泄洪洞出口导墙帷幕灌浆试验方案

附件：11泄洪洞出口导墙及尾坎帷幕灌浆试验方案1、概述1.1工程概况泄洪洞出口导墙及尾坎从上游至下游编号为导①～导⒁，导墙建基面设计高程779.0m～832.0m，顶部设计高程851.5m，导墙内设有EL820m廊道、集水井和泵房结构，廊道断面为城门洞型，结构尺寸为3×3.5m。帷幕灌浆施工主要在导墙基础廊道内和尾坎顶面进行，根据设计技术要求，在灌浆全面施工前先进行帷幕灌浆生产性试验，以指导后期大范围的帷幕灌浆施工，根据本次灌浆试验成果及与监理、设计和业主共同明确的灌浆方式、方法、参数等展开后续帷幕灌浆施工。1.2工程地质工程区主要位于前震旦系会理群落雪组，设计建基面最低高程779.0m，横河向中部基岩面较平缓，岸坡基岩面陡峻，建基面及以下岩体主要为32lPt灰色厚层夹中厚层灰岩、大理岩与厚层白云岩，基岩卸荷带一般垂直深5m～10m，卸荷带岩体质量以Ⅲ级为主，卸荷带以下基岩质量以Ⅱ级为主。断层不发育，主要构造为裂隙，横河向和铅直向线密度为0.5条/m～1条/m左右，倾角约70°～85°。裂隙面一般平直粗糙，多微张或闭合，少数张开裂隙宽度2mm左右，多为硬性结构面，充填方解石和钙质等，少数充泥钙质。1.3编制依据（1）《乌东德水电站左岸导流隧洞工程合同文件》（合同编号：WDD/0045）；（2）《泄洪洞出口导墙防渗帷幕和排水布置图R1版（1/3）～（3/3）》（139E61-02-17W-16R1）；（3）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2012)；（4）《水利水电工程钻孔压水试验规程》DL/5331—2005。2、试验目的及试验工程量2.1试验目的（1）通过灌浆试验施工，改善岩体的力学性能，恢复其整体性，提高地基的抗渗性能，降低地基扬压力和地下水位；（2）验证岩层的可灌性，确定合理的灌浆方法、灌浆段长、灌浆压力、浆液配2比和变浆等灌浆施工技术参数。（3）测试岩体灌前、灌后相应透水率、波速变化，并检查灌浆效果，指导灌浆施工。2.2帷幕灌浆试验要求灌浆试验过程中抬动监测最大变形值（累计抬动）不超过200um，物探测试在帷幕灌浆结束14d后进行，声波检测合格标准为声波平均值比灌浆前提高3%，压水检查在帷幕灌浆结束14d后进行，合格标准为灌后基岩透水率小于3Lu。2.3帷幕灌浆试验工程量帷幕灌浆试验区选取在尾坎⑿～⒀坝块XDW-Ⅱ-135与XDW-Ⅰ-157之间，尾坎顶部高程825.0m，帷幕试验共包含21个帷幕灌浆孔，2个帷幕灌浆先导孔，2个物探测试孔和1个抬动观测孔，具体孔位布置见泄洪洞出口导墙及尾坎帷幕灌浆试验孔位平面布置图（附图1）。物探测试孔孔径为Ф76mm,孔深同相邻部位较浅帷幕灌浆孔深度；抬动观测孔孔径为Ф91mm,孔深按入基岩20m控制，具体工程量详见表2-1所示。表2-1帷幕灌浆试验工程量项目孔数（个）孔径（mm）工程量备注单位数量帷幕灌浆先导孔混凝土钻孔2Ф110m36.71基岩钻孔、灌浆Ф76m103.29镶铸孔口管Ф83套2帷幕灌浆孔混凝土钻孔21Ф91m541.07基岩钻孔、灌浆Ф56m860.89镶铸孔口管Ф73套21物探测试孔混凝土钻孔2Φ76m34.46基岩钻孔m95.54抬动观测孔混凝土钻孔1Φ91m28.5基岩钻孔m20抬动观测装置套1帷幕灌浆检查孔混凝土钻孔2～3Φ76m待定基岩钻孔m33、施工布置3.1施工供水、供电（1）施工供水从尾水851m平台供水管接引，采用DN100钢管铺设供水管至工作面附近，由DN100钢管每隔10m开设供水阀门引至各施工作业面。（2）施工供电从尾水851m平台系统电接引。3.2制供浆系统在泄洪洞出口导墙①坝块顶部建立临时集中制浆站供浆，占地面积约50m2，采用10×10cm方木，上铺设5cm厚木板搭设水泥堆放平台，水泥需用帆布遮盖并完善防水、防潮措施。站内布置高速制浆机、1m³储浆桶、输浆泵各1台，成品浆液采用DN50供浆钢管输送至各灌浆作业面，管路架设时应避免泄洪洞开挖作业等损坏供浆管道。制浆站具体布置见附图2《泄洪洞出口导墙及尾坎帷幕灌浆试验制浆站布置示意图》。