一、灌浆相关知识
1、造孔取心
按从孔口到孔底的顺序将岩芯依次排放在岩芯箱内,并用岩芯牌隔开。 凡长度超过5cm的岩芯,按顺序统一编号。 每孔岩芯应及时进行岩芯描述,并绘制柱状图。
岩芯一般不需永久保存,监理工程师有特殊要求的岩芯应保存、摄影、存档。 岩芯顺序自左而右、自上而下列放。 单孔多箱时,岩芯箱自下而上编号存放。
岩芯获得率是指比较完整的岩芯长度与本回次进尺的百分比,岩芯长度不计入不成形的破碎物质。 物探测试孔、帷幕先导孔、质量检查孔钻孔时应取芯。
先导孔、物探测试孔取芯获得率要求达80%以上,质量检查孔90%以上。 每一钻进回次取出的岩芯从岩芯管退出时,不可猛烈敲击 2、测斜
测斜仪常用型号KXP型或JJG型。 测斜值每10m测读一次,并填写相关表格。
钻孔孔底最大允许偏差值表
孔深 (m) 允许偏差值 (m) 20 0.25 30 0.5 40 0.8 50 1.15 60 1.5 ≥60 ≤2.0 注:① 本表为垂直孔或顶角小于5o的有测斜要求的钻孔的孔底偏差。
② 顶角大于5o的斜孔,孔底偏差可适当放宽,但方位角偏差不得大于5o。 3、测孔深
终孔孔深不得小于设计图纸、文件规定的深度或监理工程师指示深度
测绳量测孔深时,测绳底端系的铅锤重约500g~1000g,不宜过轻,应能准确测记孔的深度 4、孔内事故
常见的孔内事故有卡钻、烧钻、掉块、塌孔、钻具折断及灌浆过程中埋射浆管等。 主要处理方法有扫孔、扩孔、打捞、提打等。 5、配浆
不同水灰比每升浆液含灰量和含水量表
设计水灰比(W/C) 525#硅酸盐大浆液比重 坝水泥 γ=3.22 每升浆含灰量(kg) 每升浆含水量(L) 4:1 1.160 0.232 0.928 1.158 0.232 0.927 1.157 0.231 0.925 3:1 2:1 1:1 0.6:1 1.757 1.098 0.659 1.746 1.091 0.655 1.734 1.084 0.650 0.5:1 1.851 1.234 0.617 1.837 1.225 0.612 1.824 1.216 0.608 1.208 1.298 1.526 0.302 0.433 0.763 0.906 0.866 0.763 1.206 1.295 1.519 0.302 0.432 0.760 0.904 0.863 0.760 1.204 1.292 1.512 0.301 0.431 0.756 0.903 0.861 0.756 525#普通硅酸浆液比重 盐水泥 γ=3.16 每升浆含灰量(kg) 每升浆含水量(L) 425#普通硅酸浆液比重 盐水泥 γ=3.10 6、制浆
每升浆含灰量(kg) 每升浆含水量(L) 三峡三期工程基岩灌浆采用荆门产525#普通硅酸盐水泥,外加剂采用UNF-5型高效减水剂,其掺量为水泥重
量的0.7%。水泥等固相材料采用重量称量法,称量误差不大于5%。
在制浆站集中制配0.5:1浓浆,将水、外加剂和水泥依照规定的比例、顺序投入高速搅拌机内拌和。经三次
湿磨(要求95%以上水泥颗粒细度<40μm ) ,通过灌浆泵将浆液送至施工作业面,灌浆机组根据吸浆情况再稀释成所需浓度。
制浆要求
制浆 自制备到用完时间 搅拌设备 搅拌时间 浆液温度 7、抬动观测
抬动变形观测装置应在灌浆作业前完成埋设。
观测控制10m范围内的灌浆孔,在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中应有专人连续地进行观测,每10min测
记一次读数,并填写观测记录表。 抬动观测允许变形值为200μm。 8、固结灌浆 灌浆方法
普通水泥浆液 ≤4.0h 普通(或高速)搅拌机 3min(或30s) 5℃~40℃ 湿磨水泥浆液 ≤2.0h 高速搅拌机 30s 5℃~40℃ 固结灌浆按分序加密原则,采用自上而下、孔内循环法施工,一般作单孔灌注;在保证正常供浆前提下,也
可采用并联灌注,但每组并联孔数不宜超过3孔,严禁串联灌注。
段长规定
当固结灌浆孔基岩段长小于6m时可不分段,全孔一次灌注;大于6m时需分段钻灌,按其接触段(第1段)2m,
以下各段5m控制,特殊情况最大段长不得超过8m。
阻塞
有盖重固结灌浆,第1段应阻塞在基岩面以上混凝土内0.5m左右,以下各段应阻塞在上一灌段底以上0.5m
左右,其射浆管距灌浆段孔底不应大于0.5m。
无盖重固结灌浆,第1段应自基岩面以下开始阻塞;阻塞不住时,可逐步下移阻塞器(不可上移);阻塞器移
动后,应保证射浆管距孔底不超过0.5m;以下各段阻塞同有盖重灌浆。
冲洗
每段钻孔结束即用大流量水将孔内岩粉等物冲出,回水澄清后再冲洗10min;孔底残留物厚度不大于20cm。 单孔用脉冲压力水冲洗,串通孔用风水轮换冲洗。
水压一般采用80%的灌浆压力,但不超过1MPa;风压采用50%的灌浆压力,但不超过0.5MPa;冲洗时间不得
少于30min,串通孔冲洗不应少于2h。
压水试验
