四川华能硗碛水电站首部枢纽帷幕灌浆试验施工组织设计调整3排孔.doc

四川华能硗碛水电站首部枢纽基岩帷幕灌浆试验工艺技术研究说明书四川准达岩土工程公司2002年9月批 准：杨俊志审 查：崔金海校 核：杨俊志编 写：杨俊志 冯杨文目 录1 工程简介12 坝址区主要地质条件13 试验指导思想34 试验目的35 试验技术要求46 室内浆材试验47 帷幕灌浆试验布置48 帷幕灌浆试验施工工艺89 试验成果2510 施工进度计划2611 资源投入2612 工程质量保证2713 施工安全保证2814 文明施工与环境保护29四川华能硗碛水电站首部枢纽基岩帷幕灌浆试验工艺技术研究说明书1 工程简介 硗碛水电站是宝兴河流域梯级开发的龙头水库工程，坝址位于宝兴县硗碛乡下游约1km的东河上。工程区右岸有夹金山公路通过。 电站拟采用碎石土心墙堆石坝长隧洞引水发电，正常蓄水位2140m，最大坝高123m，总库容约2亿m3，总装机容量240MW。 电站首部枢纽由拦河大坝、泄洪洞、放空洞等组成。拦河大坝坝基及坝肩岩土体抗渗性能较差，设计采用防渗墙和帷幕灌浆进行全封闭防渗处理。为此，需要在帷幕灌浆正式施工前进行帷幕灌浆试验，获得充分的工艺参数，指导帷幕灌浆施工。2 坝址区主要地质条件2.1 地层岩性2.1.1 基岩 分布于坝址左右岸及谷底，由志留系下统（S1）灰黑色炭质千枚岩与变质砂岩组成。根据其工程特性自下而上分3个岩性段，下段为炭质千枚岩（S11），中段为炭质千枚岩与变质砂岩互层（S12），上段为炭质千枚岩、粉砂质千枚岩（S13）。 1）炭质千枚岩主要矿物成分由绿泥石、石英、石墨及绢云母组成。 2）变质砂岩由白云石、绿泥石、斜长石、石英等矿物组成。2.1.2 第四系松散堆积层 包括坝基河床覆盖层、坝肩古河道堆积层及崩坡堆积层。 1）坝基河床覆盖层自下而上可划分为4层，第层为含漂卵（碎）砾石层（fglQ33-1）、第层为卵砾石土（al+PlQ11-1）、第层为块（漂）碎（卵）石层（al+PlQ41-2）、第层为含漂卵砾石层（alQ42）。 2）坝肩古河道堆积层：分布于两岸坝肩。上部为碎砾石土，下部为含砾粉细砂土。 3）崩坡堆积层（Col+dlQ4）：块碎石土，分布于坝址两岸谷坡。2.2 岩土体透水性及分布2.2.1 变质砂岩透水性相对较好；炭质千枚岩透水性较弱，构成相对隔水层，但在构造破坏和风化卸荷较强的岸坡及谷底浅表部位，则失去了隔水性能，形成相对统一的透水岩体。2.2.2 大量的钻孔压水试验成果表明，坝址区岸坡及谷底浅表部位岩体具强弱透水性；坝址区岩体透水性总体具有随深度增加而逐渐减弱的趋势。 1）强透水带（q100Lu），左岸垂直深度小于40m，右岸小于65m，河床（除覆盖层外）小于10m； 2）中等透水带（q=10100Lu），左岸垂直深度4068m，右岸5080m，河床（除覆盖层外）040m； 3）弱透水带（q=510Lu），左岸垂直深度大于68m，右岸大于80m，河床（除覆盖层外）大于40m。2.2.3 坝址区河床覆盖层第、层为粗粒土巨粒土，中等透水层；第层为卵砾石土，透水性较弱；第层颗粒粗大，结构较松散，透水性强。2.3 岩体工程地质特性 坝址岩体由炭质千枚岩与变质砂岩组成。室内岩块试验成果表明，千枚岩是一种吸水率高、抗压强度偏低的较软岩石；变质砂岩为低吸水率、高强度、高弹模的坚硬岩石。坝区岩体工程地质分类为： 1）类岩体：微风化新鲜变质砂岩，岩质坚硬，厚层块状结构，裂隙间距0.51m，岩体较完整，岩体纵波波速Vp5120m/s，完整性系数Kv0.69，埋深达65m以上。 2）类岩体：弱风化、弱卸荷变质砂岩，岩质坚硬，中厚层块状结构，裂隙间距0.30.5m，多闭合，岩体纵波波速Vp=37304230m/s，完整性系数Kv=0.3670.471，埋深达2265m。 