3.3排水排污系统制浆站和灌浆作业面排污主要采取砖砌三级沉淀池分区、分级沉淀，沉淀池长、宽、高分别为3m*3m*1.2m，沉淀池之间采用钢管连接；施工部位废水、废浆收集至沉淀池内分级沉淀后集中抽排至附近江内。施工期间派专人定期对沉淀池进行清理、维护，以保证施工现场的文明整洁。施工废弃物经人工清理后集中用自卸车运至指定渣场处理。4、材料与制浆4.1水泥帷幕灌浆试验采用业主单位指定的高抗硫酸盐水泥，强度等级不低于42.5Mpa。细度模数要求通过80µm方孔筛的筛余量不大于5%，水泥保存和使用必须符合灌浆质量标准。灌浆用水泥应保持新鲜，严防受潮并缩短存放时间，水泥从出厂到使用时间不得超过3个月。4.2拌合用水灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水要求。4.3掺和料4一般采用纯水泥浆液，遇有特殊情况，为加速水泥浆液的凝结，可加入速凝剂和减水剂等外加剂。外加剂凡能溶于水的均应以水溶液状态加入，其最优掺量应通过试验确定。4.4制浆（1）各类浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度，纯水泥浆的搅拌时间，使用普通搅拌机时，应大于3min，使用高速搅拌机时，应大于30s。（2）集中制浆站宜制备水灰比0.5:1的水泥浆，输送浆液的流速宜为1.4～2.0m/s。各灌浆地点应测定来浆比重，调制好后方可使用。（3）浆液使用前应过筛，自制备至用完时间不超过4h，浆液温度需保持在5℃～40℃间，超过规定者予以舍弃。5、帷幕灌浆试验5.1施工程序（1）单元工程施工程序抬动观测孔钻孔、观测装置埋设→物探测试孔钻孔、取芯、测试、保护→先导孔钻孔、取芯、压水、灌浆、封孔→I、II、III序孔分序分段钻孔、压水、灌浆、封孔→质量检查孔分段钻孔、取芯、压水、灌浆、封孔→物探孔扫孔、灌后测试、封孔→抬动观测孔封孔→资料汇编、提交试验报告。（2）单孔施工程序第一段钻孔→冲孔→洗缝→简易压水试验→灌浆→埋设孔口管→待凝48h→第二段钻孔、洗缝、压水、灌浆→以下各段依次分段钻孔、洗缝、压水、灌浆→封孔→人工补封。5.2钻孔（1）帷幕灌浆试验布置为单排孔，孔距2.0m，先导孔深入防渗帷幕底线以下5m，帷幕灌浆孔遇断裂、溶蚀带等地质缺陷部位应根据实际情况按监理工程师指示加深或加密灌浆孔，特殊部位灌浆孔参数见《泄洪洞出口导墙防渗帷幕和排水布置图R1版（1/3）～（3/3）》。（2）帷幕灌浆试验孔的孔位应符合设计图纸要求，首先在灌浆试验部位根据孔位布置图，由测量队对孔位放出控制点，试验过程中根据控制点用钢卷尺测放出孔位。灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm，施工前孔位需统一放样并进行标示。（3）当帷幕灌浆孔与廊道进口房屋、结构边线、锚筋和监测仪器等相矛盾时，5可适当调整孔位，并保证灌浆孔与结构缝间距不小于0.5m。（4）所有钻孔应统一编号，并注明施工次序，按设计要求间距进行布置钻孔；帷幕灌浆所有钻孔分三序施工，钻孔和灌浆都必须按分序加密的原则进行；因故变更孔位时，应征得监理工程师和设计同意。（5）帷幕灌浆钻孔均采用地质钻机结合金刚石钻头回转钻进，孔深需满足设计要求。（6）开孔前应校核钻机方位，钻进时钻机必须安装平整稳固，确保钻孔角度和精度。（7）钻孔时应对孔内各种情况如混凝土、返水、失水、软弱夹层、断层、掉块等进行详细记录，作为分析钻孔及灌浆质量的依据。（8）先导孔和检查孔需保留岩芯，取芯按顺序进行编号、填牌、装箱、拍照，并进行岩芯描述和绘制钻孔柱状图。岩芯及重要事件的照片、影像资料等需妥善保存，直至移交业主单位。5.3钻孔冲洗和裂隙冲洗（1）帷幕灌浆裂隙冲洗、压水试验、灌浆需采用灌浆自动记录仪记录。（2）钻孔冲洗：每段钻孔结束后应及时对孔内岩粉、沉渣进行冲洗，冲洗至孔口回清水时止。（3）裂隙冲洗：采用压力水脉动冲洗，洗缝压力为相应灌浆段灌浆压力的80%，并不大于1MPa。裂隙冲洗至回水澄清时止，且不少于20min。