竹银水库固结灌浆试验工艺

　　【摘要】本文介绍了竹银水库固结灌浆施工工艺，通过对固结灌浆灌前、灌中、灌后资料分析，得出固结灌浆在竹银水库大坝固结灌浆中是基本可行的，同时指出了该试验中存在的问题，并提出了相关建议，为类似工程提供了很好的借鉴经验，为固结灌浆的设计、施工提供了更加灵活、多样的解决办法。
　　【关键词】竹银水库，坝基，固结灌浆，工艺，试验
　　1.概述
　　1.1工程概述
　　竹银水库坝基基础为红砂岩，坝基地质条件复杂，且坝体填筑与基础固结灌浆施工干扰较大；根据灌浆规范及设计单位要求，坝基固结灌浆施工前应选取有代表性的地段进行现场灌浆试验，为灌浆施工探求合理的施工工艺和施工参数。为解决上述问题，经业主、设计、监理及施工单位四方确定，选取2#副坝0+142.00～0+195.00段作为本工程固结灌浆现场生产性试验区，通过生产性试验取得相关技术及施工参数，指导本工程固结灌浆施工。
　　本次试验于2009年12月27日开始进行抬动观测孔的钻孔，至2010年01月3日灌浆工作完成，2010年01月06日进行灌后检查孔的钻孔压水试验，施工总历时12天。
　　1.2要施工项目及完成工程量：
　　固结灌浆试验主要进行抬动观测、固结灌浆的钻孔灌浆、检查孔的钻孔压水试验等工作，完成的主要工程量：抬动观测孔钻孔19.2m（2个）；抬动观测装置按安装2套；固结灌浆长度102.8m；钻孔钻孔总长度132.8m；检查孔钻孔5.2m；检查孔压水1段。
　　2.固结灌浆试验施工
　　2.1抬动变形观测
　　（1）抬动观测孔孔径为Φ76mm，采用天拓XY-200型地质钻机配金刚石钻头钻孔，在灌浆试验区内布置2个钻孔，各安置1套抬动变形观测装置。
　　（2）在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中，派专人进行抬动变形观测并作记录，抬动变形允许值按照200μm进行控制。当变形值接近允许值或变形值上升较快时，及时采取降压措施。
　　（3）抬动变形观测使用的千分表，使用前经过率定，并经常检查，确保其灵敏性和准确性。
　　（4）灌浆工作结束后，按固结灌浆要求进行抬动观测孔的灌浆回填。
　　2.2固结灌浆
　　2.2.1钻孔
　　（1）固结灌浆孔采用自上而下分段钻灌的孔段用地质钻机进行钻孔，固结孔深6.5m，一次性钻至孔底，钻孔直径Φ76mm。
　　（2）钻孔孔位符合图纸要求，孔位偏差不大于10cm，孔向垂直于基岩面方向。在钻孔过程中，采取措施控制孔斜，若发现孔斜过大，及时纠偏。
　　2.2.2钻孔冲洗及裂隙冲洗、压水试验
　　（1）固结灌浆前进行钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验。钻孔冲洗采用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗，直至回水澄清后10min结束。
　　（2）采用“简易压水”进行压水试验，简易压水试验结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80％，压水20min，每4min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。
　　2.2.3灌浆施工
　　（1）施工程序：固结灌浆按分序加密的原则进行，先进行一序孔钻灌，再进行二序孔的钻灌。具体钻灌施工程序为：抬动观测孔钻孔→抬动观测装置安装→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→质量检查孔钻孔并压水。
　　（2）灌浆方法：由于固结孔深度为5m，因此试验采用孔内循环灌浆方法。（3）灌浆分段：本工程固结灌浆孔深度为5.0m，采用不分段、全孔一次灌注。
　　（4）灌浆压力：按设计图纸固结灌浆分2序进行，且根据钻孔情况可知固结段地质情况比较差；因此Ⅰ序孔灌浆压力初定为0.2～0.3Mpa，Ⅱ序孔灌浆压力初定为0.3Mpa。
　　表2.2-1灌浆压力与注入率关系表
　
　　（5）灌浆水灰比及浆液变换：固结灌浆试验采用强度等级为P.O42.5级的普通硅酸盐水泥，灌浆水灰比为3：1、2∶1、1∶1、0.8：1、0.5∶1共五个比级。并遵照由稀到浓逐级变换的原则。
　　当某一比级的浆液注入量已达到300L以上，或灌浆时间已达到60min，而灌浆压力或注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况并报监理人批准，可越级变浓。
　　（6）灌浆结束标准：在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，结束灌浆。