3）1类岩体：微新鲜千枚岩，岩质较软，薄层状结构，顺层方向层理、片理发育，裂隙短小零星分布、接触紧密，岩体纵波波速Vp=36604180m/s，完整性系数Kv=0.430.46，埋深在65m以上。 4）2类岩体：包括弱风化的千枚岩和强卸荷的变质砂岩。强卸荷变质砂岩，碎裂状结构，岩体纵波波速Vp=21903240m/s，完整性系数Kv=0.160.3，埋深浅；弱风化千枚岩为薄层状结构，裂隙间距0.30.5m，岩体纵波波速Vp=24903730m/s，完整性系数Kv=0.160.29，埋深3565m。 5）类岩体：包括强卸荷、强风化的千枚岩、变质砂岩，裂隙密集带、断层带，岩体十分破碎，完整性差，埋深小于35。2.4 坝基及坝肩渗漏问题2.4.1 坝基河床覆盖层一般厚5765m，深切河槽部位最大厚度达72.4m，整体透水性较强，建坝蓄水后河床覆盖层将构成坝基渗漏的主要途径。为此，坝基垂直防渗墙应封闭覆盖层插入到基岩一定深度内，其下帷幕灌浆深度应结合水头和岩体透水率确定。2.4.2 两岸坝肩由炭质千枚岩、变质砂岩组成的谷坡下陡上缓，岩体卸荷强烈，深度较大，透水性较强，在勘探深度范围内为揭示相对抗水层；坝肩上部分布有较厚的古河道堆积层，由碎石土和粉细砂组成。因此，坝肩存在沿古河道堆积层和基岩的渗漏问题。为此，覆盖层采用防渗墙封闭；基岩帷幕灌浆深度和向两岸延伸长度，根据计算和经验确定，至少截断强卸荷岩体。3 试验指导思想 1）根据设计、规范相关要求，结合灌浆地质体条件，研究分析灌浆机理，指导确定灌浆施工工艺、方法，揭示基本灌浆规律。 2）参照工程先进实践经验，选用适宜的灌注材料，采用先进、可靠的工艺技术与施工方法。 3）选择使用科学的测试方法，评价灌浆效果，提供论证充分的工艺参数供设计参考。4 试验目的 为降低坝区岩石的透水性，减少坝基及坝肩渗漏，降低扬压力，确保坝体安全，设计在坝基及坝肩采用帷幕灌浆进行防渗处理，并为此进行帷幕灌浆试验，主要目的为： 1）确定帷幕灌浆钻孔适宜的工艺、方法，选择灌浆段孔壁与裂隙冲洗方法，测试岩体灌浆前透水率。 2）选择并推荐使用合理的灌浆方法及其施工程序、工艺、灌浆材料和浆液配合比。 3）揭示千枚岩、变质砂岩等岩体的可灌性；测试灌浆效果。 4）提供有关孔距、排数、排距、深度、灌浆压力等合理的技术经济指标。 5）提出灌浆设备、机具建议意见。 6）基本形成编制灌浆设计和施工技术要求等文件的条件。5 试验技术要求 1）经过帷幕灌浆试验，其帷幕岩体透水率小于3Lu。 2）根据检查孔压水试验成果，结合检查孔所取岩样，综合分析、验证灌浆效果。6 室内浆材试验 适宜的灌浆材料和浆液是取得良好灌浆效果的重要因素。因此，在试验前，对拟用的各种灌浆浆液进行试验。6.1 灌浆材料试验6.1.1 胶凝材料：普通水泥的物理性能，如凝结时间、强度、安定性等。6.1.2 外加剂：速凝剂、减水剂对浆液性能的影响。6.2 浆液配比试验及物理力学性能研究，如流变性、稳定性、凝结时间、结石的力学强度和抗渗性能。6.3 推荐用于现场灌浆试验的浆液配合比。6.4 室内试验测试内容及测试方法见“室内浆液试验大纲”。7 帷幕灌浆试验布置7.1 帷幕灌浆试验孔布置及工作量7.1.1 帷幕灌浆试验孔的布置原则 帷幕灌浆试验孔的布置应基本反映大坝坝基主要的岩层及岩性分布特征，布置原则如下： 1）试验孔应穿越坝基强风化、强卸荷和弱风化、弱卸荷地层，至设计帷幕灌浆线以下，并力求使灌浆孔深度最短，工程量最省。 2）试验孔布置应能反映坝基炭质千枚岩、变质砂岩的可灌性及其效果。7.1.2 本次试验区布置在右岸大坝轴线附近公路边，布置两组试验，一组为双排帷幕试验，另一组为三排帷幕试验（图7.1.2-1、图7.1.2-2）。