德安水库帷幕灌浆试验报告范例.docx

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德安水库帷幕灌浆试验报告范例

广南县德安水库除险加固工程

大坝帷幕灌浆

试

验

报

告

云南坤鹏盛水利水电工程有限公司

2012年2月14日

审核：

校核：

编写：

德安水库除险加固工程

大坝帷幕灌浆生产性灌浆试验报告

1工程概况

德安水库位于文山州广南县城西北方向，珠琳镇中寨村民委坡地仪村境内，距县城直线距离28.5km，经流面积2.33km2，河流总长2.4km，河道平均坡降38%。

德安水库是广南县1958年兴建，1960年建成的一件小

（2）型蓄水工程。

水库径流面积2.33km2，总库容为21.31万m3，其中兴利水库容13.68万m3，防洪库容5.54万m3，死库容1.09万m3。

水库径流区多为由泥岩组成，岩体表面粘土覆盖层较厚，透水性小，两岸山体雄厚，地表水系不堪发育。

径流区属珠江流域西江水系西洋江源头支流，库区成条形，河道多成“V”型，只有一条支流入库，发源于水库的分水岭。

河流出库后，顺正南方向流程7.5km到麻栗树村后左转正东方向，行程2.5km于里纪村落入地下暗河，汇入夕板河，进入西洋江。

库区植被宰流域内分布较均匀，覆盖率在75%以上，库区内无村庄。

德安水库地处北回归线附近，属中亚热带低纬高原季风气候，其南面临海洋，西北与云贵高原接壤。

具有冬春干旱，夏秋湿润，冬无严寒，夏无酷暑等气候特点。

据广南县气象站资料统计，水库多年平均气温17.7℃，多年月平均气温均自8.5℃，其中5～9月份平均气温高于16.9℃，极端最高气温达36.7℃，极端最低气温5.5℃。

库区年内降水分配不均匀，冬季受西伯利亚的冷气团控制，气温下降，雨量稀少；春夏之间，西北干燥气流东进，气温迅速回升，蒸发量大，风大物燥，干旱突起；夏秋季问受孟加拉湾暖湿气团和太平洋季风环流控制，水汽丰沛，降水集中。

一般5～10月份为雨季，此间降水量的83.1%，旱季11～4月份降水量占年降水量的16.9%。

降水量的年际变化不很大，Cv值一般0.2左右。

2灌浆试验区的地质条件

坝址区出露地层主要由中统版纳（百蓬组）组（T2b）和第四系（Q）松散堆积物组成。

T2b为坝址区的主要地层，岩性为棕黄、灰绿、深灰色薄至中厚层泥岩、粉砂质泥岩互层，偶夹薄层状粉至细砂岩。

该层地表风化较为强烈，节理裂隙发育，岩石较为破碎，遇水易软化，岩质较软。

第四系（Q）主要由冲洪积（al+plQ）和工人堆积（rQ）组成。

rQ为紫红、浅黄色粘土、亚粘土和碎石质土等，主要属含砾低～高液限粘土，土质松散～中密，稍湿～湿、坚硬～硬塑，局部含砾达25.2%，厚0～14.0m。

al+plQ少有出露，主要分布于溪沟内，为亚粘土、粉细砂和砂卵砾石，砾径最大一般约2.5cm，土质不均，可塑～硬塑，厚0～5.0m。

坝址区位于区域性滇越巨型旋扭构造。

左岸山坡岩体较为破碎，节理裂隙发育，岩层产状为66°～90°∠15—35°，局部陡倾和具挠曲等。

节理裂隙以陡倾为主，延伸长一般3～5m，裂隙面较为顺直和波状弯曲，地表多充填泥质物，随深度加深裂隙渐趋闭合。

据统计，较发育的节理裂隙主要有：

75～90°∠75～85°、100～120°∠65～75°和310～330°∠65～75°。

坝址区属构造侵蚀中山地貌，地形稍陡，地形坡度一般10～35°，海拔高程在1286～1350m之间。

区内无不良物理地质现象。

枢纽区水文地质条件较为简单，含（透）水层主要为全～强风化基岩裂隙含（透）水层，局部第四系松散堆积物含（透）水层，与其相对应的地下水类型为基岩裂隙水及孔隙潜水。

基岩全～强风化岩体主要属中等透水层，弱风化岩体主要属弱～微透水层。

由我公司承建的德安水库除险加固工程，帷幕灌浆先导孔布置了5个孔，帷幕灌浆轴线为坝轴线，单排孔布置。

先导孔为1#、10#、19#、28#、43#，于2011年12月28日开始对试验孔进行施工，至2012年1月10日先导孔施工完毕，共完成钻孔101.39米，灌浆89.39米。

