土坝充填灌浆试验报告

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1、1报告编写：审 核：批 准：2南阳市卧龙区打磨石岩除险加固工程大坝充填灌浆试验报告1 工程概况1.1 概述打磨石岩水库坝址位于南阳市西北 35km 处卧龙区安皋镇太清观村潦河东支 上，属长江流域唐白河水系，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合 利用的中型水利枢纽工程。水库控制流域面积 52km2，坝址以上主干流长 14.75km，河道平均比降 1/161，最大坝高 28 米，灌浆段坝高最大 24 米，大坝 坝体填筑材料以含少量砾粉质粘土为主，其次为重粉质壤土。水库下游有安皋、 王村、潦河等乡镇，居民 12 万人，8 万多亩耕地及南水北调中线工程、宁西铁 路、焦枝铁路、岭南高速公路、312

2、 国道、龙升工业园区等重要设施，防洪任 务十分繁重。 1.2 目的与任务了解灌浆设计孔间的合理性，提出合理的灌浆压力，泥浆物理性质，一次吃 浆量，提出每孔灌浆次数、间隔时间和工期以及观测项目积累资料，为灌浆设 计、施工提供基础资料。 1.3 工作量 充填式灌浆试验选取有代表性地段一处，位于桩号 0+0630+072 处，共布 置灌浆试验孔 10 个，进尺 48.5m，检查孔 2 个，进尺 9.8m，土料试验 6 组，泥 浆试验 15 组，布观测桩 6 个，工作基点 2 个详见灌浆试验孔平面布置图。2 灌浆孔的设计及试验孔的布置2.1 灌浆孔的设计（1）充填灌浆处理范围及灌浆孔布置大坝桩号 0+

3、0150+115、0+4370+521 段进行坝体充填灌浆，在坝顶沿 坝轴线上下游各 1.0m 处布设一排灌浆孔。 （2） 灌浆孔布置及分序坝体充填灌浆沿坝轴线上下各 1m 布孔，终孔间距 2.0m，采用三序施工，一 序孔间距 8.0m，二序孔间隔 8.0m，三序孔间隔 4.0m.。 （3）检查孔布置 为保证灌浆质量，设置一定数量的检查孔。检查孔的孔数，按规范要求不少 于 5%，充填灌浆检查孔根据灌浆时坝体吃浆量情况选择检查孔位置。 （4） 灌浆试验在进行施工前，应先进行灌浆试验。在灌浆试验中进一步确定浆孔距、灌浆 压力、浆液浓度等参数，以便使灌浆能够取得最佳效果。 （5） 灌浆压力 根据土坝

4、坝体灌浆技术规范SD266-88，主坝充填灌浆压力应不大于 49kPa。 （6）灌浆方法3采用先灌上游排孔，后灌下游排孔，分段灌注，自下而上，下套管分段灌注。（7） 灌浆材料灌浆材料采用水泥粘土浆，含量占 85%，选择粘土应选择料场，并通过试验 确定本次灌浆要求的料场。土粒符合以下要求：粘粒含量 20-45%；粉粒含量 40-70%；砂粒含量小于 10%；有机质含量小于 2%。 （8） 灌浆孔封孔当浆液升至孔口，经连续复灌 3 次不再吃浆时，即可终止灌浆。每孔终灌后， 注满容重大于 15.0KN/m3,的稠浆自灌至少 3 次，即达封孔目的。 2.2 试验孔的布置根据灌浆设计书及设计单位的意见，

5、充填式灌浆试验选取有代表性地段一处， 位于桩号 0+0630+072 处，共布置灌浆试验孔 10 个。 2.3 灌浆试验原则根据南阳市卧龙区打磨石岩水库除险加固工程施工设计报告 、 土坝坝体 灌浆技术规范SD266-88，通过试验验证灌浆设计排距、孔距、孔序的合理性， 提出合理的灌浆压力、泥浆物理性质、回弹比、一次吃浆量，确定灌浆次数， 积累观测资料，为灌浆设计提供依据，以便指导工程施工。3 灌浆试验3.1 造孔 钻探使用钻探机具采用 GXY-150 型钻机，采用干钻法造孔，孔径采用 110mm，偏斜度不大于孔深 2%。 3.2 灌浆材料及浆液试验 （1）灌浆材料土料场选于水库施工现场，该土料

