固结灌浆试验方案

潼南航电枢纽一期工程 固结灌浆试验方案

中国水利水电第四工程局XX潼南航电枢纽工程项目部

2015年4月

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目录

一、工程概况1

㈠工程概述1

㈡固结灌浆试验区工程地质条件2

二、固结灌浆及试验的必要性2

三、编制依据2 四、试验准备3

㈠试验地点3 ㈡试验时间3 ㈢试验布置3 ㈣试验设备3 ㈤试验人员4 ㈥试验材料4

五、固结灌浆抬动观测钻孔施工4

㈠施工次序4 ㈡抬动观测孔施工4

六、试验程序和方案5

㈠试验程序5 ㈡试验方案5

七、特殊情况处理7 八、固结灌浆试验质量要求8

㈠质量要求8

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㈡灌浆效果检测孔布置8 ㈢固结灌浆效果检测9 ㈣灌浆和封孔9 ㈤灌浆试验成果整理9

- 九、注意事项9

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一、工程概况

㈠工程概述

涪江干流梯级渠化潼南航电枢纽工程位于XX市潼南县城区涪江大桥下游约3km处，开发任务是以航运为主兼顾发电，修复涪江干流潼南县城段水生态系统。水库正常蓄水位为236.50m，相应库容1571万m3，校核洪水位249.26m（P=0.2%），相应流量36000m3/s，总库容2.19亿m3，船闸和航道等级为Ⅴ级，设计通航船舶吨级为300t，电站装机容量42MW。本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。枢纽主要建筑物泄水闸、船闸上下闸首和闸室、发电厂房、挡水土坝为3级建筑物，引航道建筑物等次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。

本工程枢纽主要建筑物从左至右依次为：左岸土坝连接段、厂房安装间、厂房主机间、18 孔泄水闸坝段、船闸上闸首段、船闸门库坝段和右岸土坝连接段。枢纽轴线全长 685.00m，坝顶高程 252.40m。

泄水闸为18孔，采用开敞式平底宽顶堰，孔口净宽为14m，堰顶高程为225.00m，前沿总长307.80m，闸室顺水向宽25.5m，泄水闸采用底流消能型式，消能工分三区设置。船闸布置于右岸，为Ⅴ级船闸，船舶吨位按300t设计，闸室有效尺度为120m×12m×3m（长×宽×门槛水深），为整体式结构，船闸前沿总长为30m。电站厂房为河床式厂房，布置于枢纽左岸，厂房前沿总长101.86m，主机间共布置3台灯泡式贯流机组，总装机容量42MW，电站厂房采用垂直进厂方式。挡水土坝采用粘土防渗分区土石坝坝型，坝顶宽10m，坝体上游侧填筑料为防渗土料，下游侧填筑砂砾料。上、下游坡比为1:2.5，基础采用垂直截渗方式，选用混凝土防渗墙+帷幕灌浆，帷幕深度为 q≤3Lu 线以下 5m。

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泄水闸坝基础由侏罗系中统上沙溪庙组上段第三岩组（J2s2-3），中厚层~巨厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩与厚层~中厚层细砂岩、粉细砂岩互层，属CⅣ类岩体，中等风化岩体强度（承载力）[R]= 0.9~1.0Mpa。

考虑到坝基坐落在中等风化上部，岩体裂隙仍比较发育，为了增强基岩的整体性，提高基岩的弹性模量，对泄水建筑物的基础视开挖后的具体情况，对于裂隙较发育的基岩， 进行固结灌浆， 经有效加固后可以满足本工程水工建筑物要求。

㈡固结灌浆试验区工程地质条件

本工程为泄水闸段桩号0+191.20m~桩号0+284.70m，长度为 93.5m。设计灌浆孔共 6排，其中上、下游侧各3排，共186个孔，灌浆总进尺为930m。

固结灌浆试验区灌段内主要为中等风化岩体的泥质粉砂岩与细砂岩。

二、固结灌浆及试验的必要性

设计灌浆段的河床坝基中上部岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩，岩体质量较差。固结灌浆的主要目的是提高闸基的均匀性和整体性，增强基础的承载力。

本次固结灌浆试验的主要目的是通过试验优化灌浆施工方案，为整个固结灌浆工程确定灌浆工艺、灌浆材料、材料配比、灌浆压力，灌浆孔位布置以及检测标准等参数。

三、编制依据

㈠《潼南航电枢纽工程泄水闸基础固结灌浆试验任务书》； ㈡《泄水闸、门库段基础固结灌浆布置图》（FT-4GB-06）；

㈢《潼南航电枢纽工程帷幕灌浆、固结灌浆、基础开挖处理施工技术要求》； ㈣《水工建筑物水泥灌浆施工技术规X》（DL/T 5148-2012）；

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㈤《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）； ㈥《水利水电工程施工通用安全技术规程》（SL398-2007）。

