水库工程碾压砼重力坝施工图阶段坝基地质勘察补勘及坝基灌浆试验施工技术大纲.doc

咸阳市（旬邑县）柏岭寺水库工程碾压砼重力坝施工图阶段坝基地质勘察补勘及坝基灌浆试验施工技术大纲 受咸阳市旬邑县柏岭寺水库工程建设处的邀请，我公司组织有关技术人员于2013年元月14日到水库工程现场进行了实际踏勘、听取了工程建设处有关领导对本工程的介绍、搜集了有关技术资料，依据咸阳市水利水电规划勘测设计研究院咸阳市柏岭寺水库坝基灌浆试验任务书、咸阳市柏岭寺水库施工图阶段坝基地质勘察补勘函和工程建设处的委托要求，特编制提出咸阳市（旬邑县）柏岭寺水库工程碾压砼重力坝施工图阶段坝基地质勘察补勘及坝基灌浆试验施工技术大纲。一、工程概况1、工程地理位置及交通。旬邑县柏岭寺水库位于旬邑县县城东北方向约17km处，马栏河中游的柏岭寺村东北方向处。县城至水库道路多为乡村便道，车辆尚可通行。2、工程投资及参与单位。工程投资建设方为旬邑县人民政府，工程设计由咸阳市水利水电规划勘测设计研究院承接，工程地质勘察由兵器工业北方勘察设计研究院承接，工程承建方为咸阳市方圆建设工程公司，工程监理方为陕西省水利水电工程建设监理公司。 。3、工程设计规模及建设进展现状。本水库设计主大坝为砼重力坝,坝顶高程1068.0m，水库正常蓄水水位1066.3m，水库工程设计总库容为990万m3，正常水位以下库容为980万m3。坝顶总长260m，其中溢流段坝长77m（主要泄洪），坝高29.5m；非溢流坝顶长183m（其中左岸砼坝段50m、右岸砼坝段25m、土坝坝段108m），砼坝坝高38.5m。砼坝顶最大宽为9.5m，砼坝底最大宽度为36.55m。本工程目前已基本完成勘察设计、导流洞、右坝土坝填筑工程和砼挡土墙工程。主坝砼坝基开挖工程正在进行中。二、工程地质简况依据咸阳市柏岭寺水库工程地质勘察报告和咸阳市柏岭寺水库坝基灌浆试验任务书中有关对本工程地质情况的描述，特将上述报告及任务书中的有关工程地质情况分析研究后，归纳整理简述如下：柏岭寺水库位于鄂尔多斯地台南缘，库区出露地层较为简单，从老到新主要有：（1）下部垩系洛河组（K12）砂岩、砾岩及华池环河组（K13）泥质砂页岩。三种岩性在谷槽及两岸裸露，岩层倾角24， 向NNW缓倾。库区及坝址区岸坡均由基岩构成。（2）第四系下更新统（Q1）至上更新统（Q3）黄土，分布于库岸两侧塬区，位于正常水库水位以上，厚度稳定。全新统（Q4）壤土、砂砾石层相变较大，分布于三河阶地、河漫滩及两岸坡麓处。库区地质构造简单，未发现大断层及褶皱，岩层基本呈水平状，略倾向北偏西，构造节理也不发育，只有在库岸洛河组砂岩中发育有规则的闭合“X”型共轭节理，其走向分别为NW6080（？），NE75，此二组节理倾角近乎直立，间距10余米。该水库库区处于职田塬、后熨斗塬两大塬之间，三水河属区内切割最深河谷，水位以下库周地层仅（K12）洛河组砂岩、砾岩与外界相通，黄土和砂砾石层与外界无联系，且洛河组砂、砾岩为相对不透水层，库岸未发现较大的地质构造，故认为该水库两岸及底部不存在永久性向邻谷渗漏问题。三、 坝基地质勘察补勘及灌浆试验的目的依据“坝基地质勘察补勘函”第3条款目的和任务与灌浆“试验任务书”中第4条款提出的本工程灌浆试验的目的分别摘录归纳整理如下：（一）坝基勘察补勘的目的在正在施工的坝址和建筑物场地上，进一步查明核实建筑物区内坝基承载力及抗滑稳定性，为设计提供所需的工程地质资料。（二）坝基灌浆试验的目的1、研究适用于本工程地质条件的灌浆施工程序、施工工艺；2、通过试验确定灌浆合理的孔、排距；3、通过试验确定适合本地质条件的灌浆压力；4、通过试验确定适宜的灌浆材料和最优的浆液配合比。试验的最终目的是：通过本次灌浆试验，得出最佳的坝基灌浆施工工艺及各项参数，为进一步优化设计提供科学的地质参数。四、 坝基地质勘察补勘及灌浆试验的内容（一）补充勘察在坝基开挖施工中揭露的地层与原初步设计阶段的地勘报告基本相符。但是，原推测坝基岩层（K12）第工程层砾岩厚度约为8m，而本次开挖实际揭露的（K12）第工程层砾岩只有23m，故有较大变化。另外，在坝基开挖施工爆破过程中，基坑右端（轴线0+0790+133m）第、第层之间层面裂隙松动、开裂。