高喷试验成果报告

高喷试验成果报告-1-目录1、概况............................................................................................................22、试验条件及技术指标要求........................................................................22.1试验条件......................................................22.2技术要求......................................................22.3试验方案......................................................32.4设备选型与工艺的选用..........................................33、试验经过....................................................................................................53.1施工经过......................................................53.2试验数据的采集................................................54、试验成果及分析........................................................................................54.1注水试验......................................................54.2钻孔取芯......................................................65、质量控制要点............................................................................................76、结论与建议................................................................................................86.1结论..........................................................86.2建议..........................................................87、附表............................................................................................................9高喷试验成果报告-2-1、概况水库大坝为粘土心墙砂壳坝，最大坝高47.5m，坝顶高程100m，坝顶长230m，宽6.4m，设计加固的防渗墙轴线平行于坝轴线方向，距坝轴线下游31.045m，穿过坝体砂壳、粘土心墙、原河床砂卵石层至基岩。粘土心墙土料混杂，以粉质粘土、粉质壤土为主，含有风化中粗砂和砾石，平均干密度1.63g/cm3，平均渗透系数1.21×10-4cm/s，坝体砂壳填料成分差异较大，主要以砾卵石为主，含有块石，平均干密度1.57g/cm3；原河床砂卵石层最大厚度约4.5～6.5m，含有粒径较大的卵石，透水性强；下部基岩体为单一的花岗岩，其中岩体上部有轻微风化。为确保本次高压旋喷灌浆达到预计的防渗、加固的效果，按设计要求在正式施工前进行灌浆试验，以确定有效的钻进方法、高喷灌浆施工工艺参数及孔距。依照报批的《高喷试验方案》及国家发改委发布的《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200—2004）的要求，我单位于2006年5月2日开始试验，7月4日圆满完成试验任务，达到了试验目的。2、试验条件及技术指标要求2.1试验条件高压旋喷灌浆采用老三管法。采用的主要工艺参数见表2-1。表1高压旋喷灌浆主要工艺参数表水压力（Mpa）35～40喷射管提升速度(cm/min)8流量（L/min）70～80喷射管旋转速度(r/min)8空气压力（Mpa）0.7进浆浓度(g/cm3)1.55～1.65风量（m3/min）1.0回浆浓度(g/cm3)1.2～1.3浆液压力（Mpa）0.1～0.5流量（L/min）70～802.2技术要求本工程高压旋喷灌浆试验为生产性工艺试验，技术要求有:表2高压旋喷灌浆防渗墙应达到的技术指标孔斜率≤0.5%孔深深入基岩内1.0m墙体渗透系数KK≤n×（10-6～10-7）cm/s（1n10）高喷试验成果报告-3-2.3试验方案按设计单位的要求和监理人的指示，选择地质条件有代表性的区段，先形成一段连续的高喷截渗墙。然后在墙体中心线上相邻两孔高喷凝结体的搭接处，布置检查孔进行注水试验。初拟试验段布置于大坝桩号右23.20～右16.2处，距大坝轴线31.045m（根据地质资料该处地质情况较为复杂、卵石层较厚），采用下图的布置方式（按不同的孔距0.8m、1.2m、1.5m共布置高喷孔7个，底部深入基岩1.0m，顶部喷灌至粘土心墙槽底以上3m形成一段连续的墙体）。高压喷射范围线检查孔钻孔自上而下分两段进行，其中第一段待高喷成墙7天后，钻孔直径φ130mm，钻深至高喷墙顶以下20cm，在孔内下φ108mm钢质实管，底部与高喷墙连接处用水泥浆封闭，连接段水泥浆待凝14天后进行第二段钻孔，选用φ76mm的钻具，底部深至基岩面，然后进行注水试验（高喷灌浆结束后28天），测定计算墙体渗透系数，并与原状渗透系数相比，检查是否符合设计要求。