大坝基础灌浆试验方案

REPUBLICOFTHESUDANPRESIDENCYOFTHEREPUBLICDAMIMPLEMENTATIONUNITDAMCOMPLEXofUPPERATBARAPROJECT(DCUAP)ConstructionMethodStatementNo.74forImplementationGroutingTestforC1-B(Rev.-)FORCONTRACTC1-BCWE-CTGCCWE-CTGCJointventureJanuary2012目录1试验目的 12试验原材料 13浆液配比试验 24灌浆试验布置安排 34.1现场试验的要求 34.2试验区的选择 34.3试验区灌浆孔位布置 34.4试验区预计工程量 44.5试验工期计划 54.6临建布置 55灌浆施工方法 65.1施工流程 65.2.预埋管 65.3安装抬动监测装置 75.4钻孔技术参数 75.5钻孔施工 85.6钻孔冲洗和压水试验 95.7灌浆 96灌浆质量检查 127试验成果资料整理提交 137.1试验成果资料 137.2岩芯实物及照片 138灌浆试验资源配置 138.1人力资源配置 138.2施工设备配置 149安全施工和环境保护 149.1安全生产 149.2环境保护 1410附件 141试验目的通过钻孔取芯，对灌浆区段地质情况、地层变化、裂隙,裂缝的发育进行分析，判断。通过钻孔冲洗，压水试验了解地层裂缝充填物以及透水情况。对灌浆使用的机械设备，检测仪表、仪器（传感器、压力表）等性能指标，技术参数，精确度进行检测和调试。对试验资料进行全面分析，以期取得最佳的方案、最佳的工艺、最佳的参数等，指导规范后续的灌浆施工。2试验原材料对用于灌浆试验的主要原材料，水泥、膨润土、添加剂等，其各项性能指标必须满足设计要求。所有材料在使用前必须得到工程师的批准或认可。2.1水泥所用水泥的细度应满足要求，比表面积不小于4000cm2/g(ASTMC204)，水泥颗粒通过No200(0.075mm)标准筛的筛余量为0。水泥应保持新鲜，不使用受潮、结块水泥，水泥性能符合相关标准。根据我方报送的RFAB/0169A，灌浆水泥为新加坡EnGro公司生产的BlastFurnanceCementCEMIII/A。2.2水水中悬浮胶体颗粒不超过百万分之两千（2000ppm），悬浮物颗粒应小于水泥颗粒。水应没有腐蚀性，氯化物含量应小于50mg/l，硫酸盐含量应小于100mg/L。用于制备浆液的水温不应超过25℃2.3外加剂根据情况可在浆液中添加适宜的PCA-I型超塑化剂，以改善浆液的性能，如强度、粘度、密度、析水率、凝结时间等。PCA-I型超塑化剂的材质报批见FRAB/064A。2.4膨润土浆液中掺加的膨润土等性能应符合美国石油学会（API）标准。根据我方报送的RFAB/0062A，膨润土为印度泥浆和化学品公司生产的SUPERGEL102。膨润土的参数见表2-1。表2-1膨润土性能参数表TypeSodiumMontmorilloniteWetscreenanalysisresidueonU.S.StandardSieveNo.200(0.075mm)max.2.5%,average1.5%Moisturemax.13%,average1.5%FanReadingmin.30at600rpmYieldPointmax.3xplasticviscosityFiltratemaximum13.5ccLiquidlimitnotlessthan350,average360to400Plasticlimitnotlessthan28,averageabove28ColourbrownSpecificGravity2.712.5砂在高裂隙或破碎岩石区域内，可能需要砂浆灌注。