致使坝基岩层改变为（K12）第层砂岩。此种岩体工程地质特性与原推测的砾岩有较大的差别。因此，需进行补充地勘，为设计提供较为可靠的地质资料和有关设计参数。补充地堪的内容有：1、通过勘探查明坝基砂岩地层特征（分层、空间分布，有无夹层等）岩石特性，岩体完整性及其渗透特性。提出坝基工程地质剖面图；2、在孔内进行压水实验，查明坝基岩体的透水率；3、利用地质钻孔进行物探，测定岩体的波速，计算岩体的动弹性模量4、利用钻孔岩心进行岩石室内物理力学试验，取得岩石的各项物理力学参数；通过对以上各种数据进行分析论证，为设计方提出较为可靠的数据指标。本次补勘与灌浆试验结合进行。（二）灌浆试验“任务书”中给出的灌浆孔初步设计固结灌浆孔、排距定为2、5m，本次灌浆采用3种不同孔、排距（2.0m、2.5m、3.0m）进行灌浆试验，最终通过试验确定最佳孔、排距。具体内容如下：1、钻孔、冲洗、压水方法试验；2、灌浆方式、方法试验；3、灌浆材料及浆液配比试验；4、钻孔、灌浆工效分析；5、材料消耗及工程造价分析；6、试验效果分析（灌浆后帷幕的渗透率吕容值Lu）7、灌浆质量检查与灌浆效果监定。五、 编制依据1、咸阳市水利水电规划勘测设计研究院咸阳市柏岭寺水库坝基灌浆试验任务书2013年1月；2、咸阳市水利水电规划勘测设计研究院咸阳市柏岭寺水库施工图阶段坝基地质勘察补勘函2013年2月；3、水利水电工程地质勘察规范GB504872008；4、中国兵器工业北方勘察设计研究院咸阳市柏岭寺水库工程地质勘察报告2010年3月；5、咸阳市水利水电规划勘测设计研究院旬邑县柏岭寺水库工程砼坝开挖施工图纸2013年1月；6、中华人民共和国电力行业标准水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/5148-2001；7、中华人民共和国电力行业标准水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/5148-2001条文说明；8、中化人民共和国水利部水利建筑工程预算定额水总2002116号；9、国家计委、建设部关于发布工程勘察设计收费管理规的通知，计价格200210号。本次灌浆试验技术大纲编制以上述文件、规范为主要依据，结合水库施工现场实际情况和我公司多年来的实际工程经验、同类工程建设经验和项目指挥部有关领导的要求而编制成册。 六、坝基地质补勘及灌浆试验施工人员及机具配置本次灌浆试验工程施工机具及人力配置本着既要够用，又要考虑一定的备份，尤其是当地难以购置的机具零配件，易损件要有一定的备用量。1、施工人员配置。施工管理及技术人员配置详见5、1表。咸阳市柏岭寺水库坝基灌浆试验施工人员配置表 5、1序号姓名职 称岗 位具体任务1吴泰安高 工项目经理一级建造师，项目全面管理2李学江工程师负责技术判定岩性、掌控压水试验3王延安安全员负责采供驾驶员、兼管后勤供给、安全4方 超技术员负责技术测量、放线、资料等技术工作5吴立成钻 工机 长备用机长，配合钻孔、灌浆质量检查等6雷清华高级工现场管理负责施工的质量管理7王 立钻 工施工队长备用机长，兼生活车驾驶员8齐竣峰钻 工机 长一班机长，负责钻孔等9王永利钻 工机 长二班机长，负责钻孔等10何友林资料员编录员记录整理初始各种工程数据记录11田献峰中级工钻 孔兼灌浆等12杜战宏中级工钻 孔兼灌浆等13王稳书中级工钻 孔兼灌浆等14王小杜中级工钻 孔兼灌浆等15李战会厨 师炊事员伙食供应备注：曾参加过的类比工程有：1、克拉玛依油田白碱滩水库坝体帷幕灌浆：2、乌宗布拉克水库坝基渗水帷幕灌浆；3、国电新疆红雁池电厂房内设备支墩沉降固结灌浆一期、二期、三期工程；4、哈密西郊变电站配电室沉降裂损固结灌浆；5、乌市电业局八户梁变电站沉降裂损固结灌浆；6、乌市电业局旭日变电站沉降裂损固结灌浆；7乌市电业局化工园变电站沉降裂损固结灌浆； 8、2013年一月，乌市电业局龙岗变电站沉降裂损固结灌浆工程设计。以上工程均为设计、施工总承包（通过投标）9、华电苇湖梁电厂地质勘探及国电红雁池电厂地质勘探等工程。2、施工机具配置。施工机具配置详见5、2表。