帷幕灌浆试验总结

１帷幕灌浆试验报告1、帷幕灌浆试验完成情况依据帷幕灌浆试验施工方案的要求，灌浆试验于2005年4月23日开始，5月15日完成全部钻孔灌浆任务。共钻孔9个，总进尺307.5m，灌浆进尺254.2m，用水泥11.675t。试验段共布置了2个检查孔，总进尺65.7m。2、主要施工方法2.1、造孔采用回转式地质钻机分段成孔。砼层采用针状合金钻头或金刚石钻头钻进，岩石层采用金刚石钻头钻进，清水作为冲洗液。先导孔优先施工。钻孔分为三序钻进，先钻一序孔，后钻二序孔，最后钻三序孔。孔深达到设计深度后停止钻进。钻孔结束后，与监理一起对钻孔进行了验收。钻孔结束后，钻具下到孔底，通入大流量水流，从孔内向孔外冲洗，直至回清水20min。2.2压水试验灌浆前，首先进行裂隙冲洗，然后进行单点法压水试验。压水压力采用灌浆压力的80%，并且不大于1Mpa，压水20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量。试验孔、先导孔、检查孔采用自上而下分段卡塞单点法压水试验。2.3灌浆采用PO32.5级普通硅酸盐水泥。基岩灌浆采用自上而下分段循环式灌浆法。先灌一序孔，后灌二序孔，最后灌三序孔。２灌浆分段：垫层与基岩接触段段长采用2米，下一段为3米，其余段长为5米，最后一段段长不大于7米，不足5米者也作为一段灌浆。灌浆压力采用设计值。灌浆塞阻塞在该灌浆段段顶以上0.5m处。射浆管距段底小于50cm。浆液浓度由稀至浓逐级变换,浆液分六个比级：5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（0.5：1）。基岩自上而下灌浆没有待凝。2.4灌浆结束标准灌浆结束标准：灌浆段在设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注60min停止；2.5封孔灌浆孔完成经验收合格后，对钻孔进行了封孔。封孔采用自下而上分段灌浆封孔法，段长15～20m,灌注水灰比为0.5:1的浓浆，压力取灌浆段中部灌浆压力，注入率不大于1L/min时，延续灌注30min。3、钻孔、灌浆情况综述3.1、钻孔本段地层均为花岗岩，呈麻灰色或暗红色，岩石坚硬、强度高，钻进困难。砼垫层与岩石结合紧密。钻孔柱状图见附图1。从取芯情况看，孔深6～16m范围内的钻孔，部分孔取芯率为60～80％，取芯率低，岩石破碎，岩芯呈小块状；孔深16m以下的钻孔，钻孔取芯率达85～95％，取芯率高，岩石完整，岩芯呈长柱状。从裂隙发育情况来看，孔深6～16m范围内的钻孔，部分孔裂隙发育，裂隙多呈垂直状或近似垂直状，水平状或近似水平状裂隙次之，倾斜状裂隙较少。孔深３16m以下的钻孔裂隙较少。在1W323号孔的钻进过程中，孔深18m处取出一块岩芯，岩芯上面有水泥结石，结石厚度约2mm，结石面呈水平状。3.2、压水试验灌浆段灌前都进行了压水试验，压水试验成果见下表：单位透水率（Lu）≤11～55～1010～5050～100小计一序孔(压水段数)11503120频率（占一序孔总压水段数的百分比％）55250155100二序孔(压水段数)6510113频率（占二序孔总压水段数的百分比％）46.138.57.707.7100三序孔(压水段数)20520027频率（占三序孔总压水段数的百分比％）74.118.57.400100一、二、三序孔(压水段数)371533260频率（占总压水段数的百分比％）61.725553.3100依据上表成果:岩石的单位透水率从0.08Lu到60.67Lu不等，从弱透水层到强透水层均有分布。单位透水率小于1Lu的压水段占总压水段的61.7％，单位透水率小于5Lu的压水段占总压水段的86.7％，单位透水率大于5Lu的压水段仅占总压水段的13.3％。