（4）钻孔（段）裂隙冲洗后，该孔（段）应立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h者，应在灌浆前重新进行裂隙冲洗。5.4压水试验5.4.1压水试验是测定岩石渗透性最常用的一种渗透试验方法，压水试验目的：（1）了解岩石的渗透性，为灌浆作好材料准备。（2）根据渗透性和岩石的完整情况，选定不同的灌浆方法和灌浆段长。（3）对比透水率灌前、灌后变化情况，变化规律。（4）作为灌浆浆液水灰比选择以及灌后效果检查对比依据。（5）掌握单位注入量与岩层透水性的关系。5.4.2压水试验方式：帷幕灌浆孔各段作简易法压水试验；先导孔和检查孔各段作单点法压水试验。65.4.3压水试验方法：（1）简易法压水试验：压力为本段灌浆压力的80％，若该值大于1Mpa时，则采用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；失水、破碎带不压水，只测计失水流量。（2）单点法压水试验：压力为本段灌浆压力的80％，若该值大于1Mpa时，则采用1Mpa；压水试验结束标准：在设计稳定压力下，每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，压水试验即可结束。5.5抬动观测钻孔及抬动装置安装（1）抬动观测孔施工程序：抬动观测孔钻孔→钻孔冲洗及验深→内管安装→注入水灰比为0.5:1水泥浆锚固→24小时后下入外管→千分表安装→观测读数。（2）抬动观测钻孔深度为入基岩20m，孔径Φ91mm，单孔灌浆（含洗缝、压水）累计抬动变形值不得大于200μm，抬动观测装置具体布置详见长乌设枢（基-渗）通字[2014]第03号附图。（3）抬动观测孔钻孔完成并验收合格后，方可安装抬动观测装置。（4）抬动观测记录：派专人进行观测记录，每隔10min测记一次读数，若变形值上升速度较快（连续两次读数差≥40μm）时应根据现场实际情况加密测记读数；若变形值接近允许值时应及时通知灌浆人员采取降压处理，防止发生抬动变形破坏。当发生抬动变形值超标时，应立即停止施工，及时通知现场监理工程师和质检人员商定下步施工措施。（5）灌浆工作结束后，抬动观测孔应按要求进行封孔。5.6帷幕灌浆试验方式、段长和压力控制5.6.1灌浆试验方式帷幕灌浆试验孔序分三序进行，先导孔需提前施工，各孔第一段采用“常规阻塞灌浆法”灌注，阻塞器应阻塞在基岩面与混凝土交界处，第一段钻灌结束后向孔内注入0.5:1水泥浓浆镶铸孔口管，孔口管长度一般为入岩2m，斜坡部位孔口管入岩长度为3m。孔口管镶铸待凝48h后，第2段及以下各段均采用“小口径钻孔，孔口封闭，自上而下分段孔内循环法”灌浆。5.6.2灌浆试验段长和压力控制：（1）帷幕灌浆试验第1段长为2m（或3m,与孔口管入岩长度一致），第2段长为73m，第3段及以下各段长为5m；孔底段可适当调整，但最大段长不得大于7m。具体段长和灌浆压力详见表5-1所示。表5-1帷幕灌浆试验段长和压力项目段次1234…终孔段备注段长（m）2.03.05.05.05.0＜7XDW-I-1~XDW-Ⅲ-168压力（MPa）0.70~1.002.003.004.004.004.00段长（m）2.03.05.05.05.0＜7XDW-I-169~XDW-II-183压力（MPa）0.70~1.002.002.002.002.002.00（2）灌浆时孔口压力应尽快达到设计压力值，但注入率较大的孔段应限流分级升压，注入率和灌浆压力对应关系见表5-2所示。表5-2注入率和灌浆压力对应关系表注入率（L/min）＞5050～3030～15＜15灌浆压力(MPa)00.4P0.7P1p说明：P为设计灌浆压力值。（3）灌浆试验过程中应根据监理工程师的书面通知和岩体的可灌性进行必要的升压试验，以增强帷幕灌浆效果。灌浆及升压试验过程中应密切监视抬动变形情况，防止灌浆产生有害变形和对结构安全造成影响，最大变形值（累计抬动）不得超过200um。（4）为了观测在裂隙冲洗、压水试验、灌浆等过程中可能引起的岩体变形，在上述施工过程中须派专人进