咸阳市柏岭寺水库坝基补勘及灌浆试验施工机具配置表5、2序号设备名称单位数量备 注1工程指挥车辆12生产保障车辆1兼生活保障3150地质钻机台2配套主动工钻杆18mm4160高压泥浆泵台2参数：压力4MPa；最大排量500L/min5立式浆液搅拌机台1参数：搅拌转速50r/min，最大制浆能力1015m3/h689mm金刚石钻头个10789mm复合片钻头个6873mm钻关个5989mm开孔管根81073mm开孔管根81189mm岩芯管m71273mm岩芯管m713YS灌浆塞个314灌浆自动记录仪部115钻孔测斜仪部116水准仪台13、办公设备配配置。施工机具配置详见5、3表。咸阳市柏岭寺水库坝基补勘及灌浆试验施工办公设备配置表5、3序号设备名称单位数量备 注1笔记本电脑台22激光打印机台1配置一定数量的消耗用品（纸张等）3210佳能彩色扫描仪台14100m钢尺个1七、地质勘察补勘及灌浆试验地点的选择及区块、序号划分和孔位布置方法本次坝基地质补勘拟与灌浆试验结合进行，为此，在布置勘探孔与灌浆试验孔时两者综合进行考虑，即：地质补勘钻孔兼有多项效能，达到一孔多效的目的。地质补勘与灌浆试验各为一个试验区块，共2个试验区块。（一）坝基地质补勘1、坝基地质钻孔为第区块，共布3孔，每孔深均为22m，钻孔孔径89mm，成孔孔径为108mm；要求全孔取芯，岩芯按从上至下顺序进行编号后，放置于岩芯箱内整齐码放。照像后由地质人员、甲方监理及有关专家确认后送检。送检试块数量拟每一个地质孔送检一组，共三组。如遇有砾岩时应再增加二组砾岩岩芯，共计5组。2、岩体弹性模量。采用在勘探孔内进行岩体动弹性模量测试（声波法）。以上三个地质钻孔同时进行灌浆试验和压水试验，并兼有先导孔的功能。3个地质钻孔拟布置在坝轴线上间隔布置，详见地质勘察补勘及灌浆试验孔位平面布置图。（二）灌浆试验1、灌浆试验为第区块。次序号编制划分详见7、3、1表。2、灌浆试验孔类型及孔深。灌浆试验孔类型分为二类，分别为灌浆孔、检查孔。共计9孔，其中5个灌浆（压水试验）孔、4个检查孔。孔深均为15m。试验孔布置均按等腰三角形布置，地质勘察补勘及灌浆试验孔位平面布置图。各类钻孔的编号详见详见7、2、1表。各类钻孔孔号编制一览表7、2、1区块孔号第区块DZK1DZK2DZK3本区块均为地质孔，并兼先导孔、压水试验及灌浆试验。第区块ZK1GZK2 JZK3 GZK4JZK5GZK6 J ZK7 GZK8 JZK9 G说明1、灌浆试验孔共计9孔，其中灌浆孔5个，检查孔4个。 八、地质勘察补勘与灌浆试验施工方法及工艺流程依据地质补勘函、任务书的要求及有关技术规范规程，地质补勘灌浆试验钻孔施工在测量放线后，必须经现场监理验线确认后方可开工。施工的总体方法为：面向坝体上游，先第区块、后第区块；按孔位先左后右、先外孔、后内孔；先围后挤；按试验孔功能类别分：先地质孔（先导孔）、后灌浆孔，检查孔在上述孔全部灌浆完工后；按不同类别孔的试验内容分：先钻孔、后压水、再灌浆封口。其具体方法及工艺流程如下：地质每孔分为5段进行，即：自上而下，上部4m为1段，下部6m为1 段，计5段，共计22m。灌浆试验孔、检查孔分为3段，上部4m为1段，下部7m为1段，计3段，共计划15m。地质孔（先导孔）、检查孔的工艺流程为：钻孔采取岩芯压水试验钻孔采取岩芯压水试验最后分段灌浆。灌浆孔除不采取岩芯外，其余工艺与地质孔和检查孔相同。1、钻孔。（1）钻孔设备及方法。钻孔采用清水冲洗、地质钻机回转钻进的方法施工。根据地层情况，选用金刚石或硬质合金钻头（详见5、2表）钻孔。（2）钻孔采用89mm钻头钻进，成孔为108mm。（3）钻孔孔斜测量。孔斜用水平尺或测斜仪测量，其孔底偏差值25cm。（4）岩芯采取及方法。第试验区块的地质孔（先导孔）和第区块中的4个质量检查孔均要求全孔采取岩芯。采取方法采用常规的岩芯管提取法。2、钻孔冲洗和压水试验。（1）钻孔冲洗。为了提高灌浆效果，在孔段钻孔结束后采用大泵量水冲孔的方法，冲洗孔内的岩粉及孔壁、裂隙。冲洗时间可至回水清净时止或不大于20min，压力是灌浆压力的80%，并不大于1MPa。（2）压水试验设备。