第7章钻孔与灌浆施工方法(岳

1、第7章 钻孔与灌浆施工方法7.1 工程概况本章规定适用于本合同施工图纸所示主坝右岸基础部位的钻孔和灌浆，其内容包括： 钻孔：包括勘探孔、灌浆孔、检查孔以及钻孔和灌浆所需进行的取芯和试验、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。 灌浆：粘土水泥灌浆，为主坝基础范围内的帷幕灌浆。钻孔与灌浆工程的主要工程量见表7.1-1所示。表7.1-1 钻孔与灌浆的主要工程量表序号工程项目名称单位工程量备注1帷幕灌浆m188542帷幕灌浆空钻孔m204547.2 水文气象和工程地质7.2.1 水文气象条件7.2.1.1 气象 本流域处于东亚温带季风气候区，冬季为极地道路气团所控制，多西北风，干冷少雨

2、；夏季因太平洋副热带高压加强北上，盛行偏南风。漳卫河流域降雨主要集中于69月，其中78两月降雨量约占年降水量的50%。漳河的多年平均水量分布有地域特性，太行山东坡（迎风坡）可达650mm，西坡（背风破）约550mm，向西至太岳山，多年平均降水量又有回升趋势，达600mm。流域内年平均气温约12.4，并由南向北、有平原向山区递减。7.2.1.2 设计洪水 岳城水库设计洪水为：千年一遇洪水设计洪峰流量为22200m3/s；五天洪量30.40亿m3，二千年一遇洪水设计洪峰流量为25000m3/s，五天洪量34.10亿m3。万年一遇洪水设计洪峰流量31400 m3/s，五天洪量43.30亿m3。7.2

3、.2 工程地质条件7.2.2.1 地质概况岳城水库位于太行山山前丘陵地带漳河干流上，属于山区至平原的过度地带。漳河流向大致由西向东，河谷宽阔，两岸发育不对称两地阶地，河流向右岸侵蚀能力较强。本区构造形迹主要为平缓的褶曲，并伴随着徒倾角断层，形成许多地堑、地垒。区域内主要发育有近南北向、北北东至北东向及北西溪向断裂，主要有邢台邯郸断裂（F1）、紫山东断裂（F2）、紫山西断裂（F3）、鼓山西断裂（F4）、太行山断裂（F5）、磁县断裂（F6）、安阳南断裂（F7）、岳城断层（F8）、辛店断裂（F9）、柳园集断裂（F10）、汤东断裂（F11）。7.2.2.2 主坝右岸坝段（桩号2+4003+400）工程

4、地质 主坝右岸坝段坝基自上而下的地层为： 第四系黄土状低液限粘土，厚422m。土层密实，具微透水性，不会形成沉陷变形和渗透破坏； 第四系砂卵石层，厚约5.022.0m，局部存在胶结不良砾岩，渗透系数1.03.010m-2cm/s，是主坝右岸坝段坝基渗漏的主要通道； 第三系中层砂层、粘土层，厚约50110m，砂层渗透系数1.010-3cm/s； 较老的基岩埋藏较深，不与工程直接接触。 工程勘察表明，1961年3月7月完成的坝前水泥灌浆帷幕桩号2+8003+210m段防渗参数效果较差，存在一定的质量缺陷，同时预测在高库水位时局部坝段坝基渗流水利坡降接近和略超过允许坡降，坝基渗透变形已处于临界状态。

5、7.3 主要施工项目及特性主坝坝前水泥灌浆帷幕桩号2+8003+210段防渗效果较差，存在一定的质量缺陷，同时预测在高库水位时局部坝段坝基渗流水利坡降接近和略超过允许坡降，坝基渗透变形已处于临界状态。为消除此安全隐患，在主坝右岸坝段基础防渗线位于主坝上游坝坡高程140.0m处，平面布置为一“”形的折线形防渗线。折点位于主坝桩号2+800m处，其中平行坝轴线的防渗线桩号为2+8003+360m，防渗线长560m，距坝轴线62.9m；垂直坝轴线的防渗线位于桩号2+800m处并与原帷幕线衔接，此段防渗线长175.8m。根据主坝坝基地质条件以及上游坝坡的稳定情况，确定平行坝轴线和垂直坝轴线的防渗段均采