用砂应具有以下等级：美国标准筛目方孔筛开口通过的百分数（按重量计算）No.1000.150mm50-100No.2000.075mm0-50砂不应包括超过3%的平面或针状颗粒，此颗粒的最大值不超过最小尺寸的4倍。灌浆砂为人工骨料加工系统生产的砂在剔除0.3mm以上的颗粒。3浆液配比试验灌浆采用稳定性浆液。浆液配比试验由工地实验室进行，通过对不同配比的浆液进行测试检验和数据对比、分析确定最佳浆液配合比。配合比试验完成后提交浆液试验报告。拟采用的浆液种类和配比应得到工程师的批准或认可。试验报告应包括以下资料数据：浆液的水灰比浆液膨润土、外加剂的含量（%）浆液的密度（g/m3）浆液的流动性（S）析水率（%）塑性粘度（mPas）初凝与终凝时间浆液结石在不同龄期的抗压强度拟进行以下不同配比的浆液试验以确定最适宜的浆液配方，具体见表3-1。表3-1浆液试验配比表水灰比（W/C）膨润土掺量（%）外加剂掺量（%）主要参数范围比重(g/cm3)粘度（S）析水率（%）2:10～20～11.27～1.3228～29/1:10～20～11.50～1.5529～42≤50.8：10～20～11.59～1.64≤50.6：10～20～11.71～1.77≤50.5：10～20～11.80～1.86≤5注：原苏丹麦罗维电站浆液配比膨润土为1.5%。4灌浆试验布置安排4.1现场试验的要求现场灌浆试验过程中，应根据实际的地质条件和施工中所遇到的不同情况，适当地调整各项施工参数和技术措施。试验过程中对钻孔方法、冲洗时间、钻速选择，孔位孔向，回次进尺、钻孔倾角，浆液配比，灌浆压力、注入量，注入率、灌浆耗时、结束标准等应进行真实、详尽的记录，根据所取得资料成果进行综合统计、分析和对比、以期求得最佳的施工技术参数，包括灌浆压力、灌浆材料、浆液配比、孔深、孔距、与浆液变换标准等。试验完成后及时向工程师提交试验报告，根据试验成果和工程师的指示确定主体工体钻孔和灌浆的方案。4.2试验区的选择根据现场实际情况，如枢纽建筑物的布置和地质条件等，选择有代表性的地段作为灌浆试验区。本标段灌浆试验区选在溢流坝段灌浆廊道内，初步暂定在上游廊道9轴线～8轴线之间的长度为13.25m的范围内，具体位置视现场条件确定；若工程师对试验区的位置和范围另有指示，将按照工程师的指令执行。4.3试验区灌浆孔位布置试验区孔位布置见4-1试验段孔位布置图。详细孔位布置见附件1溢洪道灌浆试验孔位图。4-1试验段孔位布置示意图帷幕孔位单排布置，共计8个孔，A序孔（Ⅰ）2个，B序孔（Ⅱ）2个，C序孔（Ⅲ）4个，孔距2m。试验将按照分序逐渐加密的原则进行，先进行A序孔，在进行B序孔，最后C序孔固结孔2排，共计16个孔，孔距2m。固结灌浆分2序进行，先施工Ⅰ序孔（单号），再施工Ⅱ序孔（双号）。取芯检查孔2个，孔深约为55m。检查孔孔位及其他技术参数，待试验完成后，结合成果资料分析后再确定，并报工程师批准。4.4试验区预计工程量试验区工程量见表4-1。表4-1预计试验区工程量表工作内容排数孔数孔距（m）孔深（m）工程量（m）备注固结灌浆2162696帷幕灌浆（取芯）12250100帷幕灌浆（不取芯）6241.5249检查孔1260120合计265654.5试验工期计划在灌浆试验工作面提供前，我们计划先行进行原材料检验、灌浆浆液的配比试验和一些可以提前做的临建等工作，为现场试验做好各种准备。当灌浆试验工作面具备工作条件能满足试验要求时，立即启动现场灌浆试验工作。初步计划用11天的时间完成灌浆试验。具体的时间安排见表4-2：现场灌浆试验工期计划表。