压水试验使用灌浆施工所用的设备（回转式地质钻机等设备）和仪表，但应保持足够的精度及合格的标值范围的80%，并不大于1MPa。洗孔后，孔内残渣不得大于20cm， 经质量检查人员查验确认合后进入试验阶段。 （3）压水试验。A、压水试验的方法。灌浆工程一般使用一级压力的单点法，但本次的地质孔同时又是先导孔、灌浆试验孔、质量检查孔，故，本次压水试验采用三级压力五个阶段的五点法。B、先导孔（地质孔）压水试验的压力。根据本试验的具体情况及施工的地质条件，先导孔各孔段压水试验选用的压力值如下：0.3MPa-0.6MPa-1.0MPa-0.6MPa-0.3MPa。C、检查孔压水试验的压力。由于检查孔是在其它孔造孔、压水试验、灌浆都已完成后的时间段进行，依据规范，检查孔各孔段压水试验的压力应不大于先导孔（地质孔）灌浆施工时该孔段所使用的最大灌浆压力的80%。D、压水试验压入量的稳定标准。在稳定的压力下每3min5min阅读一次压入流量，本次试验采用3min，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，本阶段试验即可结速，取最终值作为计算值。E、五点法压水试验成果的表示与计算。压水试验的成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。以单点法为例。在1MPa压力下每m试段长度每min注入水量1L时，q=1Lu。计算表达式为：q=式中：q试段透水率，Lu；Q压入流量，L/min；P作用于试验段的全压力，PMa；L试段长度，m；计算成取两位数字。五点法具体计算试验成果和表示方法是以压水试验三级压力中最大压力值（P）及相应的压力流量（Q）及上述公式求算透水率；根据五个阶段的压水试验资料绘制PQ曲线。五点法压水试验有成果用透水率吕荣值Lu和PQ曲线表示。3、灌浆。（1）灌浆机具及仪器的配置。采用自动多录仪和灌浆塞及泥浆泵等。由于本次灌浆试验的孔数较少，灌浆试验时可采用人工目视读数进行人工记录的方法进行。（2）制浆及浆液配合比。灌浆采用42.5水泥材料。正常情况下采用单浆浆液，制浆材料必须按规定的浆液配合比计量，计量误差率差应小于5%。浆液浓度采用3个比进试验。配合比详见8、3、3表。（3）洗孔。同钻孔洗孔方法。（4）浆液变换。灌浆的开灌浆液浓度水灰比根据试验确定，灌浆浆液浓度应遵循由稀到浓的原则逐级改变。灌浆材料配合比一览表8、3、3序号灌浆材料配合比（重量比）水水泥水玻璃11、21、00、0020、00521、01、030、81、0（5）变浆标准要求。施工时将按以下要求控制：A、灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少，或者吸浆量变化不大而灌浆压力均匀升高时，不得改变水灰比。B、当某一比级浆液灌入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注。C、当灌入率大于30L/min时，根据情况可越级变浓。D、当采用最浓级浆液灌注浆液，而吸浆量仍很大且不见变小时，可采用限流、低压、限量、间歇、待凝等主法处理。E、改变浆液水灰比后，如灌浆压力突增或吸浆量突减，应立即回稀到原水灰比进行灌注。F、如发生回浆变浓现象，换用相同水灰比的新鲜浆液进行灌注，若效果不吸显，延续灌注30min，即可停止灌注。G、在冬季施工，当外界气温寒冷时，每隔30min60min测量一次浆液温度，当温度过低时，应在浆液搅拌时加入一定数量的热水，以保证灌浆顺利进行，保证灌浆质量。（6）灌浆结束标准要求。A、固结灌浆采用自下而上分段灌浆法，在规定的压力下，当灌注率不大于1L/min时，继续灌注30min，灌浆可以结束。B、灌浆过程中如果发现回浆失水变浓，应改稀一级新浆灌注，当效果不明显则继续灌注30min，灌浆可以结束。C、当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理。（7）封孔。全孔灌浆结速后，采用置换和全孔灌浆法封孔。即将管路和孔内的稀浆全部置换，直至孔口返出浓浆为止，浓浆的水灰比采用0、6：1或0、5：1。