图7.1.2-1 试验区位置及试验孔平面布置图图7.1.2-2 试验孔剖面图7.1.3 试验工作量（表7.1.3-1）表7.1.3-1 试验工程量序号项 目单位数 量备 注1基岩钻孔m216024个2盖重砼钻孔m243灌浆t190暂按80kg/m计4抬动观测孔m602个5检查孔m3604个6检查孔压水试验段727灌浆孔压水试验段4328室内浆液试验组217.2 试验内容7.2.1 双排帷幕试验内容 1）双排帷幕试验孔10个，孔距2m，排距1.5m，每排分三序施工（图7.2.1-1）。帷幕灌浆试验孔深度宜超过防渗帷幕线，初拟帷幕单孔深90m。 序孔：W1-1、W1-5、W1-6、W1-10 序孔：W1-3、W1-8 序孔：W1-2、W1-4、W1-7、W1-9 2）检查孔2个：J1-1、J1-2 3）抬动观测孔1个：T1图7.2.1-1 双排帷幕灌浆试验孔布置图 试验内容及要求为： 1）帷幕孔采用金刚石回转钻进方法及潜孔锤冲击回转钻进方法，其中W1-1孔采用91、75金刚石单动双管钻具回转钻进取芯，其余孔采用CIR90潜孔锤冲击回转钻进。所有孔分别等段次同孔深平齐对比压水成果、灌浆过程参数及单位注入量。对于使用潜孔锤钻进孔段： 当孔深到达60m之后，采用风、水联合排渣效果好，可终孔钻进； 当孔深到较深处，采用风、水联合排渣效果差，致使孔内负荷较大，应换用75金刚石单管钻具回转钻进。 2）钻孔及裂隙冲洗方法试验。 3）序孔做单点法压水试验，其余孔做简易压水试验。其中，W1-1孔做临界压力压水试验。 4）钻孔测斜。 5）P.O42.5硅酸盐水泥浆灌浆试验。 灌浆方式：循环式。 灌浆方法：孔口封闭、自上而下分段灌浆。 6）检查孔：91金刚石单动双管钻具回转钻进取芯、单点法压水试验。7.2.2 三排帷幕试验内容 1）三排帷幕试验孔14个，孔距2.0m，排距1.25m，两边排分三序施工，中间排分两序施工（图7.2.2-1）。帷幕灌浆试验孔深度宜超过防渗帷幕线，初拟帷幕单孔深90m。 序孔：W2-1、W2-5、W2-6、W2-8、W2-10、W2-14 序孔：W2-3、W2-7、W2-9、W2-12 序孔：W2-2、W2-4、W2-11、W2-13 2）检查孔3个：J2-1、J2-2、J2-3 3）抬动观测孔1个：T2图7.2.2-1 三排帷幕灌浆试验孔布置图 试验内容及要求为： 1）帷幕孔采用金刚石回转钻进方法及潜孔锤冲击回转钻进方法，其中W1-1孔采用91、75金刚石单动双管钻具回转钻进取芯，其余孔采用CIR90潜孔锤冲击回转钻进。所有孔分别等段次同孔深平齐对比压水成果、灌浆过程参数及单位注入量。对于使用潜孔锤钻进孔段： 当孔深到达60m之后，采用风、水联合排渣效果好，可终孔钻进； 当孔深到较深处，采用风、水联合排渣效果差，致使孔内负荷较大，应换用75金刚石单管钻具回转钻进。 2）钻孔及裂隙冲洗方法试验。 3）序孔做单点法压水试验，其余孔做简易压水试验。其中，W2-1孔做临界压力压水试验。 4）钻孔测斜。 5）P.O42.5硅酸盐水泥浆灌浆试验。 灌浆方式：循环式。 灌浆方法：孔口封闭、自上而下分段灌浆。 6）检查孔：91金刚石单动双管钻具回转钻进取芯、单点法压水试验。检查孔J2-1用于检验W2-1、W2-10、W2-6孔构成的孔距2.5m、排距2.0m的双排帷幕的有效性，检查完毕，再钻灌W2-2、W2-11孔。7.2.3 抬动变形观测 双排帷幕、三排帷幕灌浆试验，均需做抬动变形观测。在灌浆段孔壁裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中均应进行抬动变形观测，掌握压力变化幅度，分析抬动变形因素以及推荐适宜的抬动变形观测孔埋深。7.2.4 混凝土盖重 帷幕灌浆试验在有混凝土盖重的情况下进行，盖重混凝土标号C25，厚度1m。8 帷幕灌浆试验施工工艺 本工程帷幕灌浆试验施工工艺流程见图8-1。