地层透水率总体偏小。依据单位透水率在孔深范围内的分布来看，单位透水率大于1Lu的压水段普遍集中在孔深6～16m的地层内，单位透水率小于1Lu的压水段普遍集中在孔深大于16m的地层内。单位透水率的分布呈现上大下小的状况，说明岩层上部透水性强，下部透水性弱。依据各次序孔的单位透水率大小趋势来看，随着三序孔的逐渐加密，后序孔４的单位透水率值较先序孔有明显的下降趋势（单位透水率值小的趋势不明显）。说明随着灌浆孔的逐渐加密，地层中的透水裂隙逐渐被水泥浆所充填，堵塞了地层中的渗水通道，使渗水不易向更远的范围扩散，灌浆取得了成效。单位透水率频率曲线见附图2。3.3、灌浆本次灌浆试验共完成了9个孔，用时23天。钻孔总进尺307.5m，灌入水泥4吨，单位灌入量15.6Kg/m；总水泥量11.7吨，单位水泥量46Kg/m。3.3.1、单孔灌入水泥量及单孔水泥量依据灌浆成果一览表：单孔灌入量最大的是1W351孔，灌入水泥1603.7Kg，最小的是1W303孔，灌入水泥78.1Kg；单孔用水泥最多的是1W351孔，总水泥量是2550Kg，最少的是1W303孔，总水泥量是850Kg；灌浆段中注入量最多的是1W351孔第二段（孔深7.9～10.9m），达849.1Kg，而最小的灌浆段是1W303孔第一段（孔深6.0～8.0m），仅为2.6Kg。3.3.2、各次序孔灌入水泥量及总水泥量各次序孔灌入水泥量统计见下表：序号123小计灌入水泥量（Kg）2271.41031.2667.33969.9占总灌入水泥量的百分比（％）57.22616.8100灌浆进尺（m）82.957.1114.2254.2单位灌入量（Kg/m）27.418.15.815.6总水泥量（Kg）47502825410011675单位水泥量（Kg/m）57.349.535.946依据以上结果:随着三个次序孔的逐渐加密,单位注入量逐渐减小,由一序孔５的平均27.4Kg/m减少到三序孔的平均5.8Kg/m，降幅很大,说明先序孔灌浆后取得了明显的效果，符合灌浆的基本规律。3.3.3、岩石可灌性依据灌浆统计结果，随着灌浆段单位透水率的增加，灌浆时耗用的水泥量也逐渐增加，灌入水泥量与单位透水率呈正比例关系，说明岩石具有可灌性。单位透水率、单位灌入量关系曲线见附图3。3.3.4、岩石单位灌入量频率岩石单位灌入量频率见下表：单位灌入量（Kg/m）≤1010～5050～100100～200200～500小计一序孔(段数)9811120频率（占一序孔总段数灌浆的百分比％）4540555100二序孔(段数)7500113频率（占二序孔总灌浆段数的百分比％）53.838.5007.7100三序孔(段数)22500027频率（占三序孔总灌浆段数的百分比％）81.518.5000100一、二、三序孔(段数)381811260频率（占总灌浆段数的百分比％）63.3301.71.73.3100从上表可以看出:岩石单位灌入量在50Kg/m以下的灌浆段占总灌浆段数的93.3％，大于50Kg/m的段数仅占6.7％，说明本地层灌入的水泥量普遍较少，这与本地层岩石坚硬且较完整是相对应的。单位灌入量频率曲线见附图4。3.3.5、灌浆压力与单位透水率、单位灌入量的关系灌浆压力与单位透水率、单位灌入量的关系曲线见附图5。６在地层透水性一定的情况下，增加灌浆压力能使浆液扩散的更远，灌入更多的水泥以提高地层的抗渗性能。本次灌浆试验由于灌浆段数较少，取得的资料涵盖的范围小，其关系曲线仅作参考。但从灌浆试验成果中单位透水率小的灌浆段中可以看出，随着灌浆压力的增加，其单位注入量没有明显的增加。说明对于透水性小的地层，增加灌浆压力并不能使浆液扩散的更远来提高灌浆效果。4、检查孔帷幕灌浆试验孔灌浆全部结束14天后，对灌浆质量进行了检查。