四川華能磽磧水電站首部樞紐帷幕灌漿試驗技術(shù)

1、磽磧帷幕灌漿試驗技術(shù)交底1 帷幕灌漿試驗內(nèi)容1.1 雙排帷幕試驗內(nèi)容 雙排帷幕每排分三序施工，共布置帷幕孔10個，檢查孔2個，抬動觀測孔1個，其中W1-1、W1-5、W1-6、W1-10孔為序孔，W1-3、W1-8孔為序孔，W1-2、W1-4、W1-7、W1-9孔為序孔，J1-1、J1-2孔為檢查孔，T1孔為抬動觀測孔（圖1-1）。初擬帷幕單孔深90m。孔距2m，排距1.5m。試驗內(nèi)容及要求為： 1）帷幕孔采用金剛石回轉(zhuǎn)鉆進方法及潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進方法，其中W1-1孔采用先91、后75金剛石單動雙管鉆具回轉(zhuǎn)鉆進取芯，其余孔采用CIR90潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，并根據(jù)鉆進情況決定是否采用75金剛石單

2、管鉆具回轉(zhuǎn)鉆進。所有孔分別等段次同孔深平齊對比壓水成果、灌漿過程參數(shù)及單位注入量。 2）鉆孔及裂隙沖洗方法試驗。 3）序孔做單點法壓水試驗，其余孔做簡易壓水試驗。另外，W1-1孔做臨界壓力壓水試驗。 4）鉆孔測斜。圖1-1 雙排帷幕灌漿試驗孔布置圖1.2 三排帷幕試驗內(nèi)容 三排帷幕分兩邊排和中間排，每排分三序施工，共布置帷幕孔14個，檢查孔2個，抬動觀測孔1個，其中W2-1、W2-5、W2-7、W2-10、W2-14孔為序孔，W2-3、W2-9、W2-12孔為序孔，W2-2、W2-4、W2-6、W2-8、W2-11、W2-13孔為序孔，J2-1、J2-2孔為檢查孔，T2孔為抬動觀測孔（圖7.2

3、.2-1）。初擬帷幕單孔深90m。孔距2m，排距1.25m。試驗內(nèi)容及要求為： 1）帷幕孔采用金剛石回轉(zhuǎn)鉆進方法及潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進方法，其中W2-1孔采用先91、后75金剛石單動雙管鉆具回轉(zhuǎn)鉆進取芯，其余孔采用CIR90潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，并根據(jù)鉆進情況決定是否采用75金剛石單管鉆具回轉(zhuǎn)鉆進。所有孔分別等段次同孔深平齊對比壓水成果、灌漿過程參數(shù)及單位注入量。 2）鉆孔及裂隙沖洗方法試驗。 3）序孔做單點法壓水試驗，其余孔做簡易壓水試驗。另外，W2-1孔做臨界壓力壓水試驗。 4）鉆孔測斜。圖1-2 三排帷幕灌漿試驗孔布置圖1.3 抬動變形觀測 雙排帷幕、三排帷幕灌漿試驗，均需做抬動變形觀測。抬

4、動變形觀測在鉆孔及裂隙沖洗、壓水試驗及灌漿過程中均應(yīng)進行。2 帷幕灌漿試驗施工工藝本工程帷幕灌漿試驗施工工藝流程見圖2-1。測放孔位灌漿孔分序首段鉆孔首灌漿段及裂隙沖洗壓水試驗首段灌漿孔口管安裝次段鉆孔待凝24h次段壓水試驗孔口封閉器及射漿管安裝制漿終孔段檢測、灌漿封孔檢查孔鉆孔抬動觀測孔鉆孔與安裝檢查孔封孔壓水試驗分段鉆孔灌漿循環(huán)抬動變形觀測抬動變形觀測次灌漿段及裂隙沖洗抬動變形觀測抬動變形觀測抬動變形觀測次段灌注抬動變形觀測抬動變形觀測抬動變形觀測圖2-1 帷幕灌漿試驗施工工藝流程2.1 抬動觀測裝置安裝與基巖抬動變形觀測2.1.1 抬動觀測裝置安裝 鉆進至終孔深度30m后，在孔內(nèi)下置一根