固结灌浆孔应选择有代表性的孔段作单点压水试验,其孔数不应小于灌区总灌孔(段)数的5%,其它孔段在灌
前进行简易压水。
单点压水:在稳定压力下每5min测读一次压入流量,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时即可结束,取最终值作为岩体透水率的计算值。
简易压水:在稳定压力下压水20min,每5min测读一次压入流量,取最终值作为岩体透水率的计算值。 灌浆压力
固结灌浆第1段灌浆压力要求
灌浆压力 (MPa) 灌浆部位条件 Ⅰ序孔 混凝土盖重<3m 混凝土盖重3m 混凝土盖重>3m 基础廊道内固结兼辅助帷幕孔 无盖重一般部位 无盖重陡坡或直立边坡 0.25 0.3 0.3 0.7 0.3 0.2 Ⅱ序孔 0.4 0.5 0.3 1.0 0.5 0.3 注: 当混凝土盖重超过3m时,以混凝土盖重3m时的灌浆压力为基础,按盖重每增加1m,灌浆压力提高0.025MPa计算。
固结灌浆第1段以下各段的灌浆压力按下式计算:
P=P0+ah
其中:P为灌浆段的灌浆压力,P0为第1段的灌浆压力; h为阻塞器栓塞以下的基岩段长;
a为取决于岩石破碎情况的系数,一般可取0.05,断层发育带、破碎带和强透水地带可取0.025。
固结灌浆压力按安装在回浆管路上的灌浆压力表指针摆动的中值控制。
灌浆压力应尽快达到设计压力,但对断裂构造发育、注入率较大的孔段应逐级升压至设计压力;具体操作时
以压水试验压力为基础,以0.05MPa逐级升压,每级压力的纯灌时间不应小于15min。
浆液水灰比及变浆条件
固结灌浆浆液以普通水泥浆液为主,浆液水灰比(重量比)采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等六个
比级,开灌水灰比采用3:1。
灌浆过程中,当灌浆压力保持不变而注入率持续减少或注入率不变而压力持续升高时,不得改变浆液水灰比。 当某一级水灰比浆液的注入量达300L以上而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显着时,或灌注时间大于
1h而压力不变时,应改浓一级水灰比灌注。
当注入率大于30L/min时,视具体情况可越级变浓浆液水灰比。
灌浆前、浆液变换时和灌浆结束时均应测量浆液密度。灌浆过程中应每隔15min~30min测记一次进、回浆比
重,若浆液回浓则改为每隔15min测记一次,并将测量结果记录在灌浆记录表中。
当采用三参数灌浆自动记录仪记录时,90%的水灰比读数的波动幅度应小于设计水灰比的±10%。 用比重称检测浆液比重时,盛浆桶内应盛满浆液,盛浆桶外壁不得附着水及浆液等。 用比重计检测时,必需将比重计擦干净。 封孔
在设计灌浆压力下,吸浆量不大于0.4L/min时,继续灌注30min后可结束灌浆。
常规固结灌浆封孔采用“机械压浆封孔法” ,固结兼辅助帷幕封孔采用“置换和压力灌浆封孔法” 。 机械压浆封孔法:将导管下到孔底部,用灌浆泵向导管内压入0.6:1或0.5:1的浓水泥浆,将孔内稀浆和水
置换干净,直至孔口冒出浓浆。在封孔过程中,导管应缓慢提升,且管底应在浆液面以下一定距离;浆液凝固后应及时清除灌浆孔上部空余部分的浮浆和污水,并用M20水泥砂浆回填密实。
置换和压力灌浆封孔法:先用导管注浆法将孔内余浆置换成为水灰比0.6:1或0.5:1的浓浆,再将灌浆塞卡
在孔口进行纯压灌浆封孔,封孔时间不小于30min。
9、帷幕灌浆 灌浆方法
灌浆孔第1段(接触段)采用“阻塞灌浆法”灌浆,灌浆塞应阻塞在基岩面以上100cm的混凝土内;第2段及
以下各段采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段、孔内循环法”灌注。 各灌浆段灌浆时,射浆管管口距孔底不得大于50cm。 段长规定
第1段(接触段)一般为2m,遇地质缺陷可适当加长,孔口管嵌入岩深度也随之加长;第2段为1m,第3段为
2m,第4段及以下各段一般为5m,地质缺陷部位经监理单位批准可适当缩短段长;终孔段根据实际情况,可适当加长段长,但最大段长不大于10m。
冲洗
钻孔冲洗:每段钻孔结束即用大流量水流将孔内岩粉等物冲出,直至回水澄清后10min为止;孔底残留物的
厚度不得大于20cm。
裂隙冲洗:接触段必须进行裂隙冲洗;单孔用压力水脉冲方式冲洗,串通孔用风水轮换冲洗;水压一般采用
80%的灌浆压力,但不超过1MPa;风压采用50%的灌浆压力,但不超过0.5MPa;冲洗至回水澄清后10min为止,且总时间不少于30min,串通孔不少于2h。 冲洗后24h内必须进行灌浆,否则应重新进行冲洗。
当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔灌浆结束不足24h,不得进行冲洗。 冲孔用风必须经过油水分离器过滤。 压水试验