6、用帷幕灌浆形式，灌浆孔孔距3.2m，排拒2.8m，共3排。帷幕平均孔深为26.0m，灌浆材料为粘土水泥浆。轴线转折及与原帷幕搭接部位设置4排灌浆孔，长度为25m，孔排距与三排布置相同。7.4 施工依据及原则 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94； 水利水电工程钻孔压水试验规程SL31-2003； 水工混凝土外加剂技术规程DL/T5100-1999； 水工混凝土试验规程SL352-2006； 水利水电工程岩石试验规程SL264-2001； 混凝土拌和用水标准JGJ63-1989； 水工混凝土水质分析试验规程DL/T5152-2001； 土坝坝体灌浆技术规范SD266-88； 按招标文件、

7、合同文件、施工图纸、修改通知单等； 现场设计、监理人的指令及批准的施工措施进行； 准备充足的钻孔灌浆设备，保证钻孔灌浆工作顺利进行。 严格施工工艺，做好环境保护、安全文明施工措施。7.5 施工布置7.5.1 制浆系统根据现场地形条件和灌浆工程部位的分布，拟在现场布置1个集中制浆站。集中制浆站布置在主坝右侧坝顶位置附近，主要负责主坝所有灌浆。集中制浆站内设ZJ-800高速搅拌机2台，JJS-2搅拌机2台，ZL-500泥浆搅拌机2台，JHD泥浆净化机2台，站内设临时性粘土、水泥仓库。制浆站用50mm架管搭设，上铺5cm厚的木板，四周围彩条布，顶部盖石棉瓦。钻孔与灌浆施工通道采用大坝施工临时道路，具

8、体参见有关章节。制浆系统的主要布置形式见图7.5-1。7.5.2 施工用风、水、电施工用风：本防渗工程局部需要用风的地方采用移动式空压机进行供风。施工用水：施工用水从右岸水池用73mm钢管引到施工现场作业面，各设备用水从主管加设支管引出。施工用电：施工用电主要从主坝右岸的变压器采用铝芯线作业面上，作业面上用铜芯电缆接至施工设备。风、水、电、排污管道都靠边布置。 图7.5-1 制浆系统的主要布置形式7.5.3 排水、排污系统布置在施工平台外侧沿灌浆帷幕线布置一条排水、排污沟，把污水排到沉淀池里。在施工平台转折位置挖一排污沉淀池，沉淀池的顶部高程控制在高程139.0m以上，沉淀池的位置见图投附-

9、YCSK-SG-01-07-01。集中制浆站内污水用管路引至施工平台上的排污沟内，排至沉淀池进行处理。为了保证施工污水不至于溢流到库内污染水源，在施工平台各个设备位置设置小型土堤，确保将施工废水废液排至排污沟进行集中处理。所有施工污水经排污沟排至沉淀池，污水在沉淀池澄清后用污水泵排至主坝下游。及时清理灌浆施工产生的废水、废浆液，保持工作面整洁。工作面设排污沟和集水坑（井）, 淤积物用人工装编织带搬出，用自卸车运输至至业主指定的位置进行处理。7.5.4 通讯钻孔和灌浆施工通讯采用手机、对讲机或电话机。7.6 钻灌设备7.6.1 钻孔设备根据工程的地质条件和孔向精度要求和钻孔形式及其入岩深度等参数

10、，主坝的帷幕灌浆钻孔选用XY-2PC地质回转钻机，钻头采用金刚石钻头和硬质合金钻头。7.6.2 灌浆设备灌浆采用JJS-2型搅拌机二次配浆，SGB6-10型灌浆泵灌注，CMS2008灌浆自动记录仪实时跟踪测记灌浆过程。7.7 灌浆材料7.7.1 水泥 根据施工图纸或监理人指示，选用灌浆用的水泥品种。用于帷幕灌浆的水泥强度等级不低于42.5。 帷幕灌浆水泥的细度要求通过80m的方孔筛，其筛余量不大于5%。 施工过程中，按照监理人指示采用细水泥或超细水泥等特种水泥。 灌浆用的水泥符合规定的质量标准，并保持新鲜，不使用受潮结块的水泥，不使用出厂期超过三个月的水泥。7.7.2 粘土用于水泥粘土浆的粘土

11、料满足标准如表7.7-1。表7.7-1 粘土质量指标粘粒含量塑性指数有机质含量砂含量40%203%3%7.7.3 灌浆用水灌浆用水符合JGJ632006的规定，拌浆水的温度不高于40。7.7.4 掺合料经监理人批准，在水泥浆液中掺入粘性土、水玻璃等掺合料。各种掺合料质量符合相关规范要求，其掺入量应通过试验确定，试验成果报送监理人。7.7.5 外加剂经监理人批准，在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或批准的其它外加剂。各种外加剂的质量符合相关规范要求，其最优掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定，试验成果上报监理人。所有能溶于水的外加剂以水溶液状态加入。7.8 浆液配给及输送7.8