测放孔位灌浆孔分序首段钻孔首灌浆段裂隙冲洗压水试验首段灌浆孔口管安装次段钻孔待凝24h次段压水试验孔口封闭器及射浆管安装制浆终孔检测、灌浆封孔检查孔钻孔抬动观测孔钻孔与安装检查孔封孔压水试验分段钻孔灌浆循环抬动变形观测抬动变形观测次灌浆段裂隙冲洗抬动变形观测抬动变形观测抬动变形观测次段灌浆抬动变形观测抬动变形观测抬动变形观测图8-1 帷幕灌浆试验施工工艺流程8.1 测放孔位 严格按照孔位布置图布置孔位，孔位偏差不大于10cm，在所测放孔位处设置明显标记。8.2 抬动观测装置安装与基岩抬动变形观测8.2.1 抬动观测装置安装 1）抬动孔钻孔使用CIR90冲击器冲击回转钻进，一径到底。钻完后即安设抬动观测装置。 2）钻进至终孔深度30m后，在孔内对中下置31m长的6钢管后用水泥浆回填至孔口固定，待凝24h。 3）在距抬动孔约0.15m处用CIR90冲击器钻孔，孔深2m，对中埋设3.0m长的6钢管，用水泥浆回填至孔口固定，待凝24h。 4）在6与6钢管之间安装千分表。 5）抬动观测装置安装示意图8.2.1-1。8.2.2 抬动变形观测 1）此次试验监测基岩抬动变形的目的是为了确定各灌浆段最大允许灌浆压力（即压重体厚度为1m，抬动变形值=0.1mm时，所需的压力）或临界灌浆压力。测定抬动临界压力值，以指导灌浆施工。 2）采用千分表观测。当某段灌浆（压水）压力增大时，百分表指针指示数值将发生变化；当某一压力基本稳定后，百分表上指示的终值减去初始值即为该压力下基岩的抬动值。 3）在裂隙冲洗、压水试验及在灌浆过程中均应进行抬动变形观测与记录。图8.2.1-1 抬动观测装置安装示意8.3 灌浆孔分序8.3.1 双排帷幕灌浆孔分为、序；三排帷幕灌浆孔两边排分为、序，中间排分为、序。8.3.2 三排帷幕灌浆孔，先施工两边排，后施工中间排。8.3.3 同排帷幕灌浆孔按分序加密的原则施灌，先灌序孔，再灌序孔，后灌序孔；次序孔施工必须在先序孔超前15m之后。同序孔中，应先灌低高程孔，后灌高高程孔。8.4 灌浆孔段长度划分8.4.1 灌浆段长度分割条件 灌浆段长度根据被灌区岩石的裂隙发育程度、破碎情况、渗透性结合钻孔过程中岩性变化情况、实际的送浆能力等因素综合确定。 1）地层的透水性和吸浆率愈大，则灌浆段的长度愈短；反之，则可长些。 2）在保证设备的供浆能力大于全灌浆段的吸浆率，并可使灌浆很快达到要求压力的条件下，灌浆段可以适当加长。 3）灌浆段岩体宜尽量属于同一岩性，以便获得适应性灌浆技术试验参数。8.4.2 根据地质体渗透性，灌浆段长度可按以下原则划分： 1）弱透水性（5Lu）的岩层，6m10Lu）的岩层，灌浆段长3m。8.4.3 在钻遇大裂隙及严重不返水地段时，应立即停止钻进，作为一段进行灌浆。8.4.4 灌浆段岩体宜尽量属于同一岩性，不同岩性的地层，宜不作为同一段灌注。8.4.5 灌浆段长度值划分如表8.4.4-1。表8.4.4-1 灌浆段长度值孔深m022551010备 注段长m2355具体段长根据实际情况确定8.4.6 以上分段依据及拟定段长应在试验施工中根据被灌岩体条件并分析灌浆资料作适当调整。8.5 灌浆压力8.5.1 灌浆压力是注浆能量的来源，是控制灌浆质量的重要因素。 1）裂隙发育、可灌性较好的岩体配套适宜的灌浆压力，其作用为： 使浆液压入岩体裂隙，并使其在压力连续作用下，水分尽快、尽量地析出，结石充填饱满、密实。 浆液获得较大的扩散半径，可使孔距增大、孔数减少，期望达到减少工程量的目的。 2）对于由细小裂隙组成的具有较大透水率的“水径性”岩体或可灌性差的岩体，或使用W/C较小的浆液，使用高的灌浆压力。高的灌浆压力在硗碛水电站首部枢纽的岩层中期望产生下列效应： 岩缝在弹性范围内扩宽，从而使细小的岩缝也能灌入颗粒状材料，从而形成有效的帷幕厚度。 