单点法压水:在稳定压力下每5min测读一次压入流量,连续4次读数中的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时即可结束,并取最终值作为计算岩体透水率q值的计算值。此法适用于检查孔、物探孔、先导孔及其它要求采用单点法压水的灌浆孔。
简易压水:在稳定压力下压水20min,每5min测读一次压入流量,取最终值作为计算岩体透水率q值的计算
值。适用一般帷幕灌浆孔。
压水压力,一般为灌浆压力的80%,且不大于1MPa。 灌浆压力
主帷幕的最大灌浆压力为4.0MPa~5.0MPa,其中接触段为1.0MPa~2.5MPa;封闭帷幕最大灌浆压力为
4.0MPa~4.5MPa,其中接触段为1.0MPa~1.5MPa。
灌浆时应尽快达到设计压力,但灌浆过程中注入率较大时,可采用分级升压或间歇升压法灌注,使灌浆压力
与注入率相适应;灌浆压力应严格控制,并应特别注意,当注入率大于10L/min,灌浆压力不得超过5MPa。
注入率与最大灌浆压力关系表
注入率 (L/min) 第1段 最大灌浆压力 (MPa) 注入率 (L/min) 最大灌浆压力 (MPa) >50 0.5 >50 0.5 30~50 1.0 30~50 10~30 1.5 20~30 5~10 2.0 10~20 <0.4 <10 其余 各段 0.5~1.0 1.0~2.0 3.0~5.0 5.0 注: 表中各种注入率下的灌浆压力均不得大于设计灌浆压力。
灌浆压力以安装在回浆管上的压力表读数的峰值为准,压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%,摆动幅
度应做记录。
使用灌浆记录仪记录时,时段平均压力读数应按压力表读数峰值的90%控制。 浆液水灰比及变浆条件
浆液配比:以湿磨水泥浆液为主,浆液水灰比(重量比)采用2:1、1:1和0.6:1三个比级,开灌水灰比采用
2:1。
变浆条件:当灌浆压力保持不变而注入率持续减少时或注入量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1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显着时,应改浓一级水灰比;当注入率大于30L/min时视具体情况越级变浓。
灌浆结束条件
同时满足下述规定方可结束灌浆作业:
⑴ 设计压力下灌浆孔第1~3段注入率小于0.4L/min时,第4段及以下各段注入率小于1.0L/min时,再延续灌注90min。
⑵ 灌浆全过程中,在设计压力下的灌浆时间不得少于120min。 终孔条件
同时满足下述规定可以终孔:
⑴ 所有灌浆孔孔深均应达到设计图纸、通知、文件规定的底线高程。
⑵ 终孔段基岩透水率应小于1Lu且灌浆单耗应小于20kg/m,否则应自动加深钻灌直至满足上述两标准为止。 ⑶ 终孔段遇规模较大的断层、岩脉等地质构造时,应加深钻孔至穿过该地质构造下盘5m以上。 封孔
帷幕灌浆封孔采用“置换和压力灌浆封孔法”。
终孔段灌浆结束并经验收合格,即用0.5:1的浓浆置换完孔内稀浆。 待检测返出的浓浆比重达到1.82~1.85要求时,上提射浆管。 提管过程中必须保持射浆管下端口在浆液面之下不小于2m。
全孔充满浓浆后,安装孔口封闭器,以终孔段灌浆压力封孔,封孔时间不少于1h。 若遇涌水孔段,纯压灌注结束后应闭浆待凝。
浆液凝固后,如上部脱空大于3m时,清除孔内污水、浮浆,采用“机械压浆法”封平至孔口;上部脱空小于
3m时,孔内污水、浮浆清除干净后用水泥砂浆封填密实。
10、特殊情况处理
涌水孔段处理
提高灌浆压力(设计压力+涌水压力); 灌浆结束后屏浆,时间不少于1h;
闭浆待凝,待凝时间根据涌水压力和注入量决定:
涌水压力小于等于0.05MPa或单耗小于等于3kg/m时可以不待凝,但连续不待凝孔段不得超过3段; 涌水压力0.05MPa~0.1MPa或单耗3kg/m~20kg/m时待凝12h; 涌水压力大于0.1MPa或单耗大于20kg/m时待凝24h。
对涌水孔段做闭浆待凝处理后,应重新扫孔至该段孔底观测涌水情况,如无涌水,可直接进行下段钻灌,如
仍有涌水,应测记涌水量与压力,并进行复灌。
复灌时,前90min用湿磨水泥灌浆,90min后使用湿磨水泥浆掺加水玻璃灌浆,浆液胶凝时间按不多于30min
控制,其掺量需通过现场试验确定。
屏浆是指灌浆达到结束条件后,为使已灌入的浆液加快凝固、提高强度,继续使用灌浆泵对灌浆孔段内施加
压力的措施。
闭浆是指灌浆段的灌浆工作结束后,为防止孔段内的浆液返流溢出,继续保持孔段封闭状态的措施。 发现涌水孔段后,孔口封闭,连接三通,选装合适量程的压力表,关闭三通闸阀,每隔5min测记一次压力,
连续测读2次没有变化,以最终压力值为涌水压力,并作记录。
发现涌水孔段后,封闭孔口,连接三通,备齐测量器具(量杯、秒表),测记单位时间内的涌水量,连续测读
2次至3次,取平均值,然后计算流量。
析水回浓处理
灌浆过程中应该经常检测回浆比重,以便及时发现析水回浓。
灌浆过程中,当发现回浆变浓(回浓一个比级)时,可换用回浓前水灰比的新浆灌注,若效果不明显,延续灌
