浆结束条件及处理
每段灌浆段应同时满足下列两个条件后方可结束：
（1）在设计压力下注入率不大于1L/min时，继续灌注90min后结束灌浆；
（2）灌浆全过程中，在设计压力下的灌浆时间不少于120min。
待凝：
一段灌浆结束闭浆后即进行下一段灌浆（孔口封闭灌浆法）。
5.7.7特殊情况处理
试验过程中，出现串浆、冒浆、意外中断等特殊情况时，可进行以下处理：
·及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆；若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆；
·恢复灌浆时，应使用开灌水灰比浆液进行灌注；若注入率与中断前相近，即可改用中断前水灰比继续灌注；若较中断前减少较多，则应逐级加浓；
·恢复灌浆后，若注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施；
·灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可采取低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法。
5.7.8灌浆效果检查
灌浆结束待凝7~14天后，采用压水试验、钻孔声波方法进行灌浆效果检查。
5.7.9封孔
灌浆及检查工作结束后，起拔预埋套管前，要求使用水泥砂浆材料采用导管自下而上封孔。
6灌浆试验资料整理
灌浆过程中，应及时整理资料和绘制有关图表，以利于质量检查和评价，并发现和解决问题。
有关记录及整理统计图表：
·钻孔、测斜、洗孔、压水试验记录；
·灌浆记录：
压力、水灰比、注入量、制浆量等；
·灌浆成果一览表：
灌浆孔段、透水率、水灰比、注入率、浆量、单位注入量、灌浆压力等；
·灌浆分序统计表；
·各序次孔灌浆成果表；
·各序次孔灌浆前后压水试验成果表；
·各序次孔透水率频率曲线和频率累计曲线；
·各序次孔单位注灰量频率曲线和频率累计曲线；
·单位注灰量与单位透水率关系图；
·各序次灌浆前后声波测试成果统计表；
·灌浆前后地震波测试成果统计表；
·其它图表。
7技术成果
（1）报告及附图
戈兰滩水电站坝址坝基岩体帷幕灌浆试验报告及附图
（2）附件
戈兰滩水电站坝址坝基岩体帷幕灌浆试验物探报告及附图
8资源配置
8.1水工设计
设总及水工设计人员1~2人。
提供设计方案、咨询服务。
8.2地质及测量
地质技术人员2人，测量1人（准备工作阶段测孔位）。
办公用品、照相机及测量仪器等。
8.3钻探
由地勘总队依据《灌浆试验任务书》安排，准备一套灌浆设备、两台套钻孔设备及交通运输设备等。
8.4物探
由物探总队依据《物探任务书》安排。
主要仪器：
钻孔声波仪等。
8.5经费预算（另列）
9工作进度安排
（1）2003年12月15日～2004年1月10日试验场地的扩挖和平整。
（2）2004年1月11日～2004年1月20日，完成地质编录和盖板浇筑。
（3）2004年1月21日～2004年2月17日，盖板浇筑及待凝。
（4）2004年2月18日～2004年3月30日，现场试验和检查工作，提交部分中间成果。
（5）2004年3月30日～2004年4月25日，内业整理，试验报告编写。
（6）2004年4月30日，提交通过勘察院审查的灌浆试验报告。
10说明
若实际灌浆试验时间有所延长，则其它工作完成时间依次顺延。
未尽事宜届时协商解决。
附录：
灌浆试验报告参考提纲
云南省李仙江戈兰滩水电站
坝址坝基岩体帷幕灌浆试验报告参考提纲
前言
1坝址岩体地质条件
2灌浆试验的施工
2.1灌浆孔的布置
2.2钻孔、洗孔及压水试验
2.3灌浆试验（工艺流程）
2.4孔内测试工作
2.5试验中的问题及处理
3灌浆试验成果分析
3.1资料分析
3.1.1灌浆工程量
3.1.2水泥耗量的分析
3.1.3单位注入量和灌浆次序关系的分析
3.2灌浆质量与效果的检查
3.2.1压水试验
3.2.2声波测试
3.2.3岩芯编录及观察
4结论与建议
4.1灌浆施工参数：
深度（厚度）、间距、次序、工艺、浆液配合比、灌浆压力、
处理措施等
4.2建议
报告附件：
（1）灌浆材料和浆液性能试验成果报告
（2）配浆表
报告附图、附表：
（1）灌浆试验区位置图
（2）灌浆试验布置图
（3）典型灌浆孔柱状图
（4）灌浆孔综合地质剖面图
（5）各序次孔的单位吸水量频率曲线及频率累计曲线
（6）各序次孔的单位注入量频率曲线及频率累计曲线
（7）单位注入量与单位吸水量关系图
（8）灌浆前后岩体弹性波速和弹性模量变化图及统计表
（9）灌浆工程量表
（10）各序次孔灌浆成果表
（11）灌浆工艺流程图
（12）灌浆资料整理程序图
（13）灌浆试验前后渗透剖面对比图（局部）
（14）灌浆帷幕结构验算图表（模型、计算表）
（15）其它有关图表、图片
批准高玉生刘满杰
审定张军劳张怀军
审查高义军
校核吕振
编写程向民
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