炭质千枚岩等可灌性不好的软弱岩层受辟裂产生一些新的人为裂缝，期望按“辟裂、充填、挤密”机理在岩层中形成网状、脉状、团块状水泥骨架结构，从而达到防渗的目的。 W/C较小的浆液能在裂隙内扩散，形成强度较高的防渗体。避免无效使用W/C较大的浆液，可节约浆材，提高工效。 同时使地层获得一定程度的预加应力，此应力可以抵消一部分荷载，增强岩体的抗剪强度，有助于排水固结和结石密实。8.5.2 灌浆压力过大的危害 1）使浆液扩散半径过大，造成浪费。 2）超过地层的临界灌浆压力，使岩石发生过量抬动，破坏岩石原生结构。对于可灌性差的“水径性”岩体，高压力的水泥灌浆并不一定形成有效的防渗体系。8.5.3 灌浆压力选择原则 灌浆应选择合适的压力，使之既取得好的灌浆技术效果，又能获得合理的经济指标。8.5.4 灌浆压力计算 1）计算公式 p = p0 + mh (式8.5.4-1)式中：p灌浆压力，MPa； p0基岩表层段容许灌浆压力，拟取0.150.2，MPa； m每加深1m可增加的压力，拟取0.050.1，MPa； h灌浆段深度，m。 2）计算灌浆压力范围值表8.5.4-1。表8.5.4-1 计算灌浆压力范围值表孔深（m）02255101015152020252535354545灌浆压力（MPa）0.20.40.40.70.71.21.21.71.72.22.22.72.73.73.74.74.78.5.5 初拟试验灌浆压力 初拟序孔的灌浆压力（表8.5.5-1）。表8.5.5-1 初拟序孔的灌浆压力孔深（m）022551010151520202525灌浆压力（MPa）0.30.51.01.52.02.53.04.08.5.6 其它 1）对于浆柱压力在试验时应考虑在灌浆压力之内。 2）后次序孔的灌浆压力较前序孔依次提高15%左右。 3）灌浆试验尽量尽快采用大的灌浆压力；在试验过程，灌浆压力应结合被灌地质体结构、埋深、透水性、水灰比、临界压力和基岩抬动情况作匹配试验调整。8.5.7 灌浆压力控制 1）试验前对被灌浆地质体应作充分的压力控制分析，地层容许灌浆压力一般与地层的物理力学指标有关，与灌浆孔段位置、埋深、灌浆材料、工艺等因素也有一定相关性。 2）灌浆过程中，根据灌段岩体的情况确定灌浆压力的升压方式 一次升压法 灌浆开始时，将压力尽快地升到规定压力，单位吸浆量不限，在规定的压力下按规范要求变换浆液配合比，逐级加浓，直至达到结束标准。此法拟用于透水性不大、裂隙不甚发育的坚硬、弱风化变质砂岩及新鲜、完整的炭质千枚岩等。但对于“水径性”地层（如由多组细小裂隙组成的千枚岩，透水率较大），在试验过程中宜采用该法。 分级升压法 在灌浆过程中，将压力分为几个阶段，逐级升高到规定的压力值P，严格控制升压速度，升压速度要与吸浆率协调。灌浆开始，如果吸浆量很大时，使用最低一级压力灌注；当吸浆量减少到另一限度时，则将压力升高一级，直到在规定压力下结束灌浆（表8.5.7-1）。此法拟用于裂隙发育岩体及断层、破碎带等透水率较大地层。在使用此法过程中，应避免过快变换浆液水灰比，以此增强灌浆效果的可靠性。表8.5.7-1 灌浆压力与吸浆率关系（初拟）灌浆吸浆率（L/min）302010备 注灌浆使用压力（MPa）0.4P0.7PP根据具体情况调整8.6 临界压力压水试验 灌浆孔W1-1、W2-1，在灌前正常压水试验结束后，逐步提高压水压力，求得注入压力与注入水量关系曲线（图8.5-1）。图8.5-1 注入压力与注入水量关系曲线图 一般情况下，该曲线在初期略呈直线上升，斜率较大。当压力升到某一数值时，压入水量突然增大，说明岩石中的裂隙被拓宽或遭破坏（即劈裂），此时的压力值，即为灌浆的临界压力Pc，它可供选用灌浆压力时作主要参数参考。8.7 钻孔8.7.1 灌浆孔是通向地层空隙并从中进行灌浆的人为通道，其质量要求如下： 1）钻孔的位置、方向和深度符合设计要求，误差不大于允许值。 