6、岩性为低液限粘土，其物理力学指标为： 比重 2.738，塑性指数 25.0，砂粒含量 7.5%，粉粒含量 59.5%，粘粒含量 33.0%，有机物含量 1.0%。各项指标满足设计要求。 （2）浆液试验本次灌浆试验所用水泥粘土浆液容重为 1.3-1.6t/m3,粘度 35-50s，稳定性 0.020-0.05g/cm3,胶体率 85-95%，失水量 21-26cm3/30min。 （3）裂缝试验通过各试验孔观察，裂缝宽度达到 7.0mm 时，停灌 24 小时后，裂缝宽为 2mm，其回弹比为 71.4%，满足规范要求，建议灌浆施工时，裂缝宽度应控制在 5mm 以内。 （4）灌浆压力试验通过灌浆试验

7、，灌浆孔口压力 0.01-0.03Mpa，增加至 0.04Mpa 后坝顶出现 纵向裂缝且冒浆。建议浅孔充填灌浆压力采用 0.01-0.03Mpa，深孔充填灌浆压 力采用 0.03-0.05Mpa。 （5）一次灌浆量试验 一次灌浆量与灌浆压力，坝体水平位移及沉陷，泥浆固结，浆体强度、浆坝 互应的效果都有直接的关系，因此对一次灌浆量应严加控制，通过试验，一次 灌浆量 0.020.23m3，单位吸浆量 0.001-0.048m3/m，因此建议充填式灌浆单位 吸浆量 0.0010.10 m3/m。 （6）灌浆间隔时间及灌浆次数4充填式灌浆间隔时间为 5d，每孔灌浆 5 次。 （7）灌浆中特殊情况的处理

8、 充填式灌浆段尽量避免出现纵向裂缝，若出现纵向裂缝应采取灌灌停停的办1法，纵缝宽度应控制在 5mm 以内，并开挖回填夯实待下次再灌。 坝顶出现斜向、横向裂缝，立即停灌，开挖回填夯实，用稠浆少灌多复，直2到灌好。 钻孔周围冒浆，采取压砂处理。3相邻两孔串浆时，采取加盖帽或两孔同灌的办法进行处理。4（8）终灌标准及封孔 终灌标准：坝体灌浆时，当启动灌浆机后，坝顶表面裂缝即冒浆，或者当浆1液升至孔口，连续复灌三次不再吃浆即可终灌。 封孔：每孔终灌后，待孔内浆液不再流动，将孔内浆液取出，扫孔到底，注2满容重大于 1.5/m3的稠浆自灌至少 3 次，当孔口浆液不再下降时即达封孔目的。4 灌浆观测为保证坝

9、体灌浆质量和坝体安全，检查灌浆效果，在灌浆期间应进行观测工 作。 4.1 沉陷位移试验（1）观测点的埋设：根据土坝坝体灌浆技术规范SD266-88，在坝两端各 埋设一个工作基点，在 0+0630+072 灌浆范围内，设一组观测标点，在坝顶、 上下游坝坡处各设一个观测标点，标点可用木桩，灌浆期间，每天观测 1 次， 非灌期间，5 天观测 1 次。 4.2 灌浆压力和灌浆量观测 灌浆过程中，随时观测压力变化，并记录瞬间最大压力，对照坝体位移和 裂缝张开情况，合理控制灌浆压力，对灌浆量每 10 分钟测量一次。 4.3 裂缝和冒浆观测 灌浆期间，正在灌浆的坝段，每天观测 1-2 次，对坝顶裂缝的位置、

10、长度、 宽度及停灌后的闭合情况等进行观测。 灌浆期间，派专人在坝坡、坝面巡视，发现冒浆，应及时处理，并应记录 和描述。5 灌浆试验效果5.1 灌浆量 （1）桩号 0+063-0+072 坝段：上游排 5 孔，进尺 24.5m，灌注 25 次，灌浆量 1.895m3，平均单位注浆量 0.077m3/m,折合干土重 1.045t，单位干土重 0.044t/m，详见附表 2；下游排 5 孔，进尺 24.0m，灌注 25 次，灌浆量 1.83m3，平均单位注浆量 0.076m3/m,折合干土重 1.031t，单位干土重 0.042t/m，详见附表 3. （2）各排灌浆量的比较与分析 通过以上试验段进行