而后提升射浆管。在提升过程中不断向孔内注入浓浆，最后在孔口卡塞后灌入0、6：1或0、5：1浓浆，持续1h结束。九、特殊情况的处理措施1、灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据情况镶缝、表面封堵、低压浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。2、如被串孔正在钻进，要立即停钻。3、串浆量不大于1L/min时，可在被串孔内通入水流。或采取一泵一孔同时灌浆。4、串浆量过大时，应采取一泵一孔同时灌浆。否则应将灌浆孔塞住，待灌浆孔灌浆结束后，对被串浆孔再进行扫孔、冲洗，尔后进行灌浆，直至结束。5、灌浆施工必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：（1）尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。（2）若中断时间超过30min，则要冲先钻孔，如无法冲洗或冲洗无效时，则应进行扫孔，尔后恢复灌浆。（3）恢复灌浆时，使用开灌比级水泥浆继续灌注；如注入率较中断前相近，即可改用中断前比级的浆液继续灌注；如注入率较中断前的增加较多，则应将浆液逐级加浓继续灌注。 （4）恢复灌浆后，如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。6、孔口有涌水的灌孔段，灌浆前先测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可先用下列措施综合处理：（1）缩短段长；（2）提高灌浆压力；（3）进行纯压工灌浆；（4）灌注浓浆；（5）灌注速凝浆液（浆液中加入水玻璃）；（6）屏浆、闭浆；（7）待凝。7、灌浆段注入量大且难以结束时，可选用下列措施：（1）低压力、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；（2）灌注速凝浆液。8、无论何种特殊情况经处理后，灌浆段待凝后应进行扫孔，重新按技术要求进行升压灌浆，直至达到结束条件止。十、地质补勘和灌浆质量及效果检查地质补勘前已述及，主要采用采取岩芯送检（室内试验）和采用声波法进行岩体动弹性模量测试等，本条款谨对灌浆质量及效果检查作如下描述。1、灌浆工程是隐蔽工程，必须从施工过程的各个环节质量检查抓起，只有当施工过程中的各个环节有了质量保障，总体工程质量才有保障。2、固结灌浆质量检查。（1）常规压水试验检查。为检查灌浆试验结果，灌浆完工7d后，通过检查孔进行压水试验（采取岩芯），通过与先导孔的灌浆压力对比，进行灌浆成果分析，得出灌浆后的吕荣值Lu。检查孔压水试验每孔仍分两段进行，压水试验压力采用通过先导孔（地质孔）的压水试验后给出的最佳压水压力值进行试验。方法采用单点法，即全孔使用同一压力进行。（2）钻孔岩芯检查试验。从先导孔（地质孔）及检查孔钻孔采取的岩芯中每孔各选1组岩芯，共同3-5组。每孔中的2-3组岩芯做饱和状态下的压力强度试验，另1-2做干燥状态下的压力试验。每组岩芯经编号后送检。十一、竣工资料及验收1、地质补勘和灌浆试验施工的单元工程施工及检查完成后，及时进行质量评定和验收。单元工程的质量评定标准按照水利水电工程施工质量评定表说明与示例（试行）执行。2、灌浆工程的施工记录、成果资料和检验测试资料整理及验收。3、灌浆工程完工后，应及时整编试验资料和提交试验报告，申请验收要提供的文件有；（1）工程设计文件：工程地质资料、设计图纸、施工技术要求、设计修改变更通知等。（2）灌浆施工资料：有关的施工记录、成果资料、检验测试资料、施工竣工报告、施工技术总结等。（3）质量检查报告：单元工程质量评定表及有关说明等。4、本次灌浆试验施工计划总工期为50天。我们已注意到，原地质勘察中有关地质裂隙的存在，所以在本次地质补勘测尤其是灌浆区块孔位应布置在具有裂隙的区域内进行。十二、附件1、地质勘察补勘及灌浆试验孔位平面布置图；2、咸阳市（旬邑县）柏岭寺水库工程坝基灌浆试验概（预）算书。西安方力水电工程有限公司2013年2月16日