2）不允许由于施工的原因将缝隙或空洞的入口堵死。 3）因需要埋设的孔口管，必须铸牢，防止沿管壁冒浆。 4）本试验帷幕灌浆孔孔底偏差不得大于规定的钻孔孔底最大允许偏差值（表8.7.1-1）。对于孔深大于60m时，孔底最大允许偏差值在试验过程中具体确定。表8.7.1-1 钻孔孔底最大允许偏差值孔深（m）2030405060最大允许偏差值（m）0.250.50.81.151.58.7.2 灌浆试验钻孔可采用各种钻孔机具及方法钻进，以通过试验获得高效、经济的钻孔机具及方法。钻孔按钻进时钻具的运动及对岩石的刻取方式不同，灌浆试验钻孔方法拟采用：回转钻进、冲击回转钻进。 1）回转钻进 利用机械回转钻机带动钻具作回转运动，其对岩石的破碎主要靠切削和微压裂，克取岩石的部件是硬质合金或金刚石颗粒。 2）冲击回转钻进 利用机械回转钻机配以冲击器、以风为冲洗介质进行碎岩，其碎岩以压裂为主、切削为辅。8.7.3 钻进对比试验 1）冲击回转钻进与回转钻进相比具有钻进速度快、防斜性能好的优点。因此，为提高施工效率，分别对采用冲击回转钻进和回转钻进的压水成果、灌浆效果及施工效率进行综合对比分析，用以选择合适的钻进方法。 2）钻进对比试验方案 先导孔W1-1、W2-1采用先91、后75金刚石单动双管钻具回转钻进取芯。 其余孔采用CIR90潜孔锤冲击回转钻进，并根据钻进情况决定是否采用75金刚石单管钻具回转钻进。8.7.4 回转钻进 1）设备、机具 钻机：XY-2液压回转钻机 水泵：3SNS灌浆泵 机具：f91、f75金刚石单动双管钻具，75金刚石单管钻具，并配备56金刚石单管钻具 2）冲洗介质 一般采用清水冲洗。 出现钻孔跨塌，孔内岩粉过多等情况，拟采用稀浆冲洗。 3）钻进工艺参数表8.7.4-1表8.7.4-1 钻进工艺参数压力（KN）转速（r.p.m）泵量（L/min）4.584508003245 4）金刚石钻头选择 型式：电镀金刚石钻头。对较软的地层可选择硬质合金钻头和PDC复合片钻头。 电镀金刚石钻头基本参数：HRC=35，金刚石粒度80目，金刚石浓度100%，聚晶保径。 5）钻孔质量保证措施 钻机固定牢固，严禁钻机机台木底面与地面呈“点”接触状态。 校正立轴方向，按要求的孔向对准孔位开孔。 严格执行金刚石钻进操作规程。 严格控制回次进尺，在规定的灌段长范围内。 加强对地层的预测和判断，为及时变更钻进工艺参数提供依据。 a 熟悉试区内地质资料和有关钻探资料，作好地质预报。 b 工程地质人员跟班，根据钻进过程中采取的岩芯、孔内返出岩粉颗粒及返水颜色对地层进行判断。 使用长钻具。 硬岩体换层进入软岩体时，适当降低泵量，增加转速高速钻进，如果钻速持续不降，应适当增加压力，使岩心堵塞后，提取岩芯。 下入钻具距孔底0.5m左右，应开泵冲孔，这样既保证孔底清洁，同时还可避免因岩粉进入内外管环状间隙之间而影响冲洗液通道及钻具的单动性能。8.7.5 潜孔锤冲击回转钻进 1）钻孔主要设备、机具 设备：选用XY-2液压回转潜孔钻机。 机具：CIR90冲击器，配套加长扶正管。 2）钻进参数表8.7.5-1表8.7.5-1 钻进参数压力（KN）转速（r.p.m）风量（m3/min）123090812 3）钻孔质量控制 钻进过程中，钻遇结构破碎、节理裂隙发育、全强风化的岩层，可能会出现塌孔、埋钻、卡钻等事故。为防止这些事故的发生，在施钻过程中应注意： 匀速、平稳、低速钻进。 如遇坍塌掉块严重时，可进行灌浆处理后再钻进。 施钻人员不得擅离岗位，应随时注意钻进过程中孔内的情况；如发现异常情况，应立即停钻，查清原因后再继续钻进。同时将情况认真记录并提前采取预防措施。 严格按照冲击器钻进规程操作。8.7.6 检查孔钻进 采用清水金刚石钻进，钻具采用PS系列单动双管金刚石钻具。