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1、黄石沟水库帷幕灌浆施工工艺及质量控制摘要：本文以黄石沟水库工程为例，对施工工艺进行总结，并提出相应的质 量控制措施。其目的在于保障帷幕灌浆施工的科学性和规范性，进一步提高帷幕 灌浆施工质量与效率，推动水利工程实现稳定持续的进步与发展。关键词：1工程概况黄石沟沉沙调蓄水库的主要任务是对引黄水量进行沉沙、调蓄，水库总库容 9870万m?,大坝为粘土心墙堆石坝，顶宽15.0m，坝顶长度596.70m,最大坝高 97.5m。大坝帷幕灌浆分为一排主帷幕灌浆及一排副帷幕灌浆。主帷幕灌浆轴线 为大坝心墙轴线，灌浆孔间距为1.5m，分I序、II序、III序三个分序施工，主帷 幕灌浆孔共549个，灌浆孔设计孔深
2、入岩15.22m59.16m不等；副帷幕灌浆轴 线布置在主帷幕灌浆轴线下游1.5m处，灌浆孔间距为1.5m，灌浆孔共398个， 副帷幕孔深度为相邻主帷幕孔深度的2/3,分I序、II序、III序三个分序施工。2工程地质情况黄石沟水库坝址区位于黄石沟内，崖瑶沟和乔岔沟交汇处下游约450m处， 坝址区黄石沟段呈近南北向。在坝轴线附近黄石沟内水流从右岸岸坡处呈“ S 型转到左岸，在坝后230m又转到右岸，水量较小，平水期水流平稳。坝址区地 形总体上北高南低，河谷呈不对称的“U字型，谷底宽100m170m，坝轴线处河 宽146m。两岸岸坡坡度总体上呈底部陡上部缓、左岸较右岸陡的态势，左岸岸坡 天然坡度平
3、均 40 60 ，底部形成陡崖，右岸天然岸坡较缓，约 2842 两岸山顶的最大高程约1050m1060m,河谷谷底最低高程约904m,谷岭相对高差约 150m。河床在谷底宽约10m15m,水深约0.2m-0.5m。坝址区出露的地层岩性主要为三叠系胡家村组 (T3h) 沉积岩和第四系松散 堆积物，第四系地层分布广，类型多，主要地层包括上更新统马兰黄土；全新统 冲洪积层、崩坡积层等。坝址区属于单斜构造，地层较为单一，岩层走向与河流走向近似平行或小角 度相交，缓倾角。区内没有大规模的区域性断裂通过，主要发育节理。3帷幕灌浆施工工艺3.1灌浆施工顺序(1) 帷幕灌浆试验区的总体灌浆施工顺序帷幕灌浆先灌
4、注下游排孔，后灌注上游排孔。(2) 帷幕灌浆排内施工顺序先导孔(兼为一序孔一序孔f二序孔f三序孔f检查孔；帷幕灌浆先导 孔先行施工，然后施工两个先导孔之间的一序孔、二序孔、三序孔。3.2灌浆方法3.2.1灌浆施工流程 帷幕灌浆孔的施工工艺流程为：第1段钻孔f测斜f冲洗f压水f灌浆f第2段钻孔f测斜f冲洗f压 水孔底段压水f孔底段灌浆f注入法封孔f人工封孔。3.2.2钻孔(1) 帷幕深度帷幕灌浆的防渗标准为不大于3Lu,副帷幕深度为主帷幕深度的2/3。2)钻孔帷幕灌浆孔孔向为铅垂方向，采用 XY-2 型地质钻机钻孔，金刚石或复合片 钻头钻进。先导孔、质量检查孔钻孔时获取并保留岩芯，入岩前 2m
5、需镶铸孔口 管，造孔孔径选为89mm，剩余钻孔段造孔孔径选为76mm。灌浆孔严格按照施工图要求布置，其孔位偏差不大于10cm。钻孔保证孔向准 确，分段进行孔斜测量，发现偏斜超过要求及时纠正。其最大允许偏差值按表 31 控制：钻孔孔底最大允许偏差值（表 3-1）孔深（m）2030405080100允许偏00.0.12.2差值（m）.255080.1500.503）钻孔冲洗灌浆孔或灌浆段及其它各类钻孔（段）钻进结束后，及时进行钻孔冲洗。钻 孔冲洗采用大流量水流冲洗，冲洗后孔（段）底残留物厚度不大于20cm；遇水易 软化的岩石，可视情况采用压缩空气进行钻孔冲洗，冲洗风压可为灌浆压力的 50%，压力超