12、.1 制浆制浆材料必须称量，称量误差应小于5。水泥等固相材料采用质量（重量）称量法。7.8.2 浆液搅拌各类浆液搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，作好记录。7.8.3 集中制浆 浆液温度保持在540，低于或超过此标准的视为废浆。 粘土浆采用专用机械制浆。如浆液量较少时，也可采用人工制浆，但土料应先在泥浆池内浸泡数小时，搅拌成浆，通过过滤筛清除大颗粒和杂物，灌浆前再通过35孔/cm2的过滤筛。 集中制浆站水泥搅拌机制备水灰比为1：1：3的粘土水泥浆，采用BW200/40灌浆泵配2管输送至不同工作面。各灌浆地点测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调制使用。7.9 灌浆试验7.9.1 试验目的

13、为了验证和优化灌浆参数，寻求合理的施工方法，在灌浆施工前进行各个参数的试验，推荐合理的施工程序、良好的灌浆施工工艺、合宜的灌浆材料、灌浆设备、钻孔设备等。7.9.2 试验内容 土工试验：因工程所用粘土均为外购，对其进行必要的土工试验工作。土工试验项目包括以下几方面：粘土颗粒分析；土料的塑性指数；土料的天然干密度；土料的天然含水率；土料的有机质和砂含量；土料的湿密度；土料的孔隙比；土料的饱和度。 浆液试验：灌浆试验开工前7天，编制详细的试验大纲，报送监理人审批。按监理人指示对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目试验：浆液配制程序及拌制时间；浆液密度或比重测定；浆液流动性或流变参数

14、；浆液的沉淀稳定性；浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间；浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性；监理人指示的其它试验内容。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应通过浆液试验选择，试验成果报送监理人。灌浆试验结束后，对试验成果进行分析，并将试验的详细记录和试验分析成果报送监理人。 现场灌浆试验：灌浆作业开工前7天，编制详细的试验大纲上报监理工程师审批。根据工程的建筑物布置和地质条件或监理人指示，选择地质条件与实际灌浆区相似的地段作为灌浆试验区。根据灌浆工程施工图纸的要求或按监理人指示选定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等试验参数，并最终确定灌浆方法。在每一灌浆试

15、验区内，按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验检查灌浆的效果，整理分析各序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量等的试验资料，并将灌浆试验成果报送监理人。不在帷幕灌浆线上进行灌浆试验。主要做以下二种试验： 灌浆孔布置方式试验：为取得有关灌浆孔正确布置的资料依据，以寻求用较少灌浆孔来达到预期效果的合理布置方式。 灌浆工艺试验：通过工艺试验，寻求在施工中应当采取的灌浆孔布置方式、灌浆孔深、灌浆压力、灌浆分段、灌浆材料、浆液稠度、浆液变换等技术参数。灌浆试验结果满足设计要求的帷幕厚度及帷幕透水率值小于5Lu。灌浆试验结束后，对试验成果进行分析，并将试验的详细记录和试验分析成果报送监理人。7

16、.10 帷幕灌浆7.10.1 帷幕灌浆施工工艺帷幕灌浆施工工艺见图7.101。 7.10.2 灌浆孔位测量放线严格按照孔位布置图进行测量放线，在所测放孔位处设置明显标记并注明孔号和孔序。所有钻孔的开孔位置与设计孔位误差一般不大于10cm，如特殊原因需调整孔位时，上报监理人批准，并记录实际孔位坐标。每分钟耗量设计标准下一段（孔）灌浆安装钻机钻 孔孔深测量孔斜测量水水泥粘土搅 拌过 滤送 浆灌 浆压力表控制阀被灌孔（段）达到设计压力达到设计灌浆标准此段（孔）结束布 孔计量计量计量钻孔不允许允许按需要浓改稀图7.10-1 帷幕灌浆施工工艺流程7.10.3 灌浆孔钻孔主坝的帷幕灌浆钻孔选用XY-2PC