5、6長為30.5m的鋼管，用水泥漿封填固定，距離15cm再鉆進一孔，孔深為2m，在孔內(nèi)下置一根6長為2.5m的鋼管，用水泥漿封填固定。待凝24h。2.1.2 抬動變形觀測 1）此次試驗監(jiān)測基巖抬動變形的目的是為了確定各灌漿段最大允許灌漿壓力（即壓重體厚度為1m，抬動變形值=0.1mm時，所需的壓力）或臨界灌漿壓力。測定抬動臨界壓力值，以指導(dǎo)灌漿施工。 2）采用千分表觀測。當(dāng)某段灌漿（壓水）壓力增大時，百分表指針指示數(shù)值將發(fā)生變化；當(dāng)某一壓力基本穩(wěn)定后，百分表上指示的終值減去初始值即為該壓力下基巖的抬動值。 3）在鉆孔及裂隙沖洗、壓水試驗及在灌漿過程中均應(yīng)進行抬動變形觀測與記錄。2.2 灌漿孔分序

6、2.2.1三排帷幕灌漿孔，應(yīng)先施工兩邊排，后施工中間排。2.2.2 同排帷幕灌漿孔按分序加密的原則施灌，先灌序孔，再灌序孔，后灌序孔；次序孔施工必須在先序孔超前15m之后。同序孔中，應(yīng)先灌低高程孔，后灌高高程孔。2.3 灌漿孔段長度劃分2.3.1 灌漿段長度一般劃分原則為： 1）弱透水性（<5Lu）的巖層，段長6m； 2）中等透水性（510Lu）的巖層，段長5m； 3）透水性較大（>10Lu）的巖層，灌漿段長3m。2.3.2 在鉆遇大裂隙及嚴重不返水地段時，應(yīng)立即停止鉆進，作為一段進行灌漿。2.3.3 灌漿段巖體宜盡量屬于同一巖性，不同巖性的地層，宜不作為同一段灌注。2.3.4 灌

7、漿段長度值劃分如表2-1。表2-1 灌漿段長度值孔深m0225510>10備 注段長m2355具體段長根據(jù)實際情況確定2.3.5 以上分段依據(jù)及擬定段長應(yīng)在試驗施工中根據(jù)鉆孔、灌漿分析資料作適當(dāng)調(diào)整。2.4 灌漿壓力2.4.1 初擬試驗灌漿壓力表2-2 初擬序孔的灌漿壓力孔深（m）0225510101515202025>25灌漿壓力（MPa）0.30.51.01.52.02.53.04.02.4.2 其它 1）對于漿柱壓力在試驗時應(yīng)考慮在灌漿壓力之內(nèi)。 2）后次序孔的灌漿壓力較前序孔依次提高15%左右。 3）灌漿試驗盡量采用大的灌漿壓力；在試驗過程，灌漿壓力可根據(jù)灌前臨界壓力和基巖

8、抬動情況作適當(dāng)調(diào)整。2.4.3 灌漿壓力控制 2）灌漿過程中，根據(jù)灌段巖體的情況確定灌漿壓力的升壓方式 一次升壓法 灌漿開始時，將壓力盡快地升到規(guī)定壓力，單位吸漿量不限，在規(guī)定的壓力下按規(guī)范要求變換漿液配合比，逐級加濃，直至達到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。此法擬用于透水性不大、裂隙不甚發(fā)育的堅硬、弱風(fēng)化變質(zhì)砂巖及新鮮、完整的炭質(zhì)千枚巖等。 分級升壓法 在灌漿過程中，將壓力分為幾個階段，逐級升高到規(guī)定的壓力值P，嚴格控制升壓速度，升壓速度要與吸漿率協(xié)調(diào)。灌漿開始，如果吸漿量很大時，使用最低一級壓力灌注；當(dāng)吸漿量減少到另一限度時，則將壓力升高一級，直到在規(guī)定壓力下結(jié)束灌漿（表8.4.7-1）。此法擬用于裂隙發(fā)育巖體

9、及斷層、破碎帶等透水率較大地層。表2-3 灌漿壓力與吸漿率關(guān)系（初擬）灌漿吸漿率（L/min）>3020<10備 注灌漿使用壓力（MPa）0.4P0.7PP根據(jù)具體情況調(diào)整2.5 臨界壓力壓水試驗 灌漿孔W1-1、W2-1，在灌前正常壓水試驗結(jié)束后，逐步提高壓水壓力，求得注入壓力與注入水量關(guān)系曲線（圖2-2）。圖2-2 注入壓力與注入水量關(guān)系曲線圖 一般情況下，該曲線在初期略呈直線上升，斜率較大。當(dāng)壓力升到某一數(shù)值時，壓入水量突然增大，說明巖石中的裂隙被拓寬或遭破壞（即劈裂），此時的壓力值，即為灌漿的臨界壓力Pc，它可供選用灌漿壓力時作主要參數(shù)參考。2.6 鉆孔2.6.1 灌漿孔是