表4-2现场灌浆试验工期计划表工作内容工程量（m）计划时间（d）日完成量（m）备注固结灌浆96248帷幕灌浆（取芯）100425帷幕灌浆（不取芯）249550检查孔120522合计565164.6临建布置在灌浆试验区附件合适地点布置现场办公室、临时库房、简易修配车间。建立简易水泥库房，库房应有好的防雨防潮措施。建立制浆站以及送浆管道等设施以满足试验施工要求。在廊道内设置排污池，废水及废浆排至坑内，过滤沉淀，清水可回收利用，固体废弃物装入编织袋运到廊道外，装车运至规定的废弃场。5灌浆施工方法5.1施工流程灌浆施工流程图见图5-1。下设预埋管抬动观测孔安装下设预埋管抬动观测孔安装就位钻孔钻至设计孔深封孔钻孔冲洗压水试验浆液制备灌浆（帷幕孔自下而上分段灌浆）钻孔测斜孔位确认若需要图5-1灌浆施工流程图5.2.预埋管当钻孔需穿过混凝土时，为避免对钢筋混凝土的损害，可在混凝土浇筑前埋设预埋管。预埋管的埋设位置要符合设计钻孔位置要求。5.2.1预埋管材料预埋管采用内径φ89mm的低碳钢管，其质量和性能应满足要求，并得到工程师的认可。5.2.2埋管的技术要求；（1）孔位偏差不大于20cm。（2）预埋管的方位和倾角根据钢筋位置需要进行调整时，应征得监理工程师的同意。（3）预埋管按要求下入采用铁丝固定牢靠，防止在混凝土浇筑过程中移位。（4）预埋管在埋设中，若遇到支撑筋可及时和现场浇筑人员联系，适当移动支撑钢筋，以满足规定要求。（5）预埋管下设后，应进行校核，检查预埋管角度以及孔位是否符合要求。（6）技术人员及时填写埋设记录，并根据现场埋设的实际情况画出简图。图5-2基础抬动装置示意图5.3安装抬动监测装置图5-2基础抬动装置示意图为了防止在灌浆过程中由于压力过大或其它原因造成地表抬动，在混凝土盖板比较薄，且灌浆要求压力大的情况下，一般应安装抬动观测装置，其结构和安装形式见图5-2。灌浆作业时，特别是上部浅层岩体灌浆过程中，必须加强对灌浆过程的控制和抬动变形监测工作，同时，亦应加强对盖板混凝土和周边岩体巡视，发现混凝土裂缝或有其他抬动破坏征兆时，应立即停止灌浆施工，并及时报告工程师，待查明原因后另行处理。考虑到该试验区混凝土厚达4-8m。且灌浆压力不大，我们建议不安装抬动观察装置。若工程师另有指示，将按照工程师的指令执行。5.4钻孔技术参数固结灌浆孔钻孔参考技术参数：孔距：2.0m；孔位偏差：不大于20cm；孔径：不小于φ46mm。孔深：深入岩石5.0m，最大孔深不超过10m.帷幕灌浆孔钻孔参考技术参数钻孔孔距：2m；孔位偏差：不大于20cm；灌浆孔径：孔径不小于φ56mm；灌浆孔孔深：入岩40m；勘探孔（Ⅰ序孔）孔径：不小于φ76mm；勘探孔孔深：50m；钻孔角度：以预埋管的方位和倾角为准，方向偏差应控制在2°以内。5.5钻孔施工5.5.1固结灌浆孔钻孔固结灌浆孔利用预埋管穿透混凝土，固结灌浆孔不取岩芯。固结灌浆钻孔采用轻型ZQS-100D型电动潜孔钻机或XY-2型回转式钻机，配备Φ65mm风动潜孔锤钻孔，钻孔深度为入岩5m,钻孔直径φ65-φ70mm。5.5.2帷幕灌浆孔（非取芯）的钻孔帷幕灌浆孔利用预埋管穿透混凝土，非取芯的帷幕灌浆孔的钻孔采用XY-2型回转式钻机。配备Φ65mm风动潜孔锤钻孔，钻孔直径φ65-φ70mm，孔深入岩40m。5.5.3勘探孔的钻孔帷幕灌浆勘探孔（先导孔）要求进行取芯钻孔。钻孔采用XY-2型回转钻机，φ75mm金刚石钻头三管取芯钻具，钻孔直径φ76mm。为确保岩芯质量和岩芯采取率，在钻进过程中，将安排有经验的操作手操作钻机。根据地层情况，合理使用和调整技术参数，最大回次进尺控制在3.0m。保证在坚硬岩石的取芯率至少为95％，在风化或破碎岩石或其他地层取芯率至少为80％。所取岩芯按先后顺序，填写岩芯牌，装入按规定预制的岩芯箱内，统一编号，明确标识，妥为保管。岩芯箱采用木板制作，长度1.1m,有5个独立间隔，可存储5m长的岩石钻芯。