6、过0.5MPa,采用0.5MPa。（4）当施工作业暂时中止时，孔口应妥加保护，防止流进污物和落入异物。（5）帷幕灌浆孔的终孔段，其透水率大于设计规定值时，钻孔应继续加深。3.2.3 压水试验先导孔、质量检查孔应自上而下分段进行压水试验，压水试验采用单点法， 其它孔各灌浆段在灌浆前做简易压水试验，各孔段压水试验后及时进行灌浆。灌 前压水试验压力一般采用80%相应灌浆段起始灌浆压力，但超过1.0MPa按 1.0MPa 控制。3.2.4 灌浆方法和灌浆方式（1）灌浆方法采用孔口封闭灌浆法施工，并采用循环式灌浆。（2）灌浆分段：混凝土结构和基岩接触处灌浆段（孔口段）长为2m,第2 段3m，余下段长为每
7、一段5m，最长段不超过8m。（3）孔口封闭法灌浆时各孔孔口管段即混凝土与其下岩层接触段（第 1段），应先行单独钻孔与灌浆，镶铸孔口管，并待凝，待凝时间不少于4872h, 其余灌浆段灌浆结束后可不待凝。孔口管埋入基岩深度1.52.0m，孔口封闭器 应具有良好的耐压和密封性能，灌浆管应能在灌浆过程中灵活转动和升降。灌浆 管的外径与钻孔孔径之差宜为1020mm，若采用钻杆作为灌浆管，应采用外平接 头连接，各段灌浆时灌浆管应深入灌浆段底部，管口距孔底不应大于0.5m。灌浆 过程中应保持灌浆压力和注入量相适应，注入量宜小于30L/min，同一部位不宜 聚集多台灌浆泵同时灌浆。3.2.5 灌浆压力及其控制
8、（1）灌浆压力大坝河床段帷幕灌浆压力采用的帷幕灌浆升压试验压力值，见表 3-2。帷幕灌浆压力表（MPa）（表3-2）段次灌浆压力（MPa）I序孔II序孔III序孔第1段(2m)0.30.40.4第2段0.40.50.6(3m)第3段(5m)0.60.70.8第4段(5m)0.80.91.1第5段(5m)1.01.21.4第6段(5m)1.21.51.7第6段以下1.71.82.02）灌浆压力控制措施1）为避免发生抬动事故，按灌浆点距抬动监测点距离远近，采用不同的岩 体最大允许抬动变形控制标准，具体见表 3-3。抬动观测允许变形值表（um）（表3-3）抬动孔布置原则为以辐射半径为 15m 区域范
9、围内布置 1 个抬动孔，具体布置 详见后附大坝河床段帷幕灌浆施工孔位布置图。为防止发生抬动事故，现场施工 中采取如下控制灌浆压力措施：从OMPa压力开始，按每0.02MPa为一级，逐级 升压至设计灌浆压力，并规定每级压力的稳压时间不少于5min。当确认没有抬动 时，则可以提升压力；灌浆点抬动值达150 口 m时对应的灌浆压力，作为该孔的 设计最大灌浆压力，最大抬动值不超过200 口 m。初始注入率为5L/min，按照每 5L/min，逐级提高；在灌浆过程中安排专人严密监视抬动装置千分表的变化情况， 在灌浆点抬动值V 100m时，灌浆压力的升压过程按灌浆压力与注入率的协调控 制；在100 口mW
10、抬动值V150 口m时，灌浆升压过程严格控制注入率小于10L/min, 如果抬动值不再上升，逐级升压，否则停止灌浆，间歇待凝 8h 后，扫孔复灌。2）控制灌浆能量。灌浆能量（E=P*Q，其中P：灌浆压力，Q：注入率）是造 成岩体抬动的最主要因素之一，为此，施工中应采取控制大注入率孔段灌浆压力 以减小灌浆能量的措施，初拟控制要求见表3-4。帷幕灌浆压力与注入率关系（表 3-4）注入率Q(L/min)303015灌浆压力P（MPa）1123.2.6 浆液配比及变换原则（1）水泥浆液的水灰比水泥浆液的水灰比采用5、3、2、1、0.7、0.5六个比级。灌浆时由稀至浓逐级变换。开灌水灰比采用 5：1。2
11、）浆液变换原则1）灌浆压力保持不变而注入率持续减少，或注入率不变而压力持续升高时， 不得改变水灰比。2）当某一级浆液注入量达到300L以上，或灌注时间已达30min,而灌浆压 力和注入率无改变或改变不明显时，可加浓一级。3）当注入率大于30L/min时，可视情况越级变浆。灌浆过程中，每次灌浆前测读一次浆液比重，灌浆过程中每隔30min测读一 次浆液比重，灌浆结束时亦应测定浆液比重，并做出记录。3.2.7 灌浆结束和封孔（1）灌浆结束在最大设计压力下，灌浆孔段注入率不大于 1.0L/min 后，再延续灌注 30min 可结束灌浆作业。当地质条件复杂、地下水流速大、注入量较大、灌注压力较低 时，持