注30min(但总灌浆时间不小于120min)可停止灌注。 裂缝
①、纵向裂缝:为保证灌浆质量,每次灌浆应使裂缝的长度和宽度控制在规定的范围内。当裂缝的宽度或长度达到或超过规定的范围时,应立即停止灌浆使裂缝自行闭合。
②、横向裂缝:当一次灌浆量过大或灌浆压力过高时,就很容易产生斜缝或横向裂缝。防止方法:加密灌浆孔,增加灌浆次数,严格控制灌浆压力和每次的灌浆量。当出现横向缝或斜缝时,应立即停止该孔的灌浆,处理好裂缝后,改灌相邻孔。 冒浆
①、坝坡冒浆:水上部分,在冒浆部位,压沙做反滤即可;水下部位冒浆,可用稠浆结合“灌—停—灌”的间歇灌浆,即可堵住。
②、坝顶冒浆:一般分为灌浆前冒浆和后期冒浆。灌浆前期冒浆,主要因一次输浆量过大,坝体内裂缝小,一时容纳不下而造成的冒浆。处理的方法是:打开输浆泵的回浆阀门,减少输浆量。灌浆后期坝顶冒浆,说明坝内已经灌饱,灌浆接近结束,发现冒浆即停灌,改灌他孔。
③、孔口冒浆:在孔口挖坑,回填细砂捣实,然后用稀浆冲孔开路,等进浆顺畅后再换浓浆。
④、放水洞内冒浆:在冒浆出口用木塞或碎布塞堵后,灌注粘土水泥浆,灌浆次数适当增多,灌浆压力适当加大,灌浆结束后,拿去木塞或碎布,进行剔缝后,用高标号水泥砂浆勾缝。 漏浆处理
在裂隙冒浆处用旧棉花、麻丝、棉线等物紧密地打嵌入缝隙内。
在冒浆处凿挖岩石,将漏浆集中于一处,用铁管引出,再用速凝水泥或砂浆对周边进行封闭,待一定时间后,
再将铁管封堵。
在裂隙冒浆处堆压沙袋等配重物,以达到封盖外漏的目的。
采用低压、限流、限量、加浓、间歇灌浆,灌注速凝浆液及混合浆液等方法。 串通孔处理
串通孔具备同灌条件:一般应一泵一孔同时灌注,否则应塞住串浆孔,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。
串通孔不具备同灌条件:串通孔正在钻进应立即停钻;串浆量较小,可在灌浆同时,在被串孔内注入清水;
串浆量较大时,应将阻塞器阻塞于被串孔串浆部位上方0.5m~1m处,对灌浆孔继续进行灌浆;结束后将串通孔内阻塞器取出,待凝、扫孔后进行钻、灌。 基岩段特殊情况处理措施 ⑴、地表冒浆
在灌浆过程中发现地面冒浆时,应记录灌浆压力并降低压力使灌浆在无压状态下(保持浆液流动)灌注。并认真观察冒浆情况,同时封堵冒浆点,防止浆液大量漏失。冒浆不止时,应越级提高浆液浓度灌注或视情况直接采用浓浆缓慢灌注。以上措施均不奏效时应采用“灌—停—灌—停”的间歇灌浆方式进行处理。同时,每次停灌前应对冒浆点进行认真封堵,防止浆材漏失,保证漏浆通道或裂隙中充满浆液,发生冒浆时的压力可作为灌浆压力确定的参考。 ⑵、邻孔串浆
灌浆过程中若出现相邻孔串浆,则采用灌浆孔和串浆孔同时施灌,或用胶塞将串浆孔封堵,待灌浆孔结束灌浆后再对串浆孔进行扫孔施灌。采用后一种方式时,为防止浆材在串浆孔非灌段中漏失,胶塞应隔离串浆孔非灌段,出现串浆时,应密切注意抬动变形观测。 ⑶、大量耗浆
在灌浆试验施工过程中,可能会遇到大的裂隙、构造等渗漏比较集中的大漏段,这种区段对试验耗材影响大,同时往往是整个帷幕成败的关键。所以做好这种地段的灌浆工作就显得尤为重要。采用以下措施进行处理:
①间歇灌浆。每次灌浆量按1~2t/m控制,每次待凝12~24小时(也可根据水泥的初凝时间进行调整)如此反复直至试验压力并正常结束灌浆,同时经灌后压水检查该段合格方可最终结束该段施工。
②掺入外加剂。当耗浆量较大,灌浆经历一段时间后注入量仍无明显递减同时孔口压力没有升高时,则采用以下措施进行处理:
A利用砂浆泵掺砂灌注。砂选用合宜的级配。掺砂量由少逐渐增多,待孔口压力回升后立即改用纯水泥浆灌注,直至结束。
B掺加水玻璃进行灌注,为加速水泥浆的凝固,避免浆材流失浪费。当遇到管状裂隙时,为使浆液快速凝固,可采用双管双液法分别送入水玻璃和水泥浆在孔段内混合灌注。 ⑷、灌浆中断
除因冒浆、串浆、大量耗浆等以及其它情况下的间歇灌浆外,正常情况下灌浆进程不允许中断。灌浆工作必须保持连续不间断地进行。若因机械故障、停电、待料、孔内返浆等原因造成灌浆过程中断,则应采取以下措施
处理:
①尽可能及早地恢复灌浆工作。
②若中断时间超过30min,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,恢复灌浆时应使用起灌比级的浆液进行灌注。
③恢复灌浆后,若注入率与中断前相近,则可改用中断前的比级进行灌注,直到正常灌浆结束。若注入率比中断前减少很多且在短时间内拒绝吸浆,则应无条件扫孔复灌,复灌时的起灌水灰比采用最清浆液,而后正常施灌直至结束。
④灌浆中断即使采取补救措施后均应对其进行质量分析,经确认对该灌段质量无影响后方可进行下道工序施工,否则应无条件按技术要求重新施灌,以确保灌浆质量。
⑤钻孔过程中若遇到涌水,测定其涌水量、涌水压力并缩短段长,采用提高灌浆压力、屛浆、纯压式灌浆处理。 其他
⑴、塌坑:先将塌坑中积水抽出,如果塌坑较深,可以分次灌注稠浆,直至灌到接近坝顶,待泥浆凝固后,回填粘土夯实。
