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1、海 南 省 万 泉 河红 岭 水 利 枢 纽 大 坝 基 础 防 渗 处 理 工 程（帷幕灌浆试验）施 工 方 案批准： 审核： 编写： 中国水电基础局有限公司红岭水库项目经理部2009 年 10 月 20 日 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 1 页 1 编制依据1.1 海南省万泉河红岭水利枢纽大坝基础防渗处理工程设计参考资料；1.2 本工程施工采用的现行国家及行业标准、规程和规范； 1.3 中国水电基础局有限公司企业技术标准；2 工程概述万泉河红岭水利枢纽大坝基础防渗处理工程主要包括以下项目：（1）碾压混凝土重力坝主坝基础灌浆，包括帷幕灌浆、固结灌浆、坝基接触灌浆及坝基排水孔钻孔
2、；（2）右岸分区土石坝副坝基础灌浆，包括混凝土压浆板浇注、固结灌浆、帷幕灌浆；（3）渠首电站和坝后电站基础灌浆，包括固结灌浆、坝基接触灌浆。由于大坝覆盖层还并未进行开挖，为保证开挖后能够全面展开施工，经业主和设计批示可提前在覆盖层上进行灌浆试验。选取试验区在副坝桩号为1+346.241+362.24，1+405.731+421.73。其中 1+346.241+362.24 处在 F9 断层带。3 地质条件3.1 工程地质条件副坝座落在右岸，右岸山体不完整连续，存在两低矮垭口，垭口最低高程在 zk72 钻孔附近，为 124.34m，沿线山顶高程在 165.6m182.7m，沿线山体地形较缓，坡度
3、约1020，植被发育，坝轴线基本由各山顶连接起来。第四系残坡积层（Q 4edl）主要分布于整个坝段，由碎石土、粉质粘土组成，可塑硬塑状，结构较松散，野外标准贯入试验 N=925 击，厚约 1.0m4.9m。基岩为中生代第二期（ 5B）混合花岗岩、黑云母变粒岩，分布于整个副坝区，脉岩主要为闪长（玢）岩，整个坝址均见有零星出露。基岩岩体垂直风化分带明显，全、强、弱、微风化带均有分布，而且花岗岩地区特有的风化现象球状风化、槽状风化亦有表现。据地面地质测绘、钻探、物探等成果资料，F8、F9、F10 断层通过副坝，产状为 270-285/NE65-75，系逆平移断层，宽度为 8.0-15.0 m，断层主
4、要由构造角砾岩、断层泥等组成，泥质、钙质胶结，并有高岭土化、绿泥石化现象，失水易干裂，见倾角 60-80裂隙 极 发 育 。 岩体风化较深，全风化层厚度 2.10m 20.40m，强风化层厚度 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 2 页 1.70m17.30m，断层带附近全强风化深达 35m。3.2 水文地质条件 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 3 页 区内地下水主要为第四系松散堆积层中的孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型，以基岩裂隙水为主，其动态受大气降水而变化，向万泉河及冲沟中排泄。第四系孔隙潜水：主要埋藏于河床漫滩砂卵砾石层中。漫滩砂卵砾石层，渗透系数K=3.42102 7
5、.7710 3 cm/s，属强中等透水层，但该层在坝址分布厚度较薄，含水不丰。漫滩地下水位与河水位关系密切，随河水涨落而变化，其水位基本上与河水位一致；河床地下水位与河水位一致。根据经室内试验和野外钻孔注水试验，左右岸第四系残坡积层渗透系数为 1.6010-4cm/s 2.3010-5cm/s，属于弱透水微透水。基岩裂隙水：主要埋藏于混合花岗岩、黑云母变粒岩中。通常情况下，基岩透水性随裂隙的发育程度和风化程度不同而异。全风化为土状，经室内试验和野外注水试验，其透水性微弱，渗透系数 K=1.6010-4cm/s2.3010 -5cm/s；一般两岸强风化岩体裂隙发育，采用注水试验，试验结果表明，渗