消耗材料见附表。

3灌浆试验目的及任务

3.1防渗设计

大坝帷幕灌浆方案为：

大坝及其基础弱透水层以上防渗均采用循环式灌浆的方法，帷幕灌浆轴线布置于坝轴上，单排孔布置，初拟孔距为2.0m，按三序孔施工。

坝顶高程为1470.0m；灌浆顶界高程为1467.4m灌浆底界以中等透水层（q≤10Lu）底界向下延伸3～5m。

灌浆采用自上而下分段法，坝土采用1:

3水泥粘土浆灌注，基岩采用纯水泥浆灌注。

3.2帷幕防渗标准

本工程帷幕的防渗标准为渗透系数K≤1×10-4cm/s，透水率q≤10Lu。

3.3目的及任务

（1）论证坝基采用灌浆方法处理在技术上的可能性、效果上的可靠性和经济上的合理性。

（2）通过试验验证或调整灌浆各区段的设计参数：

如灌浆孔距、排距、灌浆压力、以及水泥浆液稠度的变换及结束标准等。

（3）通过试验选定适合本工程地基的施工程序和良好的施工工艺。

（4）通过试验验证灌浆防渗处理后，基础渗漏及渗流稳定是否达到设计要求。

4灌浆试验

4.1技术依据

灌浆试验按照设计图纸《德安水库大坝帷幕灌浆平面剖面图》（德安水库-地质-04），招、投标文件中的技术条款进行施工，并按《水工建筑物水泥灌浆施工技术要求规范》DL/T5148-2001、《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266--88）严格控制。

4.2试验孔选择

按设计要求，灌浆先导孔为1#、10#、19#、28#、43#，灌浆轴线为坝轴线,单排孔布置。

（见灌浆先导孔平面布置图）。

4.3灌浆材料

灌浆用水泥：

选用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，经检验符合设计及规范要求。

灌浆用水：

用库内蓄水抽到蓄水池，再用抽水机抽到各施工点。

水质符合《水工混凝土施工规范》中的用水要求。

灌浆用粘土：

选用粘土料区的粘土，经检验符合设计及规范要求。

4.4施工用电

钻机用柴油机带动，其它设备用三相交流同步发电机发电接至施工现场。

所有施工现场及生活办公区都装设电气照明，施工区远距离照明采用3.5kw太阳镝灯左右岸交叉照射布置，保证光源亮度，以确保施工的照明度和安全性。

4.5施工机具

用GY-150HB型地质钻机钻孔，BW-250型泥浆泵和BW-150型灌浆泵灌浆。

4.6施工方法

坝土及第四系采用干法造孔，用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进，并用钢套管跟进，开孔孔径不小于110mm，终孔孔径不小于75mm。

基岩钻孔采用清水钻进，钻孔过程中，对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录，钻进结束，进行钻孔冲洗，孔底沉积厚度不得超过20cm。