⑵、隆起:灌浆时如果发生隆起现象,应暂时停灌,组织有关人员分析研究隆起的原因。若是因湿陷过大而造成,可继续灌浆;若是滑坡裂缝引起则须开挖回填处理好后,再继续灌浆,待灌浆结束后,将隆起的护坡石翻拆重砌。 ⑶、单孔吃浆量过大:若因灌浆工艺不当所致,应有计划的提升注浆管;因放水洞侧墙与土体存在接触淘刷,形成空洞所引起,处理方法同6。 11、质量检查
检查孔布孔原则
固结灌浆质量检查布孔原则:在单位注入量大的地段或认为灌浆质量有疑问的地段布置检查孔。
帷幕灌浆质量检查布孔原则:帷幕中心线上;岩石破碎带、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位;末序孔注
入量大的孔段附近;钻孔偏斜大、灌浆情况不正常以及资料分析怀疑帷幕灌浆质量有问题的部位。
固结灌浆质量检查孔孔数按灌浆总孔数的5%控制; 帷幕灌浆质量检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%,
且一个坝段或一个单元工程内至少应布置一个。 灌前、灌后声波测试及透水率对比
物探测试孔均应进行灌前、灌后声波测试,灌后测试工作应在单元工程灌浆结束后14d进行。
物探测试检查合格标准:每组物探测试孔的灌后物探检测平均波速一般应大于5000m/s,95%的测点波速不小
于4000m/s。
物探测试孔灌前、灌后均应逐段进行单点法压水试验,灌前采用自上而下分段进行,灌后采用自下而上分段
进行。
对灌浆前后的压水试验资料进行分析,并绘制灌前灌后有关成果曲线对比图,对物探测试区灌浆效果作初步
评价。 取芯及压水检查
质量检查孔应取岩芯,岩芯获得率应达90%以上。
质量检查孔应自上而下分段阻塞进行压水试验,试验采用单点法或五点法。
一般固结灌浆质量检查合格标准:灌后基岩透水率小于等于3Lu,单元灌区内压水检查孔段的合格率应达到
80%以上,其余不合格孔段的基岩透水率最大值不超过4.5Lu且不集中。
固结兼辅助帷幕灌浆质量检查合格标准:灌后基岩透水率小于等于3Lu,单元灌区内压水检查基岩接触段的
合格率应达到100%以上,以下各段的合格率应达90%以上,其余不合格孔段的基岩透水率最大值不超过4.5Lu且不集中。
帷幕灌浆质量检查合格标准:灌后基岩透水率小于等于1Lu,接触段及其下一段的合格率应为100%,以下各
段合格率达90%以上、不合格的孔段透水率应不超过2Lu且不集中。 封孔质量检查
对封孔后孔口仍有渗水、湿痕的孔应重点抽检。
帷幕灌浆孔封孔质量重点项目为封孔结石密实度、芯样获得率、采取率等,并以此完成简要的钻孔综合图表。 对有明显异常的芯样,应选择有代表性岩芯进行抗压强度、容重、空隙率试验,并应摄影存档。 检查后,按灌浆孔要求进行封孔。 12、排水孔
钻孔 — 钻具配置、钻孔取芯
各类排水孔的俯孔应采用回转式地质钻机造孔,钻头采用硬质合金钻头或人造金钢石钻头;仰孔可选用适宜
的钻机(如MD-50型锚固钻机,配球齿钻头)造孔。
钻孔 — 钻孔要求
孔位误差不大于10cm;
俯孔孔径110mm或91mm,仰孔孔径91mm;
垂直孔和顶角小于5o的排水孔偏斜率不得大于1%,顶角大于5o的斜孔偏斜率不得大于2%; 钻孔过程中每5m~10m进行一次孔斜测量,发现偏差超标,及时纠偏处理; 孔深偏差不得大于设计孔深的±1%。 孔内保护
排水孔穿过全、强风化岩体或宽度较大、性状较差的断层、岩脉、结构面时应进行孔内保护。
排水孔孔内保护采用硬质塑料花管外包工业过滤布,硬质塑料花管的型号、规格、尺寸及工业过滤布的规格、
性能应满足设计图纸、文件的要求。
孔口装置
各类排水孔的孔口装置应按设计图纸、文件要求进行加工。
孔口装置应安装牢固,不得产生渗、漏水现象,安装完成后应进行充水试验,充水压力0.1MPa~0.2MPa。 使用的排水孔孔口装置的导水管应引向廊道(或排水洞)排水沟,并保证出水畅通。 13、化学灌浆 化学灌浆设备
HGB系列化学灌浆泵,压力在3MPa~24MPa范围内可调,排浆量5.7L/min~50L/min范围内自动调节。 CD-15型化灌设备是双液法化学灌浆的专用设备。A、B两种配剂在混合器内完成定量配比后,通过空气单向
流动控制装置,由输出端进入裂缝。
2DB1.5/3计量泵,压力在1.5MPa~3MPa范围内可调,排浆量0.75L/min~15L/min。 2JZ计量泵,压力10MPa,排浆量0L/min~2.7L/min。 CD-15型化灌设备是双组份环氧树脂化学灌浆的专用设备。
A、B两种组份在配比箱中完成配比后,通过空气单向流动控制装置,经空气管道带压进入混和器,充分完成
混合后的环氧树脂材料由输出端进入裂缝。
化学灌浆材料及配比
丙烯酸盐灌浆
A液:丙烯酸盐 10%~20% —— 主剂 甲撑双丙烯酰胺 1%~2% —— 交联剂 三乙醇胺 1%~2% —— 促进剂 铁氰化钾 0~0.3% —— 缓凝剂 水 加水至总浆量的50%
