第九章钻孔与灌浆工程

第九章钻孔与灌浆工程9.1帷幕灌浆工程9.1.1主要工程项目和工程量本合同帷幕灌浆工程钻孔、灌浆主要项目包括：左岸趾板帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）176根，钻混凝土、岩石9996m，检查孔φ90取芯295m；右岸趾板帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）198根，钻混凝土、岩石7032m，检查孔φ90取芯206m；河床防渗墙部位帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）81根，钻混凝土、岩石5040m，检查孔φ90取芯89m；左岸灌浆洞帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）40根，钻混凝土、岩石1710m，检查孔φ90取芯51m；右岸灌浆洞帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）28根，钻混凝土、岩石888m，检查孔φ90取芯26m。帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行。对于两排孔组成的帷幕应先灌注背水侧排，后灌注临水侧排；每排孔的孔序均采用三序；对于单排孔帷幕应分三序进行灌注。在帷幕灌浆的先灌排应布置先导孔，先导孔在一序孔中选择，孔深按相应部位最大帷幕灌浆孔深度控制，其孔间距不宜小于15m，或按该排孔数的10%布置。采用孔口封闭灌浆法进行帷幕灌浆时，同一排相邻的两个次序孔之间，以及后序排的第一次序孔与其相邻部位前序排的最后次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的高差不得小于15m。在需要从岩石表面进行灌浆的区域，在灌浆前应将漏浆或漏水的裂隙和裂缝进行清理，并将松动岩石移走，以便堵漏，直到这些裂隙和裂缝部位可以用填料很容易地加以堵塞为止。对设有抬动观测设备的灌区，须待抬动观测仪器装置完毕，并完成灌浆前测试工作后，方可进行灌浆作业。在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆过程中均进行抬动监测并将观测成果报送监理人，抬动变形观测值接近设计允许值时应立即停止施工，并报请监理人共同研究处理措施。在已完成或正在灌浆的地区，其附近30m以内不得进行爆破作业。必须进行深齿槽部位的开挖或其它部位的开挖时，应采取减震和防震措施。9.1.2施工总布置9.1.2.1施工用水施工用电使用系统水，在灌浆施工部位接分水盘，直接接至钻孔灌浆施工机组。9.1.2.2水泥制浆系统制浆系统采取集中制输的形式。为充分利用施工场地和有利地形，大坝趾板灌浆建设集中制浆站。制浆站设有制浆房和水泥库，安设3台ZJ-800型高速搅拌机制浆，3台JJS-2A型低速搅拌机储浆，3台BW-200/40型输浆泵，以及供水、输浆管路系统等。沿帷幕灌浆轴线铺设供浆管路，距离制浆站较远的用浆点，可设置浆液中转站，中转站安设容积为1500L低速搅拌机，BW200/40型输送泵，将制浆站输送过来的浆液再经过一次搅拌分送给各灌浆施工点（灌浆机组），中转站输浆管路为闭路式循环系统，管路直径为φ50mm，沿帷幕灌浆轴线铺设管路。洞室灌浆采用移动式制浆站布置。9.1.3灌浆试验9.1.3.1试验目的根据招标文件要求，为寻求适合本区工程地质条件的合理的灌浆参数、有效的灌浆工艺、经济的工程投资，先进行灌浆试验。每种岩性应选2个试区，试区应由设计人和监理人根据现场条件而定。每试区不少于15孔，其孔深和孔距由设计确定。对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验：①浆液配制程序及拌制时间；②浆液密度或比重测定；③浆液流动性或流变参数；④浆液的沉淀稳定性；⑤浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间；⑥浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性；⑦监理人指示的其它试验内容。（2）用于现场灌浆试验的浆液水灰比以及掺合料、外加剂等的品种及其掺量通过浆液试验选择。9.1.3.2灌浆试验内容(1)室内试验a.