10、通向地層空隙并從中進行灌漿的人為通道，其質(zhì)量要求如下： 1）鉆孔的位置、方向和深度符合設(shè)計要求，誤差不大于允許值。 2）不允許由于施工的原因?qū)⒖p隙或空洞的入口堵死。 3）因需要埋設(shè)的孔口管，必須鑄牢，防止沿管壁冒漿。 4）垂直或傾角小于5°的帷幕灌漿孔孔底偏差不得大于規(guī)定的鉆孔孔底最大允許偏差值（表2-4）。對于傾角大于5°或孔深大于60m時，孔底最大允許偏差值在試驗過程中具體確定。表2-4 鉆孔孔底最大允許偏差值孔深（m）2030405060最大允許偏差值（m）0.250.50.81.151.5 5）鉆孔質(zhì)量保證措施 鉆機固定牢固，嚴禁鉆機機臺木底面與地面呈“點”接觸狀態(tài)

11、。 校正立軸方向，按要求的孔向?qū)?zhǔn)孔位開孔。 嚴格執(zhí)行鉆進操作規(guī)程。 嚴格控制回次進尺，在規(guī)定的灌段長范圍內(nèi)。 加強對地層的預(yù)測和判斷，為及時變更鉆進工藝參數(shù)提供依據(jù)。 a 熟悉試區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料和有關(guān)鉆探資料，作好地質(zhì)預(yù)報。 b 工程地質(zhì)人員跟班，根據(jù)鉆進過程中采取的巖芯、孔內(nèi)返出巖粉顆粒及返水顏色對地層進行判斷。 使用長鉆具。 硬巖體換層進入軟巖體時，適當(dāng)降低泵量，增加轉(zhuǎn)速高速鉆進，如果鉆速持續(xù)不降，應(yīng)適當(dāng)增加壓力，使巖心堵塞后，提取巖芯。 下入鉆具距孔底0.5m左右，應(yīng)開泵沖孔，這樣既保證孔底清潔，同時還可避免因巖粉進入內(nèi)外管環(huán)狀間隙之間而影響沖洗液通道及鉆具的單動性能。2.7 鉆孔沖洗及裂

12、隙沖洗2.7.1 沖洗方式：本灌漿試驗擬采用單孔沖洗。2.7.2 沖洗方法：沖洗方法有壓水沖洗、壓力脈動沖洗或風(fēng)、水聯(lián)動沖洗方法。2.7.3 沖洗方法選擇：鉆孔沖洗優(yōu)先采用風(fēng)水聯(lián)動沖洗法。深孔時可采用壓力脈動沖洗法沖洗鉆孔。2.7.4 洗凈標(biāo)準(zhǔn)：裂隙沖洗應(yīng)沖洗至回水澄清后10min結(jié)束，且總的時間要求，不少于30min，孔底殘渣不超過20cm。2.8 壓水試驗2.8.1 對I序孔作單點法壓水試驗，其余孔做簡易壓水試驗。2.8.2 單點法壓水 按水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范（SL62-94）附錄A（灌漿工程壓水試驗）執(zhí)行。 1）壓水試驗壓力值（表2-5）表2-5 單點法壓水試驗壓力灌漿壓力（M

13、Pa）壓水壓力（MPa）11<10.3<0.3灌漿壓力 2）壓入流量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在穩(wěn)定的壓力下，每35min測讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時，本階段試驗即可結(jié)束，取最終值作為計算值。 3）壓水試驗成果以透水率q表示，其計算公式見式2-1。 （式2-1）式中：q透水率，Lu； Q壓入流量，L/min； P作用在試段內(nèi)的全壓力，MPa； L試驗段長度，m。 4）P = S1 + S2，S1壓力表指示壓力，MPa；S2壓力表中心至壓力起算零線的水柱壓力，MPa。壓力起算零線的確定方法： 當(dāng)?shù)叵滤辉谠嚩我陨蠒r，壓力