B液:过硫酸胺 0.5%~1.5% —— 引发剂 水 加水至总浆量的50%
CW灌浆(环氧树脂)
A液:6份(称量比)——环氧树脂与稀释剂 (糠醛、丙酮)搅拌混合均匀 B液:1份(称量比)——促进剂、外加剂、固化剂 胶凝时间
丙烯酸盐灌浆:浆液胶凝时间根据灌段压水时的压入流量调节(灌前宜做胶凝时间试验),胶凝时间较长时
可用单液,较短时宜用双液。 CW灌浆:胶凝时间26h。
丙烯酸盐胶凝时间与耗水量之间的关系
Q耗水量 (L/min) ≤5 5~10 >10 胶凝时间 (min) 单液 50~60 40~50 30~40 双液 35~45 25~35 15~25 压水试验:通过压水资料,选定适当的浆液配比,并大致估算配浆量。但使用环氧浆液处理低渗透地层时,
一般不压水而用压丙酮代替。
灌浆结束标准
丙烯酸盐灌浆:在设计压力下灌至连续3个注入率读数小于0.1L/min时结束;涌水孔段应灌至孔内浆液胶凝。 CW灌浆:在设计压力下灌至注入率小于0.01L/min,闭浆24h后结束。 施工方法 设备清洗
水溶性浆材(丙烯酸盐、水玻璃)用清水冲洗即可。 环氧树脂或聚氨脂类,必须用丙酮等溶液进行冲洗。 安全防护与劳动保护
进行安全教育,遵守安全技术操作规程。 防火、防爆、严禁烟火。
按材料不同性质分别存储,防暴晒、防潮、防漏。
废浆、废料及清理设备、管路的废液,应集中处理,不准随意排入江河及污染地下水。 操作人员作业时必须穿防护服,佩戴防护眼镜、橡胶手套,防毒口罩。
当化学药品溅至皮肤上时,应立即用肥皂或酒精进行清洗;当浆液溅至眼睛时,应立即用清水或生理盐水彻
底清洗,并到医院治疗。 严禁操作人员在施工现场进食。 14、资料整理及竣工报告编写 基础灌浆工程原始资料收集、汇总
灌浆系隐蔽工程,施工单位必须如实、准确地作好 钻孔记录、测斜记录、钻孔冲洗及裂隙冲洗记录、压水试
验记录、灌浆记录、抬动变形观测记录、制浆记录、现场浆液试验记录等施工记录。
各项原始记录、施工中发生的事故、揭露的地质问题、损坏或影响监测设施的情况以及打断(坏)冷却水管、
锚索、锚杆等情况均应作好详细记录,灌浆原始资料应及时整理、分析。 灌浆成果资料: ① 灌浆成果一览表 ② 灌浆分序统计表 ③ 灌浆综合成果表
④ 灌浆工程完成情况表
⑤ 灌浆孔平面布置图和灌浆综合剖面图 ⑥ 各次序透水率频率曲线图 ⑦ 各次序孔单位注入量频率曲线图 ⑧ 灌浆孔测斜成果汇总表和孔斜平面投影图
检查测试资料: ① 检查孔压水试验成果表 ② 检查孔钻孔柱状图 ③ 灌浆材料检验报告 ④ 照片、录像和岩芯实物
⑤ 其它的检验、试验和测试资料
排水孔工程资料整理:单元工程基础排水孔施工完成后3d~7d内提供钻孔孔深、孔向、孔径、孔斜、孔口保
护、孔口装置安装及充水试验等有关资料。
竣工报告编写
灌浆工程完工后,施工单位应及时整编竣工资料和提出报告申请验收。 灌浆工程验收应提供的文件:
工程地质资料、设计图纸、施工技术要求和设计修改通知等工程设计文件; 有关施工记录、成果资料、检验测试资料、施工报告或施工技术总结等施工资料; 单元工程质量评定表及相关说明等质量检查资料。
二、三角堰计算 例:
直角三角形量水堰水头流量关系表
三角堰水头(cm) 3 4 5 6 7 8 流 量 (L/s) 0.218 0.448 0.782 1.234 1.815 2.534 2.5
三角堰水头(cm) 9 10 11 12 13 14 流 量 (L/s) 3.402 4.427 5.618 6.983 8.531 10.267 2.5
三角堰水头(cm) 15 16 17 18 19 20 流 量 (L/s) 12.200 14.336 16.681 19.244 22.030 25.044 注:本表适用于公式Q=1.4H ,当堰水头为厘米时Q=1.4H /100。
梯形量水堰自由流水位流量关系表
三角堰水头H(cm) 2 3 单宽流量q(L/s) 5.28 9.68 三角堰水头H(cm) 8 9 单宽流量 q(L/s) 42.20 50.34 三角堰水头H(cm) 14 15 单宽流量q(L/s) 97.70 108.34 4 5 6 7 14.92 20.84 27.40 34.54 10 11 12 13 58.06 68.04 77.52 87.42 16 17 18 19 1.5
110.36 130.70 141.67 154.00 注:①本表适用于边坡为1:0.25,堰底宽1.0m的梯形堰,计算公式:Q=1.86H,②知道H后计算单宽流量q,
③流量Q=qb(L/s),b为堰底宽(m)。
三、钻孔注水试验渗透系数的计算方法
注水过程中一般用套管隔离非注水段,在试验段进行注水试验,试验采用定水头高度注水试验。
1、试验段长为5m、或试验段长大于5m时,采用下列公式: K=
0.366QSL×Ig
2Lr
(公式1)
2、试验段长度小于或等于4m时,采用下列公式:
0.08Q K=
sr11+2r4 (公式2)