四、试验准备

㈠试验地点

试验地点拟选在泄水闸4#、5#闸段设计固结灌浆孔位（共34个孔，深度为入岩5m），见附图。

㈡试验时间

固结灌浆试验定于2015年4月10日进行。 ㈢试验布置

试验用风接23m³空压机一台；水选用基坑渗水，用水泵抽送至施工现场；电力使用泄水闸部位变压器（630KVA）接取。

试验过程采用集中制浆方式供浆。集中制浆站主要由1台高速制浆机、1台储浆槽、1台灌浆泵以及一个水泥平台构成。布置在上游泄水闸、厂房交接部位，由上游区下基坑道路，可到达。浆液用灌浆管引至施工工作面，灌浆管路应保证浆液流动畅通，并应能承受1.5倍的最大灌浆压力，即1MPa。为保证计量准确，制浆站配备电子称量设备及比重称、比重计、温度计。

㈣试验设备

主要试验设备如下表1。

主要机械配备一览表表1

序号 1 2 3 4 5 设备名称 潜孔钻 空压机 灌浆泵 高速制浆机 储浆槽 型号规格 100B 23m³ BW150 ZJ-400A 400L 数量 1 1 1 1 1 备注 - -可修编.

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6 7 自动记录仪 比重计 GMS2000 1 1 包括流量计、压力计等 ㈤试验人员

固结灌浆试验人员见下表2。

主要施工人员配备一览表表2

序号 1 2 4 5 部门 工程技术质量部 生产管理部 试验室 灌浆作业 单位 人 人 人 人 数量 2 1 1 8 备注 ㈥试验材料

水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥，水采用干净的基坑渗水。

五、固结灌浆抬动观测钻孔施工

㈠施工次序

首先进行抬动观测孔施工，在抬动观测孔安装完成24小时后，再进行试验孔施工。抬动观测孔设在坝轴线0+13.5,0+278.5。

㈡抬动观测孔施工 ⑴抬动观测孔施工

固结灌浆基岩抬动观测孔采用浅层抬动装置进行观测，抬动观测孔孔径为56mm，抬动固定测杆深入基岩7m。安装固定完毕后，采取妥善的保护措施，待凝24h后方能开始灌浆施工和观测，抬动观测允许变形值为200µm。千分表必须保持灵敏、准确；使用前进行检测标定，使用期间精心观测，妥善保管。

⑵观测

设有观测抬动装置的部位，观测孔周边10mX围内的固结灌浆试验孔进行裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程的同时，均连续进行观测，并选择个别孔观测在

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灌浆结束1h后变型恢复情况。

抬动观测安排专人进行观测、记录，按每10min记录一次，变形值上升较快时加密测记，当变形接近允许值时，及时报告操作人员，采取降压措施，防止发生抬动破坏。

试验灌浆结束后，抬动观测孔按要求进行全孔灌浆封孔法封孔。

六、试验程序和方案

㈠试验程序 制浆

钻孔验孔洗孔压水试验灌浆封孔检测孔施工 ㈡试验方案 ⑴钻孔

钻孔采用潜孔钻机，孔径φ76mm，按设计间排距位置入岩5m。孔位偏差不大于10cm，孔斜率不大于2％，钻孔方向、孔深应满足设计要求。

因闸底板为钢筋混凝土，需采用预埋Φ110PVC管至建基面，盖重混凝土完成后再进行钻孔。

⑵钻孔冲洗

固结灌浆孔在钻进完成后，应使用大水流或压缩空气冲洗钻孔，排除孔内的岩粉、渣屑，孔底沉积厚度应不大于20cm。

灌浆孔在灌浆前应采用压力水进行裂隙冲洗。冲洗压力采用灌浆压力的80%，并不大于1MPa；冲洗时间至回水清净时止，或不大于 20min。

⑶灌浆方式

根据规X基岩灌浆段长不大于6m时，采用全孔一次灌浆法。

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⑷灌浆压力

在保证不抬动混凝土盖板的前提下，尽快达到设计压力。本试验采用灌浆压力为0.3～0.5MPa，起始灌浆压力为0.5MPa，若发现抬动观测异常，调整压力为 0.4MPa，若仍有异常可将压力调整至0.3 MPa。在灌浆和压水洗孔过程中应加强抬动观测。