6、透系数 K=1.710-45.7310 -3cm/s，属中等透水层；弱风化岩体透水率以 q=1 5Lu 为主，新鲜岩体透水率以 q1Lu 为主，属弱微透水层。4 试验区施工临建布置帷幕灌浆试验区在副坝桩号为 1+346.241+362.24，1+405.731+421.73 。4.1 供水系统根据现场情况，拟在试验区下游 100m 左右一低洼地作为取水点，配备 1 台 7.5kW潜水泵，向水泥制浆站供水。每班（12 小时）安排 1 人负责供水和管路维护。4.2 供电系统业主计划在大坝桩号约 0+010 和 0+800 上游开挖线外分别布置 2000KW 变压器、1200KW 变压器，提供施工用
7、电，由于短时间无法架设完毕。经业主与供电局协调决定帷幕灌浆试验区用电采用农用线路在大坝桩号约 1+170 下游开挖线外架设一 200KW 变压器，提供试验区施工使用，亦可做以后施工使用。4.3 供浆系统考虑到本工程帷幕灌浆试验施工工程量较小，拟在试验区附近选一高地经平整后做一临时水泥制浆站供试验施工使用。4.4 施工平台考虑到在覆盖层施工，钻孔过程中地层遇水造成场面泥泞，基于文明施工和施工方便 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 4 页 考虑，在帷幕轴线上做一宽 4m 厚 10cm 混凝土简易平台，同时方便钻机固定。5 帷幕灌浆试验5.1 灌浆试验试验目的为了提高大坝基础渗透稳定，寻求
8、适合本区工程地质条件的合理的灌浆参数和有效的灌浆工艺，保证和提高帷幕灌浆的质量，先进行灌浆试验。具体试验目的为：A 通过帷幕灌浆试验，进一步复核坝基的渗漏性；B 确定孔距、排距、灌浆工艺、灌浆压力、灌浆段长、结束标准等灌浆参数；C 确定灌浆材料的质量及优质浆的容重比例；D 分序确定每米灌浆材料用量及最佳材料的配比；E 灌浆试验后提出最佳排距、孔距、水灰比及分类分段的最佳压力值范围；F 提出灌浆过程中特殊情况处理的具体措施。5.2 灌浆部位及布置方式本着选择具有代表性地质情况的地段，按照设计批示，选定帷幕灌浆试验区两个区域，布置在副坝桩号分别为 1+346.241+362.24， 1+405.7
9、31+421.73，直接布置在帷幕灌浆轴线上，作为防渗帷幕的一部分，从而可以节省防渗帷幕的工程量。试验一区桩号 1+346.241+362.24 处在 F9 断层带，主帷幕孔位 2 排，孔距 2m，排距为 1.5m；试验二区桩号 1+405.731+421.73 为单排孔，孔距 2.0m。帷幕灌浆孔孔向均为铅直孔。具体布置情况详见下面帷幕灌浆孔布置图 1：图 1 帷幕灌浆孔布置图 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 5 页 5.3 帷幕深度 按照帷幕防渗灌浆施工技术要求，本工程的帷幕孔深度确定标准：（1）坝高在 70m 以上的岩体相对隔水层的透水率（q ）设计值为 1Lu，坝高在 70
10、m以下的岩体相对隔水层的透水率（q）设计值为 3Lu，副坝岩体相对隔水层的透水率（q）设计值为 3Lu；（2）帷幕孔深入基岩相对不透水岩体顶板以下至少 5m；（3）当坝基下相对隔水层埋藏较深时，帷幕深度应满足 Hh/3+C，其中 h 为幕前水深（主帷幕为上游幕前水深，封闭帷幕为下游幕前水深） ，C 为常数，取值为 5m；（4）灌浆孔终孔段注入量 C20kg/m，否则予以加深；（5）钻孔过程中要经常注意断层和大裂隙，如在设计孔底处遇有断层时，应继续钻进穿过断层带 1m 后停止；本试验区按照帷幕灌浆施工图设计的帷幕底线进行施工，如遇特殊情况原则上遵从上述五条确定标准，并与现场设计代表及监理协商进行