试中:K渗透系数(cm/s)、Q稳定注入流量(m/昼夜)(注入试段内水量)、L试验段长度(m)、S孔中水头高度(m)、r钻孔半径(m)。
公式1计算实例:某工程注水试验参数见下表:
某工程压(注)水试验记录表
孔号 ZK1 孔深5.3m 试验段由0.0 m至5.3m, 共计5.3m, 钻孔直径130mm 柱塞位置 m,地下水位深度 m 地下水位深度 m,压力表至孔口距离 m
日期 压(注)水时间 读数 间隔 (分) 5 246 水表读数(升) 开始 间隔 读数 502.0 间隔 注入量 256.0 每分钟注入量 (L) 51.2 压力(MPa) 压力表读 数 水柱 压力 全压力 3
月 日 班 开始 (时:分) (时:分) 9 5 中 10.30 10.35 0.0265 0.0265 10.40 5 756.7 254.7 50.94 10.45 5 1010.0 253.3 50.66 10.50 5 1262.0 252.0 50.4 10.55 5 1514.0 252.0 50.4 稳定流量的的概念:在保持水头不变的条件下,每分中注入量最大值与最小值之差小于最终值的10%,即可终止观测,取最终值为计算值。供水设备应保证出水率100L/min以上,水表最小读数值0.1L。压力表最小读数值0.01Mpa。
该孔试验段长L:5.3m、Q稳定注入流量:50.4(min/L)×60(min)×24(小时)=72.58(m/昼夜),S孔中水头高度:浆水柱压力换算成水头高度得2.65m(换算方法:1MPa=100m、0.1MPa=10m、0.01MPa=1m。),r钻孔半径:
3
0.065m(130mm÷2=65mm)。将试验数据代入公式1: K=
0.366×72·582·65×5·3×Ig
2×10=4.705m/昼夜,
0·065经过换算=5.45×10cm/s。
公式2计算实例:某工程注水试验参数见下表:
某工程压(注)水试验记录表
孔号 ZK1 孔深8.8m 试验段由5.1 m至8.8m, 共计3.7m, 钻孔直径130mm 柱塞位置 m, 地下水位深度 m,压力表至孔口距离 m
日期 压(注)水时间 读数 间隔 (分) 5 693 水表读数(升) 开始 间隔 读数 928.5 间隔 注入量 235.5 每分钟注入量 (L) 47.1 压力(MPa) 压力表读 数 水柱 压力 全压力 -3
月 日 班 开始 (时:分) (时:分) 9 5 中 18.04 18.09 0.044 3 0.044 18.14 5 1162.5 234.0 46.8 18.19 5 1395.0 232.5 46.5 18.24 5 1626.0 231.0 46.2 18.29 5 1857.0 231.0 46.2 该孔试验段长L:3.7m、Q稳定注入流量:46.2(min/L)×60(min)×24(小时)=66.528(m/昼夜),S孔中水头高度:浆水柱压力换算成水头高度得4.44m(换算方法:1MPa=100m、0.1MPa=10m、0.01MPa=1m。),r钻孔半径:0.065m(130mm÷2=65mm)。将试验数据代入公式1:
0.08×66·528K=
4·44×0·065经过换算=3.72×10cm/s。
-3
11=32.16m/昼夜
+2×0·0654注:国外资料认为1 Lu=1.3×10-5㎝/s K=i×10-6㎝/s时,q﹤1 Lu K=i×10㎝/s时,q=1~5 Lu K=i×10-4㎝/s时,q=5~20 Lu
-5
四、常用公式
1、压(注)水全压力计算
干孔 全压力=表压+(段顶+表高+段长/2)÷100
半干孔 全压力=表压+(段顶+表高+(地下水位-段顶)/2)÷100 湿孔 全压力=表压+(表高+地下水位)÷100
注:注水时表压、标高为0 2、灌浆全压力计算
干孔 全压力=表压+(段顶+表高+段长/2)÷100×末级浆液比重
半干孔 全压力=表压+(段顶+表高+(地下水位-段顶)/2)÷100×末级浆液比重 湿孔 全压力=表压+(表高+地下水位)÷100×末级浆液比重 3、透水率计算
q=Q/PL
式中q—透水率(Lu) Q—压入流量(L/min) P—全压力(MPa) L—试段长(m)
(吕荣:在岩石中作压水试验,以5m长度为一段,压水压力1MPa,1m段长,1min压入水量为1L/min时称为1 Lu)
五、浆液配制表
纯水泥浆液配制表
比 级 水 泥(Kg) 水 量(L) 浆 量(L) 比 重 5:1 25 125 133 1.13 3:1 25 75 83 1.20 2:1 50 100 117 1.29 1:1 100 100 133 1.50 0.8:1 100 80 113 1.59 0.6:1 150 90 140 1.71 0.5:1 150 75 125 1.80 水泥粘土浆液配制表