14、起算零線為地下水位線； 當(dāng)?shù)叵滤辉谠嚩我韵聲r，壓力起算零線為通過試段中點的水平線； 當(dāng)?shù)叵滤辉谠嚩我詢?nèi)時，壓力起算零線為通過地下水位以上試段中點的水平線。 5）I序孔灌前壓水試驗采用“孔口封閉法”。2.8.3 簡易壓水試驗 1）壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時，采用1MPa。壓水20min，每5min測讀一次壓入流量，取最后的流量值作為計算流量。其成果以透水率q表示，按式2-1計算。 2）簡易壓水試驗采用“孔口封閉法”。2.9 灌漿2.9.1孔口封閉器及射漿管安裝 孔口封閉器安裝前應(yīng)檢查密封圈、膠球等是否完好。 射漿管管口距孔底50cm。 在灌漿過程中，射漿管必須能在孔口封閉器

15、中心低速轉(zhuǎn)動和適時升降，不得漏漿。 2）表層前三段灌漿結(jié)束后，均需待凝等強。 3）灌遇吃漿量較大的地段，均需待凝等強。2.9.2 漿液比級 1）選用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七個重量比級。 2）開灌水灰比具體如下： 當(dāng)?shù)貙?Lu時采用水灰比為5:1的漿液開灌； 當(dāng)?shù)貙又?<10Lu時同序孔、同孔深平齊分別選擇水灰比為5:1、3:1、2:1的漿液開灌（表2-6）；表2-6 5<10Lu時灌漿孔開灌水灰比類型孔序5:13:12:1雙排I序孔W1-1、W1-6W1-5W1-10II序孔W1-3W1-8III序孔W1-2、W1-7W1-4、W1-9三

16、排I序孔W2-1、W2-6、W2-10W2-8、W2-5W2-14II序孔W2-3、W2-7W2-9、W2-12III序孔W2-2、W2-11W2-4、W2-13 當(dāng)?shù)貙?0Lu時同序孔、同孔深平齊分別選擇水灰比為3:1、2:1、1:1的漿液開灌（表2-7）。表2-7 10Lu時灌漿孔開灌水灰比類型孔序3:12:11:1雙排I序孔W1-1、W1-6W1-5W1-10II序孔W1-3W1-8III序孔W1-2、W1-7W1-4、W1-9三排I序孔W2-1、W2-6、W2-10W2-8、W2-5W2-14II序孔W2-3、W2-7W2-9、W2-12III序孔W2-2、W2-11W2-4、W2-1

17、32.9.3 漿液比級變換原則 漿液比級應(yīng)由稀至濃，逐級變換。 1）在灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減小時，或當(dāng)注入率不變壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。 2）當(dāng)某一比級漿液的注入量達300L以上或灌注時間達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著（<85%）時，應(yīng)改濃一級。 3）當(dāng)注入率大于30L/min時，可根據(jù)情況越級變濃。2.9.4 回漿返濃 灌漿過程中，隨時測量進漿和回漿比重，當(dāng)回漿變濃時，換用與進漿相同比級的新漿進行灌注。若效果不明顯，延續(xù)灌注30min，即可停止灌注。2.9.5 回漿量控制 灌漿過程中應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動和上下活動灌漿管，且保持回漿量大于15L/min，防止灌漿管在

18、孔內(nèi)被水泥凝住，造成灌漿中斷。2.9.6 漿液溫度：漿液溫度540。2.10 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) 灌漿在同時滿足下述兩個條件后，方可結(jié)束： 1）在設(shè)計壓力下，注入率不大于1L/min時，延續(xù)灌注時間不少于90min。 2）灌漿全過程中，在設(shè)計壓力下的灌漿時間不少于120min。2.11 特殊情況處理2.11.1 灌漿過程中，對冒漿、漏漿問題，視具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、間歇灌漿等方法處理。2.11.2 灌漿過程中發(fā)生串漿，采用一泵送一孔，同時灌注。2.11.3 施工中必須采用一切措施防止灌漿中斷，若中斷，按以下辦法處理： 必須盡快恢復(fù)灌漿，否則立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無法沖洗，則掃孔后復(fù)灌。掃孔恢復(fù)灌漿后，使用開灌比級的水泥漿灌注，若注入率與中斷前的相近，采用中斷前的比級水泥漿灌注，反之則逐級加濃繼續(xù)灌注。2.11.4 當(dāng)遇注入量大、難于結(jié)束的灌段時，采用低壓、間歇灌漿、漿液中摻速凝劑等措施處理。2.12 封孔：全孔試驗結(jié)束后，用W/C為0.5:1的水泥漿置換孔內(nèi)漿液并取出所有灌漿管后，用W/C為0.5:1的水泥漿純壓30min，壓力為最大灌漿壓力。待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，采用機械法封堵灌漿孔上部少許空余部分。2.13 灌