岩芯箱应反映钻孔桩号、高程、开钻时间和结束时间等。钻孔完成后10天内提交岩芯彩色照片（一式三份）给工程师。岩芯的描述工作由有经验的地质工程师进行，填写钻孔技术日志，绘制岩芯柱状图，并在钻孔完成后24h内向工程师提交钻孔技术日志。5.5.4孔斜的预防钻孔过程中应作好预防孔斜的工作以保证孔向的准确。预防孔斜要做好以下工作：（1）认真做好机械的就位安装，工作钻机应平稳、牢固、不能有晃动、摇摆，有条件的话钻机应镶铸地锚。（2）开孔时要校正钻机，使钻机立轴中心对正孔位。（3）采用合理的钻进技术参数，开孔时钻速不宜过快，压力不宜过大。（4）采用刚性好、长而直的岩芯管。弯曲、变形的钻杆不得使用；钻孔测斜使用KXP-1S型钻孔测斜仪，在使用前应对仪器进行校准。仪器应由专门的技术人员操作。钻孔结束并经检查后，孔口应覆盖。5.6钻孔冲洗和压水试验5.6.1钻孔冲洗钻孔工作完成后，应对钻孔进行冲洗，直至孔口回水返清后冲洗结束。5.6.2压水试验固结灌浆前压水试验数量不少于总孔数的5%，可采用简易压水试验方法（Simplifiedwatertest），根据试段长度可将整个孔段作为一个试段进行。压水试验压力为设计最大灌浆压力的80%，最大不易超过1MPa。帷幕灌浆勘探孔的压水试验采用吕荣试验（三级压力五个阶段的五点法）进行，初步定为：2bar、5bar、10bar、5bar、2bar。压水试验段长一般为5m。压水试验使用的压力计和流量计在使用前应对其进行校准和检验。压水试验的稳定标准为：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，计算透水率q值。5.7灌浆5.7.1灌浆方法灌浆采用3SNS型注浆泵进行。固结灌浆采用孔口卡塞，全孔一次性灌浆的方法。帷幕灌浆孔采用自下而上、分段卡塞灌浆的方法，灌浆段长一般为5m。灌浆方法的改变、灌浆段长的增减，以监理工程师的指示为准。5.7.2浆液制备根据合同文件的要求，灌浆浆液宜采用稳定性浆液。制浆采用XL-2型旋流式高速制浆机，其转速不低于1500r/min。水泥-膨润土灌浆稳定浆液的制备应按以下进行：第一步：按比例将膨润土与水加入高速搅拌机中搅拌，然后转到低速搅拌罐中连续的搅拌。第二步：按比例将膨润土泥浆转到另一个高速搅拌机，然后加入水泥和水，搅拌时间持续至少2分钟。膨润土泥浆的搅拌机不可与水泥浆搅拌机混同使用。5.7.3浆液配比浆液配比以及其各项性能指标与技术参数，按照实验室提供、并经过工程师批准认可的配比实施。固结灌浆拟采用水灰比1：1（W:C=1:1）的浆液进行灌注。帷幕灌浆所使用的浆液应根据地质条件和压水试验结果来选定。根据经验，建议开灌浆液使用水灰比为1：1（W:C=1:1）的浆液，根据实际灌浆情况浆液逐级变浓至0.8：1、0.6：1直至灌浆结束。在实施灌浆试验过程中，要随时抽测浆液的温度、粘度、比重。5.7.4浆液质量控制浆液的制备拟采用集中制浆的方法，由集中制浆站将按规定要求制好的浆液，经输浆管路送至灌浆施工点。在施工现场用泥浆测试仪器，定时对浆液的黏度、比重和温度进行检测，灌浆施工全过程，浆液的有关控制指标必须符合规定要求。由于苏丹气候非常炎热，在浆液搅拌、输送、使用过程中一定要采取措施，如搭设遮阳棚，调整灌浆作业时间等。5.7.5灌浆压力试验阶段，固结灌浆压力拟暂定为0.3MPa。帷幕灌浆暂定的灌浆压力见表5.7-2。但在工程师有指示时，应按其意见执行。表5.7-2帷幕灌浆压力参考值表（Mpa）孔深（m）0～55～1010～1515～2020～2525～3030～35压力（MPa）0.20.30.50.60.70.80.9孔深（m）35～4040～4545～5050～5555～6060～65压力（MPa）1.01.11.21.31.51.6注：表中灌浆压力系孔口进浆管压力。