17、地质回转钻机，在空钻孔段采用76的普通焊管跟管钻进，钻头采用金刚石钻头和硬质合金钻头。开孔孔径为91mm（钻进1.5m2.0m），终孔孔径为75mm。7.10.3.1 钻孔次序 帷幕灌浆钻孔施工顺序按施工图纸要求和监理人指示执行。 灌浆孔的施钻应按灌浆程序，分序分段进行。 钻孔结束，报请监理人进行检查验收，检查合格并经监理人签认后，进行下一步操作。7.10.3.2 钻孔孔径按施工图纸要求和监理人指示执行。7.10.3.3 钻孔孔深及分段钻孔孔深达到设计图纸、通知、文件规定。帷幕灌浆段长度采用12m，特殊情况可适当缩短或加长，但不大于5m。钻孔分段控制按表7.10-1执行。表7.10-1 钻孔分

18、段控制表段次123以下各段段长（m）12.0（孔口管段）2.03.04.05.07.10.3.4 钻孔孔斜 钻机安装平整稳固，钻孔前按照监理人的指示埋设孔口管，钻孔方向按施工图纸要求确定，钻孔时必须保证孔向准确。 所有的帷幕灌浆孔均全孔测斜，在钻孔施工中采取可靠的防斜措施，发现钻孔偏斜超过规定要求时，及时采取纠偏，或采取其它经监理人批准的补救措施，当纠偏无效时，按照监理人的批示报废后，重新钻孔。 垂直或顶角小于5的帷幕灌浆孔，其孔底偏差值不得大于表7.10-2规定的数值：表7.10-2 帷幕孔孔底偏差值孔深（m）20304050最大允许偏差值（m）0.250.50.51.15 对顶角大于5和深

19、度大于60m的帷幕灌浆孔，其孔斜根据施工图纸要求或监理人的指示执行。7.10.3.5 钻孔保护施工图纸所示的所有钻孔，妥善保护，直到验收合格为止。7.10.4 灌浆7.10.4.1 一般要求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。7.10.4.2 施工方法 灌浆应按分序加密的原则进行。根据主坝坝基地质条件以及上游坝坡的稳定情况，设计帷幕灌浆孔孔距3.2m，排拒2.8m，共三排；转折点和与原帷幕线搭接的部位均为四排孔。灌浆先灌河槽段，后灌岸坡段和弯曲段。灌浆先灌上游排后灌下游排，最后灌中间排；对四排孔的位置先施工周边的孔，然后施工内排孔。每排应按分序、分段施工。分序施工，先施

20、工序孔，再施工序孔，后施工序孔。孔间加密的原则进行施工。帷幕灌浆采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆法进行灌注。 在灌浆过程中对I序孔进行轮灌，采用“少灌多复”的方法，待序孔灌浆结束后再施工序孔，第序孔灌浆结束后再进行第序孔。每次灌浆量以及灌浆次数根据灌浆试验确定。 灌浆方式采用循环式灌浆，最终的灌浆方法和灌浆工艺由灌浆试验确定。 各灌浆段灌浆时，射浆管管口距孔底小于50cm，射浆管的外径与钻孔孔径之差小于20mm。采用钻杆作射浆管时，使用平接头连接。 各灌浆段灌浆时，射浆管管口距孔底小于50cm，射浆管的外径与钻孔孔径之差小于20mm。采用钻杆作射浆管时，使用平接头连接。 浆液比级 选用

21、1：1：12、1：1：10、1：1：8、1：1：6、1：1：4、1：1：3(水泥：粘土：水)六个重量比级。 开灌浆液比级的大小对灌浆效果、灌浆成本和施工进度有着很大的影响，开灌浆液比过大将使大量稀浆流到设计帷幕以外很远，造成浪费；开灌浆液比过小将使裂隙过早被堵塞，使灌浆达不到理想效果。根据前期的灌浆试验确定合理的开灌浆液比级。 回浆返浓灌浆过程中，随时测量进浆和回浆比重，当回浆变浓时，换用与进浆相同比级的新浆进行灌注。若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。 回浆量控制灌浆过程中经常转动和上下活动灌浆管，且保持回浆量大于15L/min，防止灌浆管在孔内被浆液凝住，造成灌浆中断。 灌浆结