原材料调研和取样根据设计要求，到水泥产地对原材料的性能、运输距离、产量、质量稳定性等进行调研，初步确定能满足设计要求的可用于本工程的原材料品种并进行取样。b.灌浆材料品质鉴定对水泥、混合材等原材料进行品质检验，筛选出满足设计要求可用于本工程的原材料。c.浆液配比试验进行水泥浆不同水灰比的粘结力、塑性粘度、抗渗、抗压、抗拉、弹性模量、泌水率、凝结时间等项目的测试。进行3∶1、2∶1、1∶1、0.7∶1、0.5∶1（重量比）五个比级，根据浆液配合比研究结果及技术经济分析，提出适用于本工程帷幕灌浆的浆液配比。(2)钻灌技术a.孔口封闭法进行帷幕灌浆已在多项工程中取得成功，通过本试验以验证小口径无塞灌浆技术在本区的可行性，并确定灌浆孔、排距及灌浆压力。b.揭示地层情况，确定适用液压塞自下而上纯压式灌浆的可行性。(3)常规压水试验为检查灌浆试验结果，灌浆完工14d后，根据灌浆成果分析，布置检查孔进行常规压水试验，压水压力为1.0MPa，其钻孔、取芯、压水试验按地勘标准（《水利水电工程钻探规程》、《水利水电工程钻孔压水试验规程》下同）进行。钻孔采用不小于Φ76mm双层岩芯管钻进，岩芯获得率应大于90%。有水泥结石的岩芯应分别妥善保存，按设计要求及时制成试件进行容重、粘结力及抗渗等指标的测试。9.1.3.3现场灌浆试验设计(1)试验场地选择现场灌浆试验场地的选择应遵循下述原则：a.试验地段所具备的地质条件与帷幕轴线一致或接近，以便于指导灌浆施工；b.在正式施工前进行，尽量使灌浆试验不占用直线工期。避开施工干扰；c.试验地段按要求不选择在帷幕线。根据以上原则及试验目的、要求，拟选择1个帷幕灌浆试验区。(2)灌浆试验孔布置根据图纸设计要求在不同部位，按照不同间排距布设。(3)灌浆试验孔孔向、深度灌浆孔、测试孔、检查孔钻孔倾角、钻孔深度及方位角与设计帷幕灌浆孔一致。(4)灌浆方法帷幕灌浆试验采用“孔口封闭孔内循环灌浆法”。9.1.3.4灌浆试验实施（1）灌浆试验的时间和地点根据现场施工情况和监理工程师的指示选定，灌浆试验的项目及内容严格按照监理工程师批准的“灌浆试验大纲”进行。（2）灌浆试验的施工工艺严格按照招标文件技术要求、监理工程师指示及规范规定进行。9.1.3.5试验成果整理（1）做好灌浆试验过程中的施工原始记录，包括制浆记录表、钻孔记录表、洗孔记录表、压水记录表、灌浆记录表、封孔记录表、抬动变形观测记录等。（2）灌浆试验过程中和结束后，及时整理试验成果，报监理工程师批准后用于指导灌浆施工。这些成果包括：灌浆孔成果、灌浆分序统计表、各次序孔灌浆成果表、灌浆综合剖面图、灌浆工程检查孔压水试验成果、各次序孔透水率频率曲线和频率累计曲线、各次序孔单位注入率频率曲线和频率累计曲线、检查孔取芯资料（包括岩芯素描图、钻孔柱状图）、各项室内试验成果及分析报告等。9.1.4施工方法说明书9.1.4.1灌浆方法根据招标文件和本工程的实际情况，本帷幕灌浆工程采用采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段、孔内循环法”灌注。9.1.4.2施工程序分三序施工，先施工一序孔，再施工二序孔，最后施工三序孔，典型钻孔布置见图。9.1.4.3工艺流程见图9-1。9.1.4.4钻孔9.1.4.4.1钻孔孔径帷幕灌浆孔：终孔孔径不小于Φ56mm帷幕灌浆压水检查孔：Φ76mm；9.1.4.4.2钻孔机具帷幕灌浆钻孔及抬动观测孔、灌后检查孔钻孔均采用清水冲洗，地质回转钻机钻孔，根据地层情况选用金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。钻机就位、锚开孔、钻孔入基岩2m第一段钻孔、冲洗、压水试验灌浆是否达到结束标准镶铸孔口管、待凝是否镶铸牢No扫孔复灌YesNo重新镶铸Yes安装孔口封闭器第二段钻孔、冲洗、压水试验灌浆是否达到结束标准No扫孔复灌下一段钻孔、冲洗、压水试验灌浆是否达到结束标准No扫孔复灌Yes终孔段钻孔、冲洗、压水试验、测斜、灌浆封孔图9-1“孔口封闭”灌浆法施工工艺流程图在断层、破碎带中的钻进技术参数将根据具体情况进行调整。地质钻机：选用XY-2PC型和XY-2型钻机，外形尺寸小，搬迁灵活，适用于金刚石和硬质合金钻进，钻杆加卸方便并能保证成孔质量。9.1.4.4.3取芯方法质量检查孔均钻孔取芯。在完整的岩石中，采用单管钻具取芯；在断层、破碎带孔段，采用单动双管钻具采取岩芯。