2.4设备选型与工艺的选用2.4.1设备选型根据上述条件与方案的要求，试验采用的设备与仪器如下表3所示。表3施工设备与试验仪器一览表设备名称型号及规格生产能力数量状态地质钻机XY-135m/d1良好高喷台车YGP-560m/d1良好高压水泵3X-5075-80L/min1良好空压机YV-6/81m3/min1良好搅灌机WJG-100（高速）100L/min1良好高喷试验成果报告-4-泥浆泵HB-8080L/min1良好泥浆搅拌机J-200（高速）100L/min1良好比重称1-2量程1良好水平尺2新购测斜仪JJX-3B1良好钢卷尺100m1新购2.4.2钻进方法的选定采用XY-1型液压式立轴钻机，合金钻头、加长粗径钻具，使用导向器、泥浆护壁回转钻进，采用切实可行的控制措施，保证成孔质量。2.4.3试验选用的工艺流程2.4.4单孔施工工艺流程2.4.5施工设备布置示意图造孔钻机高喷机组施工轴线拌浆平台空压机浆泵拌浆拌浆高压水泵表面硬物清理作业层平整测放孔位钻机就位，整平钻孔台车就位调整试喷，下喷射管喷浆施工检查充填封孔移机水泥浆制备冒浆试验孔钻孔灌浆检查孔钻孔试验成果分析、整理注水试验高喷试验成果报告-5-3、试验经过3.1施工经过本次试验从2006年5月2日开始，至7月4日试验结束，历时64天。主要工作内容有：试验孔钻孔、灌浆，检查孔钻孔，注水试验。从2006年5月2日至2006年5月27日，按1#、3#、4#、6#、2#、5#、7#的顺序依次进行高喷试验孔钻孔、灌浆，灌浆时喷至设计高程，形成一段连续的高喷截渗墙。待凝23天后，6月19日根据监理人指示，在2#、3#，4#、5#，6#、7#孔搭接处，钻孔进行注水试验。钻孔自上而下分两段进行，其中第一段钻孔直径φ130mm，钻深至高喷墙顶以下20cm，在孔内下φ108mm钢质实管，底部与高喷墙连接处用水泥浆封闭，连接段水泥浆待凝3天后进行第二段钻孔，选用φ76mm的钻具，底部深至基岩面，然后于7月2日开始进行检查孔注水试验，保持固定水头不变（其波动值不大于1.0cm），用流量箱连续向孔内注入清水，使管中水位高出地下水位一定高度并在管口保持固定，测出高出地下水位的固定水头，并记录时间和注水量先按1min间隔测5min，再按5min间隔测到30min，以后每隔30min测一次，直到最后两个小时平均流量之差不大于10%时，视为流量稳定，终止观测，求得常水头下稳定注水量。墙外天然地下水位利用试验段附近位置测压管观测，观测前对测压管灵敏度进行了测试，测试结果合格。3.2试验数据的采集检查1#于7月2日9:06分开始进行注水，孔内水位固定保持在87.96m，11:36分趋于稳定，14:06分注水试验结束，取得稳定注水量；检查2#于7月4日14:46分开始进行注水，孔内水位固定保持在88.02m，16:46分趋于稳定，18:46分注水试验结束，取得稳定注水量；检查3#于7月3日7:11分开始进行注水，孔内水位保持在88.01m，9:41分趋于稳定，12:41分注水试验结束，取得稳定注水量。在采集数据期间，监理部派员进行了全过程监控，现场实测数据见附表2。4、试验成果及分析4.1注水试验采用水利部《水工建筑物防渗工程高压喷射灌浆技术规范》报批稿提供的改进达西高喷试验成果报告-6-定律公式计算渗透系数，计算公式、基本数据和计算结果详见附表1。计算公式如下：公式中代号意义详见下图4-1所示。其中：K——渗透系数（cm/s）Q——向孔内注入的稳定注水量（m3/s）Ｒ——影响半径，以一半墙体厚度计（m）r0——钻孔半径（m）h0——孔内水位至孔底距离（m）S0——孔内水位至天然地下水位距离（m）2r0孔内水位S0天然地下水位坝体履盖层h0旋喷墙体图4-1根据实测数据计算渗透系数，墙体厚度按80cm考虑：K1=2.62×10-7cm/s、K2=9.95×10-7cm/s、K3=8.08×10-7cm/s。本次注水试验严格按注水试验规程进行，测得的渗透系数能较好的反映成墙后地层渗透性。4.2钻孔取芯钻孔取芯从6月27日开始至7月1日结束，采用硬质合金取芯钻具，清水钻进，每回次进尺控制在1m左右，多数段未见水泥结石。分析原因有三。1、钻孔深度大，孔斜K=0.366Q*lg(R/r0)h0*S0高喷试验成果报告-7-影响；2、固结体为柔性体，卵石为刚性体，钻进过程中将水泥结石体磨碎；3、砂卵石层颗料不均，灌浆时提速偏快，影响浆液扩散半径和凝结体质量。5、质量控制要点从试验的7个高喷孔的施工情况来看，以下几个方面是质量控制的重点。(1)造孔设备能力达到要求，关键是孔斜控制。有效措施为“钻前控制+钻进控制”。钻前控制：钻机基座水平、立轴垂直。钻进控制：①开钻时轻压慢钻②钻进中质检员经常用水平尺检校钻机立轴垂直度，并且在孔深20m以上每5m用测斜仪测一次孔斜，发现问题及时纠正；余下孔段则可在终孔时，采用自孔底往上每5m用测斜仪测一次孔斜（顶角），直至孔口，最终得出孔斜率。测斜仪为JJX—3B型，精度6´。钻进控制的重点：钻机立轴、钻杆的垂直度、钻进的工艺和方法要与地层特性相适应，以及钻具的长度要求大于6m（有导向作用）和深度15m以上孔段孔斜必须保证为零。从本次施工中得出经验，当深度15m以上孔段孔斜率为零时，采用上述钻进工艺和控制措施，基本上能保证成孔质量，孔斜率≤0.5%。(2)工艺参数控制与浆、水、气的经常性检测在高喷灌浆施工过程中，工艺参数必须严格执行，提速、转速、进浆量等工艺参数是控制要点。优质、适宜的浆液材料是拌制合格灌浆浆液的根本，浆液材料必须符合设计要求，不合格者的材料不得在工程中使用。浆液必须严格按配合比与配制程序配置，配置好的浆液应具有良好的流动性和稳定性，浆液自制备至用完的的时间宜小于2h。在高喷灌浆施工过程中，应经常性检测浆量、气量与水压，并应经常测试浆液进浆和回浆比重，一般进浆密度、回