22、束待加深或钻孔结束待灌浆时，灌浆孔孔口妥加保护，严防污水、污物流入孔内。 采用自上而下分段灌浆法，灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌，孔口无涌水孔段，灌浆结束后可不待凝，可直接进行下一段钻灌作业。但在地质条件复杂地区则宜待凝，待凝时间根据地质条件和工程要求确定。7.10.4.3 灌浆压力灌浆压力按灌浆试验成果或监理人指示确定的灌浆方法和灌浆压力，灌浆压力尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段分段升压。7.10.4.4 施工过程观测 在施工平台的帷幕中心线上每隔20m左右设置一组观测标点，标点使用木桩或混凝土桩，灌浆期间每天观测12次，检测主坝是否发生横向水平位移。 竖向位移桩应与水

23、平位移桩结合，并同时进行观测，以便进行资料分析。在灌浆前至少应观测2次，在灌浆期间每天观测2次，检测主坝是否发生竖向位移。 在灌浆前后以及灌浆过程中对灌浆附近的测压管和浸润线管进行观测，观测频率为每2h左右观测一次，对各个时间段的数据进行分析，以检查灌浆效果。7.10.4.5 浆液变换原则； 在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比。 当某一比级浆液的注入量达300L以上或灌注时间达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级浆液灌注。 当注入率大于30L/min时，可根据情况越级变浓。7.10.4.6 灌浆结束标准 采用自上而下分段灌浆法

24、，在规定压力下，注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min，灌浆即可结束。 当长期达不到结束标准时，报请监理人共同研究处理措施。 灌浆结束标准严格按照相应技术规范及灌浆试验成果执行。7.10.4.7 灌浆孔封孔 每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，请监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔进行封孔。 帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”。 封孔材料选用水灰比为0.5：1的水泥浆，选用其他的封孔材料时经过讨论并经监理人批准。7.10.5 特殊情况处理措施 灌浆过程中，灌浆压力或注入量突然改变较大时，立即查明原因，采取措施处理。 在灌浆过程中出现灌浆中断、串孔、冒浆、

25、漏浆、孔口涌水、吸浆量大等情况时，按水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94的有关要求处理，并将处理方案报送监理人审批。 灌浆工作连续进行，因故中断尽早恢复灌浆，恢复灌浆时，使用开灌水灰比的浆液灌注，注入率与中断前相近可改用中断前水灰比的浆液灌注。恢复灌浆后，注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，报告监理人作为事故孔补孔灌浆处理。7.11 低温季节施工保证措施本工程施工期主要集中在枯水期进行施工，从招标文件中气象资料反映，施工区冬季干冷少雨，为了保证浆液温度，在低温季节施工采取以下措施：因水泥不得直接加热，在使用前将水泥转运入洞内预热。拌制水泥浆液前及停止拌制后用热水洗刷搅拌机。拌

26、制水泥浆液时，拌合用水温度不低于5。必要时施工制浆用水进行加热处理。水的加热温度不高于40，再加水泥进行均匀搅拌。所有的输水、输浆管路采用草帘包裹，确保浆液在输送过程中温度不至于损失过快。在灌浆开始前，施工人员对来浆进行温度检测，对温度达不到5以上的作为废浆处理。现场储浆搅拌桶搭设保温棚，棚内增加增温设施，灌浆过程中每个30min左右检测桶内浆液温度，确保施工过程中浆液温度保持在5以上。7.12 质量检查 帷幕灌浆效果检查以分析检查孔压水成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等进行综合评定。 压水试验检查在灌浆结束14天后进行，采取自上而下分段检查。 在灌浆结束后7天或监理工程师指

27、示的时间内，将钻孔、灌浆资料提交监理工程师，由监理工程师拟定检查孔的孔位。检查孔数量为灌浆孔总数的10%，一个单元工程内至少布置一个检查孔。 帷幕灌浆检查压水试验合格标准为透水率不大于5Lu。 帷幕灌浆的封孔质量逐孔进行检查。7.13 钻孔灌浆施工资料的提交7.13.1 钻孔灌浆施工措施计划的提交在灌浆作业开工前7天，根据灌浆试验成果以及招标文件技术条款的规定或监理人指示，提交一份钻孔和灌浆施工措施计划报送监理人审批，其内容包括： 钻孔和灌浆工程的施工平面布置图； 钻孔和灌浆的材料和设备； 钻孔和灌浆的程序和工艺； 钻孔和灌浆的质量保证措施； 钻孔和灌浆的施工人员配备； 施工进度计划等。7.13.2 施工记录和质量报表在施工过程中，提交钻孔和灌浆工程的各项施工记录和质量报表，其内容包括： 钻孔和灌浆工程各项目完成工程量和累计工程量； 灌浆工程原材料试验和质量检验成果； 钻孔岩芯取样试验成果；