高喷试验成果报告

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1、概况 2\o"CurrentDocument"2、 试验条件及技术指标要求 2\o"CurrentDocument"2.1试验条件 2\o"CurrentDocument"2.2技术要求 2\o"CurrentDocument"2.3试验方案 3\o"CurrentDocument"2.4设备选型与工艺的选用 33、 试验经过 53.1施工经过 5\o"CurrentDocument"3.2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 7\o"CurrentDocument"6、结论与建议 86.1结论 86.2建议 87、附表 91、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1.21X10-4cm/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<nx(10-6〜10-7)cm/s(1<n<10)

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）。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，钻孔直径屮130mm,钻深至高喷墙顶以下20cm，在孔内下屮108mm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，选用屮76mm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-6/81m“min1良好搅灌机WJG-100（高速）100L/min1良好

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屮130mm，钻深至高喷墙顶以下20cm，在孔内下屮108mm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，选用屮76mm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

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：K=0.366Q*lg(R/r)K= 0-h*S00公式中代号意义详见下图4-1所示。Q 向孔内注入的稳定注水量（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）r——钻孔半径（m）h——孔内水位至孔底距离（m）S——孔内水位至天然地下水位距离（m）其中：K 渗透系数（cm/s）图4-1根据实测数据计算渗透系数，墙体厚度按80cm考虑：K=2.62X10-7cm/s、K=9.9512X10-7cm/s、K=8.08X10-7cm/s。3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W0.5%。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、回浆密度每20〜30min测量记录一次，水压专人每分每秒时刻不停观察。出现压力突降或骤增，孔口回浆浓度或浆量异常等情况时，应及时处理。当进浆比重误差超过0.1时，应暂停喷浆作业，并应立即重新调整浆液水灰比，然后迅速恢复喷浆作业。在供浆正常情况下，孔口回浆密度变小，不能满足设计要求时，应加大进浆密度或进浆量。（3） 中断喷浆的处理（复喷）在高喷作业过程中，应保证供气、供水、供浆管路系统畅通、密封。喷射过程中应随时检查设备运行状况，做好各环节配合，避免中断。当遇有突然停电、高压水泵压力不够、浆泵的供浆量不足、孔口回浆异常等因素，会造成注浆中断。当恢复喷浆时，必须复喷0.5m长度，以保证板墙的连续性和可靠性。本工程孔深较大，需卸管，卸管后需将喷射管下放复喷，搭接长度大于0.2m。（4） 静压回灌在高喷施工中，有一句工程俗语“七分喷，三分灌”，可见回灌的重要性。喷射结束后，必须连续将回收利用的回浆（回浆不够时用新搅拌的浆液）回灌至孔内，直至孔内液面不下降为止。6、结论与建议6.1结论本次试验从2006年5月2日开始至2006年7月4日结束。在设计、质量监督、建设、监理单位的精心指导、大力协作下，项目部精心组织、严格按规范要求及监理指示，顺利完成试验各项任务，从注水试验结果来看，效果较为明显。本次试验证明：采用试验时选定的施工参数施工基本能达到拟定的技术指标要求。6.2建议鉴于检查孔钻孔取芯及注水试验结果，建议本工程高压旋喷灌浆防渗墙正式施工中采用以下参数：表4 建议采用的高压喷射灌浆的工艺参数水压力（Mpa）35〜40喷射管提升速度（cm/min）基岩8流量（L/min）75砂卵石层5空气压力（Mpa）0.7心墙8风量（m3/min）1.0喷射管旋转速度（r/min）6浆液压力（Mpa）0.1-0.5进浆密度（g/cm3）1.55〜1.65流量（L/min）70-80回浆密度（g/cm3）1.2〜1.3①孔距：1.2m;②高喷孔孔斜率＜0.5%；③防渗墙深入基岩lm。

7、附表附表1注水试验成果总表附表2注水试验原始数据一览表附表3造孔班报附表4钻孔柱状图附表5孔斜测量计算成果表附表6高喷灌浆记录表

附表1 注水试验成果总表（检1）检查孔内注水试验，测定成墙后地层渗透系数注水开始时间日、时、分2006年7月2日 9:06注水结束时间2006年7月2日 14:06选定计算数据时间2006年7月2日 14:06注水延续时间时、分5小时00分孔外水位高程m63.05孔内水位高程m87.96稳定注水量（Q）L/min0.35孔内水位至孔底距离（h°）m33.50影响半径（R）m0.40钻孔半径（r°）m0.038渗透系数（K）cm/s2.62*10-7备注” O.366*Q*lg(R/r0)K= 0 h0*S0

附表1 注水试验成果总表（检2）检查孔内注水试验，测定成墙后地层渗透系数注水开始时间日、时、分2006年7月4日 14:46注水结束时间2006年7月4日 18:46选定计算数据时间2006年7月4日 18:46注水延续时间时、分4小时00分孔外水位高程m63.98孔内水位高程m88.02稳定注水量（Q）L/min1.30孔内水位至孔底距离（h°）m33.90影响半径（R）m0.40钻孔半径（r°）m0.038渗透系数（K）cm/s9.95*10-7备注” O.366*Q*lg(R/r0)K= 0 h0*S0

附表1 注水试验成果总表（检3）检查孔内注水试验，测定成墙后地层渗透系数注水开始时间日、时、分2006年7月3日 7:11注水结束时间2006年7月3日 12:41选定计算数据时间2006年7月3日 12:41注水延续时间时、分5小时30分孔外水位高程m63.79孔内水位高程m88.01稳定注水量（Q）L/min1.05孔内水位至孔底距离（h°）m33.45影响半径（R）m0.40钻孔半径（r°）m0.038渗透系数（K）cm/s8.08*10-7备注” O.366*Q*lg(R/r0)K= 0 h0*S0

附表2 注水试验原始数据一览表(检1)试验时间延续时间井外水位井内水位注水量备注高程(m)高程(m)L/min7月2日9：06t=063.0587.96注水试验开始t=1min0.480t=2min0.465t=3min0.440t=4min0.432t=5min0.430t=10min0.420t=15min0.420t=20min0.420t=25min0.420t=30min0.420t=1h0.420t=1.5h0.390t=2h0.375t=2.5h0.350t=3h0.350t=3.5h0.350t=4h0.350t=4.5h0.3507