严格按水利水电钻探规程（DL6013-92）施工，对岩芯进行及时编录。对检查孔所取岩芯根据相关要求进行相关试验。8.7.7 钻进事故的预防与处理 1）原则：以预防为主，处理为辅。 2）预防措施 钻遇断层、破碎带，不论进尺多少，灌浆后应待凝候强，再继续钻进。 钻进过程中，发现掉块、卡钻等现象，应立即起钻。 3）处理：找准事故头、分清事故类型、准确分析原因，采用打、锥、反等措施处理。8.8 钻孔冲洗及裂隙冲洗8.8.1 冲洗目的 1）钻孔冲洗是将残存在孔底和粘附在孔壁的岩粉、岩屑等杂质冲出孔外，以免堵塞裂隙的进口，影响浆液灌入。 2）裂隙冲洗是用压力水或风将岩石裂隙或孔洞中所充填的松软的、风化的泥质充填物冲出孔外，或是将充填物推移到需要灌浆处理的范围以外。 3）裂隙冲洗干净后，有利于浆液进入裂隙，并与裂隙面胶结坚固，起到防渗作用。8.8.2 冲洗方式 冲洗方式分为单孔冲洗和群孔冲洗。本灌浆试验拟采用单孔冲洗。8.8.3 冲洗方法 冲洗方法有压水冲洗、压力脉动冲洗或风、水联动冲洗方法。 1）压水冲洗 利用灌浆泵，通过下入孔内的灌浆管向孔内压送水流。期望一部分水挟带着岩粉和岩屑返出地面，一部分水进入岩缝将充填物冲刷出和推移充填物。给水压力一般为该段灌浆压力的80%左右，当该值大于1MPa，采用1MPa；但对于复杂的“水径性”地层，可提高冲洗压力50%。冲洗至返出地面的水变清为止。此法采用孔口封闭、孔内循环压力水进行。 2）压力脉动冲洗 为了增强冲洗效果，在压水冲洗过程中，不是将压水压力保持不变，而是忽高（压力一般为该段灌浆压力的80%左右，当该值大于1MPa，采用1MPa，对于“水径性”地层，压力提高50%，持续510min）忽低（压力突然降为零），以形成反向脉冲水流，使岩缝内更多的松软物质顺反向水流被带到孔外，称为压力脉动冲洗。此法采用孔口封闭、孔内循环压力水进行。 3）风水联合冲洗 是将具有一定压力的风和水用灌浆管送到孔底，先打开水管注水到一定程度后，再打开风管通入压缩空气，使孔内的水与空气混合，由于汽水混合物的比重轻及压缩空气的释压膨胀，从而将水、气流断续喷出，在水、气喷出的瞬间，孔内一定区域形成低压乃至负压区，泥质便顺反向水流被带出孔外。喷出的速度越快，冲洗效果越好。所用的风压，大于满孔时水柱的压力。当地下水位较高且补给充裕时，可只向孔内断续送风不送水。 在有松软物集中充填的地层中用此法冲洗，虽不能完全清除，但只要坚持长时间冲洗，可期望其中很大一部分冲洗出来。对于破碎和软弱岩层，用此法容易造成塌孔，带来不良的后果。在稳定岩层中，冲洗效果较好，能将孔中和粘附在岩缝处的泥屑清除得相当干净。8.8.4 冲洗方法选择 1）对使用潜孔锤冲击回转钻进的孔段，因产生的岩粉较多，钻孔结束时会有一定量的岩粉留在孔内，先用风、水联动冲洗后，再采用压力水或脉冲冲洗方法。 2）采用风水联动冲洗法要求风压大于满孔时的水柱压力，故深孔时可采用压力脉动冲洗法冲洗钻孔。 3）回转钻进孔段一般地段采用清水压水或压力脉动冲洗。对破碎带，钻孔发生跨塌，孔内岩粉较多时，拟采用压水或压力脉动冲洗，冲洗介质拟采用稀浆液。8.8.5 洗净标准 裂隙冲洗应冲洗至回水澄清后10min结束，且总的时间要求，不少于30min，孔底残渣不超过20cm。8.9 压水试验8.9.1 压水试验目的 压水试验是用一定的压力向一段无护壁的钻孔内压水，记录单位时间内的漏水量，从而得出这段岩层原位透水性的一种试验，是测定岩石渗透性最常用的一种渗透试验方法。压水试验的目的是： 1）了解岩石的渗透性，为灌浆作好材料准备，并根据渗透性和岩石完整情况，选定不同的灌浆方法和灌浆段长。 2）压水试验能在一定程度上反映该段岩层的裂隙情况，为确定开灌水灰比提供依据以及作为灌后效果检查对比的依据。 