比 级 水 泥(Kg) 粘 土(Kg) 水 量(L) 浆 量(L) 比 重 1:1:3 50 50 150 184 1.36 1:1:2 50 50 100 134 1.49 1:1:1.5 50 50 75 109 1.61 1:3:6 25 75 150 184 1.36 1:3:5 25 75 125 159 1.41 1:3:4 25 75 100 134 1.49 1:3:3 25 75 75 109 1.60 注:水泥计算比重为3.0、粘土计算比重为2.88
水泥粘土浆液配制表
比 级 粘土原浆(L) 1:2:10 29 1:2:8 29 1:2:6 48 1:2:4 48 1:2:3 48 1:2:2 96 粘土浆0.6:1 312 187 水 泥(Kg) 粘 土(Kg) 加水量(L) 水 量(L) 15 30 132 150 15 30 102 120 25 50 120 150 25 50 70 100 25 50 45 75 50 100 40 100 浆 量(L) 比 重 166 1.18 136 1.21 176 1.28 126 1.38 101 1.48 153 1.64 300 1.66 水泥粘土浆液配制表
比 级 粘土原浆(L) 水 泥(Kg) 粘 土(Kg) 加水量(L) 水 量(L) 浆 量(L) 比 重 浆量、比重计算:
例:5:1的水泥25Kg、水125L(水泥计算比重为3.0g/㎝)
浆量=25/3L+125L=133L
比重=(25+125)㎏÷133L=1.13㎏/L
2
1:1:10 14 15 15 141 150 160 1.12 1:1:8 14 15 15 111 120 130 1.15 1:1:6 24 25 25 135 150 167 1.19 1:1:4 24 25 25 85 100 117 1.28 1:1:3 24 25 25 60 75 92 1.35 1:1:2 48 50 50 70 100 135 1.48 1:1:1 96 100 100 40 100 170 1.77 六、灌浆原始资料 七、灌浆压力的确定
1.灌浆压力的初步确定: 直接在灌浆在基岩灌浆的压力: P=P0+mD
P-允许灌浆压力值(MPa)
P0-表面地段允许压力,可取0.15~0.2Mpa
m-灌浆顶板在岩石中每加深1m,所允许增加的压力值,可取0.015Mpa D-灌浆段顶在基岩中的埋置深度(m) 有坝土压重下的灌浆压力: PL=P+Krh/10
PL-有压重情况下使用的灌浆压力(Mpa) P-直接在基岩灌浆的压力(Mpa) r-压重层的密度1.47(g/cm3) h-压重层的厚度(m) K-系数,可取1~3 2、灌浆压力的调整:
在灌浆过程中,对按上述公式计算的压力进行灌浆,然后根据岩层的吸浆情况,以及对地表及坝体进行观察,视有无冒浆或抬动变形情况,再做试验性的压力调整,最终确定灌浆压力。
通过对设计压力和坝体抬动变形观测压力对比分析可以看出,施工技术要求所确定的灌浆压力是合理的。
1)、试验区抬动变形观测
通过在灌浆孔附近埋设变形位移观测桩,在灌浆时随灌浆压力的逐渐增大,用水平仪或全站仪仔细观测观测桩的有无变化,可满足要求。 2)、坝体沉陷位移变形观测
沉陷位移观测:实验前在试灌坝段埋设沉陷位移观测桩,用水准仪视线法观测位移,沉陷观测用水准仪测量。试灌前测出每个测点的起始高程和位移偏差。每两小时观测一次,每天最少观测不少于两次。
八、灌浆过程控制
一、土坝灌浆综合控制 灌浆采用两项控制:
1、控制每次灌浆量:为提高灌浆效果,加快泥浆固结,保证灌浆时坝体安全,灌浆不但要控制灌浆压力,并且要控制每次灌浆量。控制方法为:
(1)确定防渗帷幕厚度,其中包括估计隐患所占体积。 (2)计算每孔灌入干土重(W干)。
(3)根据钻孔深度及灌浆序号确定每孔灌浆次数。Ⅰ序孔灌浆量占灌浆量的60%以上,灌浆次数也相应多一些,2~3次。Ⅱ、Ⅲ序孔1~2次。
(4)每次灌浆量(L)安下式计算 Vn=1000W干(1+1/R)/(r浆n)
式中W干—每孔需灌入总干土重(T); R —以水量为1单位的浆液的水土比。 r浆—浆液密度(t/m3); n —每孔灌浆次数;
Vn—每孔每次平均灌浆量(L/次)。 2、灌浆压力控制
控制灌浆压力以直观上饱、满、实为度,规定坝顶连续三次冒浆或连续三次超过控制压力、位移和裂缝宽度时,即可认为达到结束标准。在正常工艺下的控制灌浆压力,按下列原则控制: (1)对于初灌和复灌时不起压的钻孔,控制压力为: P0≤0.05Mpa
(2)一般坝体灌浆压力不超过钻孔起裂压力和土柱自重力,折算为控制压力(用孔口压力表示)。根据国内经验,控制压力一般为0.05~0.3Mpa。
(3)坝肩位移和坝顶裂缝宽度的控制:大量泥浆压入坝体,使坝体产生压缩和位移。灌浆时,坝肩位移最明显,为保正灌浆时坝体安全。一般位移控制在1~2cm范围内。裂缝宽度控制在1~3cm内。
(4)控制时间:为安全起见,灌浆时间选在低水位时,库水位需低于坝体主要隐患部位或浸润线以下灌浆。 (5)复灌时间不得少于规定天数
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