钻取岩芯，按取芯次序统一编号，填牌装箱，芯样拍照并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。每回次钻取芯样的最大长度控制在3m以内，一旦发现芯样卡钻或被磨损，要立即取出。除监理人另有指示，对于1m或大于1m的钻进回次，若芯样获得率小于80%，则下一次应减少回次长度50%，以后依次减少50%，直至50cm为止。如果芯样的采取率很低，则更换钻孔机具或改进钻进方法。岩芯按监理人指定的地点存放，防止散失和混装。9.1.4.4.4钻孔偏差灌浆孔孔位偏差不得大于10cm，因故变更孔位，应征得监理同意。帷幕灌浆孔在开钻前用水平尺找平并垫稳钻机，并用地锚将钻机固定好，钻孔时尽量采用长钻具进行孔斜控制，在钻孔中应进行孔斜测量，一般每5m测斜一次，终孔段必须测斜，发现偏差及时纠正。顶角小于5°的帷幕灌浆孔孔底偏差值不得大于孔深的1%，顶角大于5°和孔深大于40m的帷幕灌浆孔，孔斜要求按照监理工程师指示执行。为满足设计对孔斜的要求，确保工程质量，我们拟采用KXP-1轻便测斜仪和DUZ-D型多点照相测斜仪对钻孔进行孔斜测量。帷幕检查孔的孔底偏差与灌浆孔相同，其它各类钻孔的孔底偏差应不大于1/40孔深。9.1.4.5钻孔冲洗及压水试验每段灌浆孔钻孔结束后均采用大水量进行钻孔冲洗，采用水压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa，结束标准为孔口回水澄清后10min，单孔不少于30min，串通孔不少于2h，孔内残存的沉积物厚度不大于20cm结束。灌浆孔（段）裂隙冲洗后，该孔（段）要立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h，则要求在灌浆前重新进行裂隙冲洗。灌浆孔均进行简易压水试验，简易压水试验可结合裂隙冲洗进行。简易压水试验方法为，压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa，压水20min，每5min测读一次流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。试验要求及方法按DL/T5148-2001附录A规定执行。压水试验压入流量稳定标准为：在稳定的压力下，每3～5min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，本阶段压水试验即可结束，取最终值作为压入流量的计算值(Q)。压水试验成果计算和表示的方法按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001规定执行。单点法压水试验成果技术和表示的方法：q=式中q—透水率，Lu：Q—压入流量，L/min：P—作用于试段内的全压力，MPa：L—试段长度，m。9.1.4.6镶铸孔口管（1）开孔采用XY-2或XY-2PC型地质钻机用Φ91mm钻具钻进，钻入基岩2.0m。孔口管须在第1段(接触段)钻孔、压水试验、灌浆结束后埋设。栓塞卡在结合面以上0.5m的混凝土内，注浆管下至距孔底20cm处进行灌浆，待第一段灌浆结束后在孔内下注孔口管。其方法是：将注浆管下到孔底注入0.5：1的水泥浓浆将孔内稀浆挤出，使孔内全部为0.5：1的水泥浆，再将孔口管下入孔底，并校正孔口管方位和顶角后固定。孔口管外径与钻孔孔壁之间的间隙不应小于2mm。孔口管镶注必须待凝3d后，方可进行第二段灌浆作业，以防止趾板及表层岩体的抬动。第二段灌浆作业改变孔径，进行扫孔钻灌第二段，依此类推，直至将全孔钻灌完毕。自第二段开始使用孔口循环式封闭器。（2）孔口管采用￠90mm无缝钢管，孔口管深度一般按深入基岩2m控制，QPL地质缺陷部位及灌浆压力较高而上部盖重混凝土厚度较小，不能满足设计灌浆压力要求的部位视实际情况，孔口管嵌入基岩深度可适当加长至3.0m(接触段基岩灌浆段长与之配套)；（3）孔口管埋设应注意并应重点检查的项目：①钻孔孔斜；②孔口管嵌入基岩深度；③孔口管接头是否有脱节；④压水检查外侧是否漏水。（4）对第一段进行冲洗后，下置栓塞作压水试验，然后进行灌注混凝土盖板接触带及基岩第一段，直至达到结束标准为止，取出孔内灌浆塞。（5）通过钻杆向孔内注入0.5∶1的浓浆置换孔内稀浆，然后下入Φ90mm已预加工的钢管直至孔底，并导正孔口管。孔口管上端口应高出地面0.10m。（6）采取可靠措施稳固Φ