11、施工。5.4 覆盖层施工工艺本工工程设计要求清除全风化覆盖层至基岩（强风化面）后浇筑 1.5m 厚的砼盖板绕后进行灌浆。考虑到施工条件限制，经与设计协商同意试验区的帷幕灌浆直接在覆盖层上进行。覆盖层施工工序如下：（1）钻孔采用 XY-2 型钻机，开孔直径为 110金刚石钻头钻覆盖层，然后改用 89的金刚石钻头钻基岩，钻孔深入基岩 1m 后，改用小口径金刚石钻头继续钻基岩 1m。确保钻基岩深度为 2m。根据地质资料显示，全分化覆盖层原岩颜色全部改变，光泽消失，组织结构基本破坏，矿物成分基本风化蚀变，以粘土矿物为主，岩石呈土状。在钻孔过程中，根据钻孔地质情况，水钻可结合干钻进行。干钻可使孔内的土全
12、部取出孔外，减少孔内风化物的颗粒。（2）钻孔冲洗钻孔结束后，对基岩进行钻孔冲洗，使孔内的沉淀冲出孔外，保证孔底沉淀不大于20cm，孔冲洗结束后，利用钻机配合灌浆塞，卡塞进行简易压水，裂隙冲洗结合简易压水同时进行，对钻孔继续冲洗并检验地层的透水率。（3） 灌浆 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 6 页 按照帷幕灌浆试验中的灌浆要求对第 1 段基岩进行正常灌浆。（4） 灌注孔口管灌浆结束后，利用注浆管向孔内注入 0.5:1 的浓水泥浆，将稀浆全部排出孔外，再向孔内注入干水泥，进行人工搅拌，使浓水泥浆的浓度更浓。将直径为 89的无缝钢管徐徐下入到入基岩 1m 处，孔口管露出地面 1020，
13、并用浓水泥浆围在孔口管外侧，以使孔口管镶筑更牢固，在孔口管待凝 24 小时后，再进行钻孔灌浆。每根无缝钢管长 6 米，若覆盖层及入岩 1m 后的总深度大于 6m，则需要将无缝钢管焊接起来。首先在地面，将长 1520的直径为 108的钢管作为套管套在无缝钢管的一端，采用水平尺使套管与无缝钢管在一条水平线上，然后焊接牢固。待钻机终孔后，确定灌注孔口管的长度，再截取合适长度的无缝钢管，在孔口进行焊接。由于灌注孔口管时，孔内充满浓水泥浆，在待凝 24 小时后，浓水泥浆已凝结成的水泥结石，再进行下一段钻孔灌浆前首先对水泥结石进行扫（钻）孔。灌注孔口管不包括孔口管段的钻孔及灌浆。5.5 施工工艺流程 按照
14、先一序，后二序，再三序进行加密灌浆施工，根据此工程的技术要求和地层情况帷幕灌浆试验拟采用孔口封闭，孔内循环，自上而下分段灌浆方法。施工工艺见图 1 施工工艺流程图。1）钻孔帷幕灌浆孔的孔径一般多为 59mm 或 75mm，在保证灌浆质量的前提下，一般宜优先采用小口径钻孔。帷幕灌浆孔孔径不得小于 46mm；检查孔终孔直径不应小于76mm。测量放线对正孔位后，开始钻进，选用 XY-2 型钻机钻孔，清水冲洗。在较完整的岩石中，采用的技术参数见表 1：表 1 钻进技术参数钻进方法 钻孔压力 转速(r/min) 泵量(L/min)金刚石钻进 815 kN 300800 5080硬质合金钻进 每粒合金 1.22.0 kN 128 80120在断层、破碎带中的钻进技术参数将根据具体情况进行调整。先导孔及检查孔要求钻孔取芯，按取芯次序统一编号，填牌装箱，芯样拍照并绘制钻 中国水电基础局有限公司 帷幕灌浆试验方案第 7 页 孔柱状图和进行岩芯描述。岩芯按监理指定地点存放，防止散失和混装。图 2 施工工艺流程图帷幕灌浆孔孔向为铅直孔，灌浆孔孔位偏差不得大于 10cm。帷幕灌浆孔在开钻前用水平尺找平并垫稳钻机，并用地锚将钻机固定好，在钻孔过程中应进行