3）利用灌前压水试验，还能反映岩层透水性和单位注入量有无随灌浆次序的增高而逐渐减小的趋势。 4）对比透水性灌前、灌后变化情况、变化规律。 5）掌握单位注入量与岩层透水性的关系。8.9.2 对I序孔作单点法压水试验，其余孔做简易压水试验。8.9.3 单点法压水 按水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-94）附录A（灌浆工程压水试验）执行。 1）压水试验压力值（表8.9.3-1）表8.9.3-1 单点法压水试验压力灌浆压力（MPa）压水压力（MPa）1110.30.3灌浆压力 2）压入流量稳定标准：在稳定的压力下，每35min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，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。 3）压水试验成果以透水率q表示，其计算公式见式8.9.3-1。 （式8.9.3-1）式中：q透水率，Lu； Q压入流量，L/min； P作用在试段内的全压力，MPa； L试验段长度，m。 4）P = S1 + S2，S1压力表指示压力，MPa；S2压力表中心至压力起算零线的水柱压力，MPa。压力起算零线的确定方法： 当地下水位在试段以上时，压力起算零线为地下水位线； 当地下水位在试段以下时，压力起算零线为通过试段中点的水平线； 当地下水位在试段以内时，压力起算零线为通过地下水位以上试段中点的水平线。 5）I序孔灌前压水试验采用“孔口封闭法”。8.9.4 简易压水试验 1）压力为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，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。其成果以透水率q表示，按式8.8.3-1计算。 2）简易压水试验采用“孔口封闭法”。8.10 制浆8.10.1 灌浆材料 1）水泥：新鲜普通525#硅酸盐水泥。 2）水：河水。 3）外加剂：根据浆液性能要求，由室内试验确定。8.10.2 搅拌 1）制浆设备：ZJ-400高速搅拌机。 2）采用高速搅拌机拌制浆液，搅拌时间不小于30s。浆液自制备至用完宜小于4h。8.11 灌浆8.11.1 灌浆方式、方法 1）灌浆采用“孔内循环、孔口封闭、自上而下分段灌浆法”。 2）孔内循环、孔口封闭、自上而下分段灌浆法，就是封闭器安装在孔口，自上而下分段钻进，逐段灌浆并不待凝的一种分段灌浆方法（图8.11.1-1），如此循环钻灌直至结束。它的优点是：除了主要对新钻段进行灌浆以外，还可以使以上各段都能得到若干次的重复灌浆，最终都会受到最高压的“考验”，因而灌浆质量容易得到保证；同时它可以利用钻杆作为射浆管，避免了起、下栓塞工序和堵塞不严的麻烦；孔内事故大大减少，工效显著提高，施工进度加快。采用此种方法需要预先埋设孔口管，以便安装孔口封闭器。图8.11.1-1 孔内循环、孔口封闭、自上而下分段灌浆法施工流程图 3）预埋孔口管 开孔：在浇筑盖重砼时预留灌浆孔洞，再采用f110合金钻具扫孔成孔。 灌浆：采用f108灌浆栓塞灌浆。 埋管：灌浆完毕，将孔内浆液置换成0.5:1的水泥浆，安装长1.52m的f108套管，待凝等强。 4）孔口封闭器及射浆管安装 孔口封闭器安装前应检查密封圈、胶球等是否完好。 射浆管管口距孔底50cm。 在灌浆过程中，射浆管必须能在孔口封闭器中心低速转动和适时升降，不得漏浆。 5）表层前三段灌浆结束后，均需待凝等强。 6）灌遇吃浆量较大的地段，均需待凝等强。8.11.2 浆液比级 1）选用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个重量