　　（7）灌浆封孔：灌浆封孔采用“导管注浆封孔法”，在全孔灌浆结束后，将注浆管下入孔底，往孔底注入水灰比为0.5:1的浓水泥浆，当孔口返浓浆时，慢速提出注浆管，在上提注浆管的过程中不断注入浓浆，直至孔口充满浓浆为止。浆液凝固后应及时清除孔口浮浆和污水，用M30砂浆回填密实并抹平。
　　2.2.4特殊情况处理
　　（1）冒浆处理:压水灌浆过程中如地表裂缝发生冒（漏）浆现象时，采用速凝水泥浆嵌缝、地表封堵方法处理后，再采用降压、加浓浆液、限流、限量、间歇灌注等方法处理。然后按正常灌浆方式灌注至达灌浆结束标准。
　　（2）灌浆中断处理：因故中断尽快恢复灌浆，恢复灌浆时使用开灌水灰比的浆液灌注，如注入率与中断前相近，改用中断前水灰比的浆液灌注。
　　（3）大耗浆段处理：遇注入率大、灌浆难以正常结束的孔段时，暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的地下洞井、陡直边坡、结构分缝等进行彻底检查，如有串通，采取措施处理后再恢复灌浆，并采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆法进行灌注，该段经处理未能达到设计标准的，待凝后，重新扫孔、补灌，直至达到要求为止。
　　3.质量检查情况
　　3.1压水检查孔布置
　　为分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯以及压水试验成果进行。本次固结灌浆试验孔总数20个，根据5%的检查孔比例，布置质量检查孔1个，布孔位置由监理工程师现场指定，具体孔位为Ⅰ-Ⅰ13～Ⅰ-Ⅱ14之间。
　　3.2压水试验
　　本次固结灌浆试验检查孔压水试验采用“单点法”进行，压水检查过程中监理工程师旁站监督检查，压水检查结果见表3.3-1。
　　表3.2-1检查孔压水结果统计表
　　
　　注：透水率q（Lu）=Q/（P×L）
　　=1.4/（0.25×5.2）
　　=1.06
　　最终稳定流量对应的透水率为1.06Lu，满足设计及规范要求。
　　4.成果资料分析
　　4.1压水资料分析
　　（1）平均透水率：Ⅰ序孔平均透水率为67.87Lu，Ⅱ序孔平均透水率为32.09Lu，检查孔平均透水率为1.06Lu。其中Ⅱ序孔平均透水率小于Ⅰ序孔，说明随着灌浆孔的逐渐加密，透水率总体上呈下降趋势，符合灌浆的正常规律，达到了相应的质量标准。
　　（2）从试验区灌浆的抬动观测结果来看，1.5m厚的压浆板混凝土采用0.2～0.3Mpa的灌浆压力是合适的。
　　（3）检查压水结果分析：结果显示所布置的1个检查孔压水结果在设计要求范围内，透水率为1.06Lu。说明通过固结灌浆，能有效地将表层岩体的裂隙封闭，达到了将表层岩体加固后作为帷幕灌浆的岩石盖重层的目的。
　　4.2灌浆资料分析
　　4.2.1灌浆单耗
　　（1）可灌性：试验区Ⅰ序孔灌浆平均单耗为达237.65kg/m，Ⅱ序孔灌浆平均单耗为达135.92kg/m，说明试验区按现行灌浆工艺进行固结灌浆可灌性较好。
　　（2）各次序孔灌浆单耗：试验区Ⅰ序孔灌浆平均单耗为达237.65kg/m，Ⅱ序孔灌浆平均单耗为达135.92kg/m，Ⅱ序孔的递减率为174.8%。由数据可知，随孔序的增加其单耗递减的规律非常明显。
　　4.2.2压水灌浆串漏情况分析
　　从施工现场情况看，在进行Ⅰ序孔施工中串漏情况比较普遍，但Ⅱ序孔施工的时候串漏情况大大减少。说明：一是试验区岩体表层卸荷裂隙比较发育，表层串漏较严重；另一个是表层灌浆封闭效果较好。
　　5.结论和建议
　　5.1结论
　　（1）竹银水库基础固结灌浆采用开灌压力0.25～0.3Mpa，全孔一段孔内循环、采用两序灌浆的施工方法是可行的，虽然部分孔因地质原因在耗灰量上有一定的差异，但并未对结果产生直接的影响。
　　（2）Ⅰ序孔灌浆时有一定的绕渗作用，但总体上并未对灌浆质量产生影响。Ⅱ序孔绕渗现象大大减少，说明分序施工对地质较差岩石地带是合理的。
　　（3）从灌后质量检查孔压水结果可以看出，灌后检查压水透水率为1.06Lu，说明灌浆对表层有补强的效果，使接下来的帷幕灌浆质量得到了进一步的提高。
　　5.2有关问题的建议
　　（1）试验施工中，经抬动观测发现未产生较大抬动现象，因此，在确保抬动值在设计允许范围内的条件下，应在允许范围内适当提高灌浆压力，建议施工生产中采用的灌浆压力Ⅰ序为0.25-0.3MPa，Ⅱ序为0.3-0.4Mpa。
　　（3）为确保固结灌浆的施工进度，建议在正常施工中，如每段（孔）均需进行裂隙冲洗，灌前压水可按规范要求只选取5%的孔段进行，以减少施工工序，达到加快施工进度的效果。