灌浆应尽快达到设计压力，但在注入率较大时应采用分级升压方式逐级升压至设计灌浆压力。灌浆过程中应对地层抬动进行观测，如抬动变形值上升较快或已接近允许值时，应立即降低压力灌注，并密切注意抬动变形值的变化。灌浆压力以孔口进浆压力为准。5.7.6变浆标准当灌浆压力保持不变，注入率逐渐减少时，或注入率保持不变灌浆压力持续升高时不得改变水灰比。当某一级水灰比浆液注入量已达300L以上，或持续灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无明显改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比灌注。当注入率大于30L/min时，根据具体情况越级变浓。具体的浆液变换标准将根据设计要求或监理工程师指示为准。5.7.7特殊情况的处理1）在钻进中，发现孔内掉块、埋钻，不能继续钻进的情况，即停止钻进，在钻孔记录上注明孔深的具体位置，对该段进行灌浆处理，待凝一定时间后，重新恢复钻孔。2）灌浆中发现地表冒浆、漏浆时应及时查找渗漏点，适当减小灌浆压力或限制注浆量，对漏浆比较大的情况，用棉纱、碎布对裂缝进行人工堵漏，降低灌浆压力或稍做待凝，随后逐渐升压，继续灌注。3）灌浆过程中，当发生灌浆压力突然升或突降、吸浆量突然递增或递减等异常现象时，应立即查明原因，采用相应措施妥善处理，并作好详细记录，必要时申报工程师等有关单位研究处理。4）钻灌过程中发现串通时，应查明串通部位和串通量，并在串通部位上方0.5～1m处将串通孔阻塞住，灌浆孔灌浆结束并待凝12h后，再进行串通孔的扫孔、冲洗、钻进及灌浆。5）对孔口有涌水的孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可按下述方法进行处理：(1)缩短灌浆段长；(2)相应提高灌浆压力，按设计灌浆压力+涌水压力作为实际灌浆压力控制；(3)在设计灌浆压力下适当延长灌浆结束时间；(4)有涌水孔段计算透水率时应计入涌水压力。6）灌浆工作必须连续进行，因故中断应尽早恢复灌浆。恢复灌浆时，使用开灌水灰比的浆液灌注，如注入率与中断前相近，可改用中断前水灰比的浆液灌注；如恢复灌浆后，注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施7）帷幕灌浆孔底段单位注入量大于50kg/m时,可请示工程师是否需对灌浆孔进行加深处理。8）当灌浆段注入量大难以结束时，可采用低压、浓浆、限流、限量和间歇灌浆等方法处理。5.7.8结束标准固结灌浆结束标准：在最大设计灌浆压力下，灌浆段在10分钟内的吸浆量不大于30L，可结束灌浆。帷幕灌浆结束标准：在最大设计灌浆压力下，在两个连续5分钟之内，注入率不大于2L/min,灌浆即可结束。5.7.9封孔所有灌浆孔的封孔均采用孔口卡塞、压力封孔的方法进行。在最后一段灌浆结束后,改用0.5:1的浆液作封孔灌浆；对于封孔灌浆后因浆液凝固沉淀而导致孔上部空余部分，再用人工填捣干稠砂浆进行封填。5.7.10灌浆过程控制所有灌浆过程（包括压水试验），使用灌浆记录仪即灌浆数据自动采集与处理系统，对灌浆压力、流量、间隔时间等参数进行全程监控。试验段所有的灌浆记录的数据均由计算机采集、记录、计算、储存和打印。6灌浆质量检查灌浆质量的检查以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析进行综合评定。6.1固结灌浆质量检查固结灌浆检查孔压水试验在灌浆结束7天后进行，可采用简易压水试验（Simplifiedwatertest）的方法。固结灌