⑸制浆

灌浆泵额定工作压力按2MPa考虑。

本试验水泥浆液使用高速搅拌机制浆，搅拌时间应大于30s。浆液在使用前应过筛，自制备至用完的时间应不大于4h。浆液温度保持在5℃～40℃间。

⑹灌浆

灌浆压力由安装在孔口回浆管上的压力表进行控制，灌浆时要尽快达到预定压力。同时注意抬动观察，逐级提高灌浆压力，确定固结灌浆最终压力值。

灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。固结灌浆试验采用水灰比为 2:1、1:1、0.8:1、0.5:1 等四个比级。开灌浆液水灰比采用 2:1。

①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，不得改变水灰比。

②当某一比级浆液的注入量已大于 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。

灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min 后，继续灌注30min，可结束灌浆。

在灌浆的过程中，要详细记录灌浆时间、浆液配比的变化、灌浆压力的变化、灌浆量、山体岩基的变化情况。

⑺封孔

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采用全孔灌浆封孔法，全孔灌浆完毕后，先采用导管注浆法将孔内余浆置换成为水灰比为0.5:1的浓浆，而后将灌浆塞塞在孔口，进行纯压式灌浆封孔。

七、特殊情况处理

㈠灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、问歇、待凝等方法进行处理；

㈡灌浆过程中发生串浆时，应阻塞串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆。如注入率不大，且串浆孔具备灌浆条件，可一泵一孔同时灌浆。

㈢灌浆必须连续进行，若因故中断，应按下述原则进行处理：

⑴尽快恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，再恢复灌浆；

⑵复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注；如注入率较中断前减小较多，应逐级加浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减小很多，且在短时间内停止吸浆，则应采取补救措施。

㈣灌浆段注入量大而难以结束时，可选用下列措施进行处理： ⑴低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆； ⑵灌注速凝浆液；

⑶灌注混合浆液或膏状浆液。

㈤灌浆过程中如回浆变浓，可选用下列措施进行处理： ⑴适当加大灌浆压力；

⑵换用相同水灰比的新浆灌注，若效果不明显，则继续灌注30rain后结束；

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⑶改用分段卡塞法灌注；

⑷若浆变浓现象普遍，则应研究改用细水泥浆、水泥膨润土浆或化学浆液灌注。

㈥灌浆过程中，为避免射浆管被水泥浆凝住在钻孔中，可选用以下措施进行处理：

⑴灌浆过程中应经常转动和上下活动灌浆管，回浆管宣有15L／rain以上的回浆量，防止灌浆管在孔内被水泥浆凝住；

⑵如灌浆已进入结束条件的持续阶段，可改用水灰比为2或1的较稀浆液灌注；

⑶条件允许时，改为纯压式灌浆；

⑷如射浆管已被凝住，应立即放开回浆阀门，强力冲洗钻孔，尽快提升钻杆。 ㈦灌浆孔段遇特殊情况时，无论采用何种措施进行处理，其复灌前均应进行扫孔，复灌后应达到规定的结束条件。

八、固结灌浆试验质量要求

㈠质量要求

根据《涪江干流梯级渠化潼南航电枢纽工程泄水闸基础固结灌浆试验任务书》灌浆后坝基岩体需符合如下要求：

⑴纵波速度 Vp≥3300m/s； ⑵电阻率ρ≥30Ω；

⑶压水试验透水率 q≤3Lu。 ㈡灌浆效果检测孔布置

灌浆试验效果检测数量为4个，检测孔孔径为76mm。

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㈢固结灌浆效果检测

灌浆效果检测在灌浆结束14天后进行；检测采用声波检测和电阻率测试为主，结合钻孔取芯和压水试验进行。

在灌浆孔造孔后，且在压力洗孔之前进行声波及电阻率测试，以获得灌浆前的地层声波及电阻率参数。 检测孔在造孔后， 压力洗孔前进行声波及电阻率检测。声波及电阻率测试和钻孔取芯深度与灌浆深度相同。为检测混凝土盖板与基础之间的灌浆效果，该部位声波及电阻率检测应加密测点，点间距不大于 10cm。

㈣灌浆和封孔

检测孔应按前述技术要求进行灌浆和封孔。 ㈤灌浆试验成果整理

造孔和灌浆以及抬动观测都要求专人记录，原始记录资料应详细、真实，不得任意涂改。

根据试验任务书和现场灌浆情况，编写《固结灌浆试验报告》，分析、总结不同试验区及施工工艺等技术参数下的灌浆效果，为整个固结灌浆工程，提供灌浆参数和检测参数依据。

九、注意事项

⑴灌浆工作必须连续进行，若因故中断，及早恢复灌浆，中断超过30min，则应进行钻孔冲洗，如冲洗后无效，则应扫孔。

⑵灌浆过程中发现冒浆时，应视具体情况采用表面封堵、加浓浆液、降低压力和并灌等方法处理。

⑶灌浆过程中注意周围岩石的变化情况，并详细记录。

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⑷未尽事宜，现场协商解决。

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