检查的方法采用自上而下分段钻孔压水法。共布置了2个检查孔，总进尺65.7米。检查孔压水试验成果见下表：WSJ-1压水段（m）6-88-1111-1616-2121-2626-30压水压力（MPa）0.240.40.81.01.01.0单位透水率（Lu）0.81.330.290.130.090.10WSJ-2压水段（m）6-88-1111-1616-2121-2626-3131-35.7压水压力（MPa）0.240.40.81.01.01.01.0单位透水率（Lu）6.142.441.551.250.40.130.09依据上述试验成果并参照帷幕灌浆工程质量评定标准：①砼与基岩接触段及其下一段共有4个压水段，单位透水率分别为0.8Lu、1.33Lu、6.14Lu、2.44Lu，很显然，只有一个压水段满足单位透水率小于1Lu的设计要求。②其余灌浆段共进行了9个压水段，其单位透水率从0.09Lu～1.55Lu不等，符合设计要求。③从检查孔与其相邻灌浆孔灌前的单位透水率相比较来看，检查孔的单位透水率值比相邻孔要减小许多（透水率值小的不明显），说明灌浆取得了一定的效果。5、帷幕灌浆试验总结本试验段地层均为花岗岩，质地坚硬强度高，钻进困难。孔深6～16m范围７内的岩层裂隙较多，岩石较为破碎。孔深16m以下的岩石完整，裂隙较少。单位透水率大于1Lu的压水段集中在6～16m的地层内，本层透水性较强；孔深16m以下的岩层透水性差。岩石具有可灌性。灌浆过程及结果符合帷幕灌浆的基本规律。经压水试验检查，砼与基岩接触段及其下一段的灌浆质量未能满足设计要求，其它段灌浆质量满足设计要求。本试验段依据设计的孔距和灌浆压力，其灌浆质量未能满足设计要求。说明孔距和灌浆压力的相互配合不协调，没有取得优化，浆液在压力的作用下未能达到扩散半径大于1m的要求，灌浆后未能形成连续的帷幕。本次灌浆试验成果对于大坝新开挖的基岩具有一定的代表性，反映了基岩在钻孔灌浆条件下的真实情况。在已建大坝坝基岩石的某些部位，我们并不能排除其透水性比灌浆试验段好的可能性。灌浆压力的选择应该依据地层的透水情况综合分析确定。本次灌浆试验孔上部岩石透水性能好，采用的灌浆压力小，下部岩石的透水性能差，而采用的灌浆压力大，没有使灌浆压力在不同的透水条件下取得均衡，以保证帷幕灌浆能够取得最佳的效果。本次仅对坝基岩石进行了孔距为2m的帷幕灌浆试验，没有对坝体浆砌石进行帷幕灌浆试验，灌浆试验成果不适用于坝体浆砌石。坝体浆砌石帷幕灌浆在现行的孔距、排距、灌浆压力及施工工艺条件下，其灌后效果能否满足设计要求，目前没有相应的灌浆试验验证。6、对下一步钻孔灌浆的一些建议，仅供参考。依据设计要求，廊道内下游排孔的孔深取上游排孔深的0.6倍。由于上游排孔深深浅不一，下游排孔深不易控制，没有统一的标准。建议为下游排孔深设立８统一标准，便于操作。基岩拟采用自下而上分段钻孔灌浆施工，挡水坝段坝体浆砌石采用自上而下（原坝体）或自下而上（新坝体）分段钻孔灌浆施工。依据DL5108-1999《砼重力坝设计规范》10.4.5规定的坝基帷幕防渗标准:坝高在100m以上,单位透水率在1Lu～3Lu,坝高在100～50m,单位透水率在3Lu～5Lu，并结合以往帷幕灌浆工程的实践经验，设计要求的单位透水率小于1Lu的标准难以达到，故建议将单位透水率值改为3Lu。建议基岩上部的灌浆压力适当增加，下部的灌浆压力适当减少，与地层的透水情况相协调。无浆砌石盖重的帷幕灌浆孔拟选用0.7～2.5MPa，有浆砌石盖重的帷幕灌浆孔拟选用1～2.5MPa。建议确定坝体浆砌石灌浆压力。建议垫层与基岩接触段段长采用2米，下一段为5米。其它技术要求按照设计和施工规范（DL/T5148-2001）执行。2005年6月1日