钻孔遇特殊地质情况时，先处理后，再行钻进。

先导孔钻孔位置与设计孔位偏差不大于10cm，孔深符合设计规定，并有记录。

每孔钻孔完成后采用kxp-2型轻便测斜仪测孔斜，测斜成果均符合规范规定的要求。

先导孔测斜成果见下表：

孔号

1

10

19

28

43

孔深（m）

6.04

23.63

31.73

28.85

12.14

偏差（m）

0.01

0.07

0.10

0.10

0.02

测斜成果均符合设计及规范要求。

4.7灌浆方法

灌浆试验的施工采用自上而下分段循环式灌浆法。

灌浆第一段采用3m以下一律采用5m，第四系与基岩接触带灌浆段长2～3.0m。

在施工过程中应根据实际情况而适当缩短或延长，如遇到破碎岩层，坍塌严重、难以成孔时应缩短段长，如岩层较为完整，透水率不大时可适当增加段长，但不大于10米。

射浆管距孔底不大于50cm。

4.8灌浆压力

压力表安装在孔口回浆管路上和进浆管路上，压力值读取压力表指针摆动的中值，指针摆动范围小于灌浆压力的20%。

灌浆应尽快达到设计压力，但对于注入率较大的部位分级升压。

灌浆压力是指灌浆的终止压力，起始压力可以降低，视灌浆情况逐渐增加。

坝体及第四系残坡积土层灌浆压力，根据工程类比，初步选定如下：

第一段≤0.05MPa，第二段≤0.1Mpa，第三段≤0.15Mpa，第四段及以下采用≤0.2Mpa

灌浆段进入基岩2m后，灌浆压力采用下列公式计算：

P=P0+MD

式中：

P——灌浆压力（MPa）；

P0——地表段允许的压力（取0.2MPa）；

M——灌浆段顶板岩石每加深1m，所允许增加的压力（取0.05Mpa）；

D——灌浆段基岩（不计坝体厚度）顶板以上岩石厚度。

4.9浆液变换

灌浆浆液由稀至浓逐级变换。

坝土段以稀浆起灌，少灌稀浆，多灌浓浆，粘土料用湿法拌制，用1：

3水泥粘土混合浆灌注，浆液比重选用1.2、1.3、1.4、1.5四个比级；基岩灌浆起灌浆液浓度水灰为6:

1，按7个比级（6：

1、4：

1、2：

1、1：

1、0.8：

1、0.6：

1）逐级变换，其中0.8:

1、0.6:

1为最优水灰比，灌浆

时应多灌注次比级的浆液。

当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某级浆液注入量已达到300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力注入率均无改变或改变不显著时，应该改变一级水灰比；当注入量大于30L/min，且注入量已达到300L以上时，水灰比可越级变浓。

灌浆过程中，当灌浆压力或注入量突然改变较大时，立即查明原因，采取相应措施处理。

如果出现单位吸水量大而耗浆量小的孔段，在灌浆过程中受到其他因素影响而灌浆中断时间长，恢复灌浆吸浆量突然减少，应做灌后压（注）水试验，若不合格，复灌至合格。

4.10灌浆段冲洗及压（注）水试验

基岩帷幕灌浆孔（段）在灌浆前进行钻孔冲洗。

帷幕灌浆段在灌浆前进行单点法压水。

单点法压水可结合裂隙冲洗进行，压力为灌浆压力的80%，压水时间20min，每5min测读一次压入流量值。

坝土段灌浆前做注水试验而不能进行钻孔冲洗。

4.11灌浆施工工艺

4.12灌浆结束及封孔

帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆段在最大压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min；或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆可以结束

帷幕灌浆封孔：

采用“分段压力灌浆封孔法”，坝土配制浆液容重为1.5g/cm3的浓浆，基岩配制0.6：

1的浓浆进行自下而上置换封孔，结束标准为≤0.4L/min，持续30min，结束后取出射管逐渐向孔内注入浓浆，以封满密实不透水为原则。

5灌浆质量与效果的检查

帷幕灌浆工程的质量应以检查孔压水试验成果为主，检查孔的数量可为灌浆孔总数的10%左右。

质量评定标准应符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术要求规范》（DL/T5148-2001）的规定。

6试验成果的分析

据钻孔压（注）水试验，最大透水率18.43Lu，最小6.46Lu，平均11.31Lu，坝土及第四系最大渗透系数K=1.08×10-2cm/s，渗透系数最小K=3.9×10-4cm/s，平均为4.96×10-3cm/s；坝土灌浆平均单位注入灰量：

199.09kg/m注入粘土17.21吨。

基岩灌浆平均单位注入灰量：

318.43kg/m。

（详见灌浆孔成果一览表）

7结论及建议

7.1经先导孔压水情况说明，2.0米试验区压水试验能满足设计要求，经资料分析，考虑工程投资及实际工程地质情况，帷幕灌浆孔距按2米单排孔布置即可满足工程要求。

通过对灌浆试验孔的施工和对资料的分析可看出，灌浆后提高了大坝的防渗能力，达到灌浆试验的目的；

7.2采用自孔口封闭自上而下分段灌浆法，进行循环式的施工方式是合理的；

7.3经过灌浆试验，坝体及第四系残坡积土层灌浆压力采用0.05～0.2MPa；基岩段灌浆压力按式P=P0+MD计算，P0取0.2MPa，M取0.05Mpa时灌浆正常，最大灌浆压力不大于1Mpa。

7.4我方结合大坝防渗要求对试验成果进行分析后，认为以上五个试验孔深度均已满足防渗要求的帷幕底界，（即中等透水层（q≤10Lu））。

根据1号、10号、19号、28号、43号先导孔基岩透水率和灌浆规范规定，连续两段透水率满足防渗标准作为帷幕灌浆底的要求，建议1-46号孔帷幕灌浆底界比设计深一些，建议生产孔帷幕灌浆底界比设计深一些，进入基岩后以纯水泥浆灌注。