11、灌浆可知，上游排的灌浆量大于下游排的灌浆量。 （3）累计灌浆量总灌浆孔 10 个，灌浆量 3.725m3，单位注浆量 0.077m3/m，折合干土重 2.076t，单位干土重 0.043t/m。55.2 灌浆效果检查灌浆结束后，在灌浆试验段上下游各布置一个检查孔，检查孔分别位于上游 排桩号 0+066，下游排桩号 0+069 处，由于固结时间短，粘土浆为糊状。检 1（桩号 0+066）钻孔深 4.9m：S2 注入粘土浆 0.259m3，单位注入量 0.053m3/m ,折合干土 0.141t，单位干土重 0.029t/m；S3 注入粘土浆 0.399m3，单位注入 量 0.081m3/m,折合

12、干土 0.217t/m，单位干土重 0.044t/m；S7 注入粘土浆 0.33m3，单位注入量 0.07m3/m,折合干土 0.189t，单位干土重 0.04t/m。但从检 查孔取出的岩芯中可以看出，在坝体土裂缝中充填 1-2mm 的脉状泥浆呈糊状， 根据钻孔注水试验，渗透系数 K=5.79x10-6cm/s,属微透水，满足设计要求。 检 2（桩号 0+069）钻孔深 4.9m：S4 注入粘土浆 0.312m3，单位注入量 0.064m3/m,折合干土 0.17t，单位干土重 0.035t/m；S9 注入粘土浆 0.228m3， 单位注入量 0.046m3/m,折合干土 0.13t/m，单位

13、干土重 0.026t/m；S8 注入粘土 浆 0.425m3，单位注入量 0.087m3/m,折合干土 0.243t，单位干土重 0.049t/m。 但从检查孔取出的岩芯中可以看出，在坝体土裂缝中充填 1-2mm 的脉状泥浆呈 糊状，根据钻孔注水试验，渗透系数 K=4.80x10-6cm/s,属微透水，满足设计要 求。钻孔注水试验成果表详见表 5-1.充填灌浆检查孔统计表 表 5-1钻 孔 编 号桩号孔深 （m）试验位 置 （m）试段 长度 （m）高程 （m）渗透系数 （cm/s）透 水 性 评 价浆脉充填 情况检 10+0664.90-4.94.9201.60-196.705.31x10-6

14、微 透 水在深度 3.2m处充填 1-2mm 宽灰色浆脉检 20+0694.90-4.94.9201.60-196.704.66x10-6微 透 水在深度 2.7m处充填 1-2mm 宽灰色浆脉6 结论及建议打磨石岩水库大坝进行灌浆试验，经检查表明：在坝体裂缝内充填粘土浆，充填 灌浆形成了防渗泥墙，解决了坝体散浸问题，保证了大坝的安全，灌浆试验效果较 好。 综上所述，通过充填灌浆试验得出以下结论与建议： (1)灌浆设计排距 2.0m 及孔距 2.0m 是适宜的。 (2)充填式灌浆方法采用下套管，分段灌注法是可行的。根据土坝坝体灌浆技 术规范SD266-88 第 4.4.2 条,充填式灌浆应采用

15、分段灌注方法，由下而上， 下套管分别灌注，段长可为 510m。6(3)根据土坝坝体灌浆技术规范SD266-88 第 4.6.3 条,均质土坝可向孔内灌 注稠浆封孔。打磨石岩水库大坝灌浆工程灌注泥浆中掺有 15%的水泥，加之坝 体干燥，浆液固结速度较快，根据土坝坝体灌浆技术规范SD266-88 编制说 明 4.5.2 条之相关规定，灌浆间隔时间建议缩短为 13 天。(4) 实验中证明下游排吸浆量明显小于上游排，二序吸浆量小于一序，三序吸 浆量小于二序吸浆量。 ，根据土坝坝体灌浆技术规范SD266-88 编制说明 4.6.1 条，在施工中达到设计灌浆压力吸浆量小于 0.2-0.4L/min，并延续 30 分钟作 为终孔标准。 (5)坝体充填灌浆压力上部段采用 0.01-0.03Mpa，下部段采用 0.03-0.05Mpa。 (6)充填灌浆一次灌浆量在 0.005-0.10m3/m 之间。 (7)充填灌浆坝顶出现纵向裂缝，纵向裂缝宽度控制在 5mm 以内，且回弹比必须 大于 50%。 (8)灌浆施工中必须加强坝体变形观测、裂缝和冒浆等观测，并应详细记录。 (9)灌浆材料：灌浆土料位于水库除险加固工程施工现场，岩性为低液限粘土， 各项指标满足设计要求。 (10)浆液物理力学性能指标按土坝坝体灌浆技术规范SD266-88 执行。7