12、续灌注的时间应适当延长。（2）封孔灌浆结束后，采用“全孔灌浆封孔法”封孔，即用长导管伸入孔底，在管内 注入 0.5：1 的浓浆，将孔内余浆置换出来封孔。采用孔口封闭法时，采用该孔 的最大灌浆压力。封孔灌浆时间为lh。待孔内水泥浓浆凝固后，割平孔口管，上 部空余部分用0.3:1:2的水泥砂浆堵实抹平。3.2.8 质量控制标准帷幕灌浆质量检查在灌浆区全部灌浆孔结束后 l4 天进行，帷幕灌浆质量检 查孔总数按照帷幕孔数的10%控制。帷幕灌浆质量评定以检查孔压水试验成果为主，结合钻孔（取芯）、灌前压 水试验、灌浆、钻孔测斜、抬动变形观测、孔内摄像等成果资料综合评定。单点法压水试验的成果按下式计算:q
13、= Q/PL。其中，q为试段透水率，Lu; Q为压入流量，L /min; P为作用于试段内的 全压力，MPa; L为试段长度，m。合格标准为：透水率qW3Lu,混凝土与基岩结合段合格率为100%，其余各 段合格率为90%以上，不合格的透水率值不超过设计值的150% （4.5Lu），且分 布不集中。4施工中存在问题及处理措施（1）在灌浆过程中，若有冒浆、漏浆，根据具体的情况采用嵌缝、表面封 堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝、复灌等方法进行处理。（2）如果灌浆段水泥灌入量超过3t,且灌浆压力不上升，采取待凝措施， 待凝时间为12h。扫孔后进行复灌，若压力仍无明显上升，且吃浆量大，加入速 凝剂
14、，速凝剂含量为3%。待下一段钻灌时，为防止灌浆压力过大破坏已灌完部位 灌浆塞塞到该灌浆段的上部。（3）灌浆过程中发生串浆时，应阻塞灌浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对 串浆孔进行扫孔、冲洗、灌浆。如注入率不大，且串浆孔具备灌浆条件，可以一 泵一孔同时灌浆。（4）对涌水的灌浆孔段，灌前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况， 采用以下措施综合处理：1）自上而下分段灌浆；2）适当缩短段长；3）提高灌浆 压力；4）灌注浓浆；5）灌注速凝浆液；6）屏浆；7）闭浆；8）待凝；9）压力 灌浆封孔；10）复灌等措施处理。（5）因故中断灌浆时，应及早复灌；时间超过30min时，应将灌浆孔冲洗 干净后再复灌；若无法冲
15、洗或冲洗无效，则要求扫孔再复灌；恢复灌浆时，应使 用开灌比级的水泥浆进行灌注；如注入率较中断前的相近（达到90%以上），即 可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多（达到 90%70%），则浆液应逐级加浓继续灌注；如注入率较中断前的减少很多（70% 以下），且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。(6) 灌浆过程中如回浆失水变浓，即20min30min内回浆比重超过一个比 级且注入率在lL/min2L/min，此时换原比级的新鲜浆液，若不发生回浆变浓或 回浆变浓不明显，则正常结束灌浆；若继续发生回浆比重超过一个比级的现象， 则判为吸水不吸浆，可换用相同水灰比的新浆灌注，若效果不明显，继续灌注 30min,即可结束灌注，也不再进行复灌，但总灌注时间仍要求不小于60min；也 可采用适当加大灌浆压力或加密灌浆孔等措施；若采用以上处理措施效果仍不明 显，可考虑改用其它类型浆液进行灌注。若回浆变浓现象普遍，上述处理措施效果又不明显，应考虑改用细水泥浆、 水泥膨润土浆或化
