浅析生产性灌浆试验在洞室灌浆工程中的应用

浅析生产性灌浆试验在洞室灌浆工程中的应用

何秀花

葛洲坝集团第三工程有限公司

摘要：新疆阿尔塔什水利枢纽工程右岸洞群四条各类型洞室，均需进行固结灌浆，灌浆工程量较大，固结灌浆约九万米，需进行生产性试验，通过试验确定灌浆处理后岩石能达到的波速及与灌前进行对比，根据试验结果确定后续灌浆方法及相关参数，对施工过程及达到的设计指标的效果进行经验总结，以供同类型工程做参考。

关键词：洞室固结灌浆、生产性试验、施工参数、经验总结

一、引言

阿尔塔什水利枢纽工程右岸灌浆工程（1#发电洞、2#发电洞、1#深孔排沙放空洞、生态电站引水洞）主要是回填灌浆和固结灌浆，入岩为2.5m～8.0m，设计参数基本一致，地质情况也相近，主要为III类围岩和II类围岩，因此综合考虑选择在1#发电洞进行生产性灌浆试验，以此来代表2#发电洞、1#深孔和生态电站引水洞同类围岩情况。

二、灌浆试验目的

2.1灌浆方法：自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、全孔一段灌浆法，三种灌浆方法对比分析；

2.2灌前灌后波速对比分析、灌前灌后透水率对比分析；

2.3根据试验结果提出有关灌浆方法﹑洗孔方式﹑灌浆压力控制、抬动观测、封孔方式等建议，确定有效、可靠、经济、合理的灌浆方法。

2.4试验场地选择III类围岩灌浆试验选择在1#发电洞桩号（1+196.301～1+340.301）段固结灌浆第27、28、29单元进行。

三、灌浆试验施工过程

3.1施工工艺流程

钻孔→简易压水（基岩）→声波孔检测→灌浆→待凝……封孔；

3.2造孔

采用YT-28型手风钻进行造孔。

3.3洗孔

固结灌浆孔造孔结束后，进行孔壁冲洗和裂隙冲洗，直至回水澄清。裂隙采用压力水冲洗，直至回水澄清，延续10min结束。

3.5压水试验

压水试验在岩石裂隙冲洗结束后进行。

3.6声波检测及抬动观测

灌前灌后声波测试孔均为同一孔位，灌前声波测试在洗孔后进行，灌后声波测试在灌浆结束14天后进行，采用AC-301声波仪进行检测。

在灌浆试验区每个单元内均安置2套抬动变形观测装置（千分表）。

3.7灌浆方法及主要参数

（1）灌浆方法：灌浆采用纯压式，29单元自下而上分段灌浆法、28单元自上而下分段灌浆法、27单元全孔一段灌浆法。

（2）灌浆顺序：环内分序，环间不分序。

（3）灌浆压力：29单元第1段1.2Mpa，第2段0.3Mpa；28单元第1段0.3Mpa，第2段1.2Mpa；27单元全孔一段采用自0.3Mpa开始升压至1.2Mpa。

（4）浆液水灰比及浆液变换

固结灌浆所用浆液水灰比，采用3:1，2:1，1:1，0.5:1四个比级。开灌水灰比3:1，浆液变换按由稀到浓逐级变换。

（5）灌浆结束条件：固结灌浆在该灌浆段规定压力下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，即可结束。

（6）封孔：灌浆孔灌浆结束后，排出钻孔内的积水和污物，采用“全孔灌浆法”或“导管注浆法”封孔，封孔结束后孔口空余部分采用干硬性水泥砂浆人工回填并捣实，孔口压抹齐平。

3.8质量检查

压水试验在各区灌浆结束3天后进行，弹性波速在灌浆结速14天后进行；均按基本孔5%进行检测，质量合格标准为：透水率q≤5Lu，灌后波速较灌前波速提高15%。

四、灌浆试验成果分析

4.1灌浆试验综合成果统计及分析

3个单元均是I序孔平均单位注入量＞II序孔平均单位注入量，29单元采用自下而上灌浆法，平均单位注入量12.9Kg/m，递减56.9%；28单元采用自上而下灌浆法，平均单位注入量10.1Kg/m，递减45.8%；27单元采用全孔一段灌浆法，平均单位注入量33.7Kg/m，递减86.6%。符合分序灌浆注入量递减规律。

4.2灌前灌后透水率分析

灌前简易压水试验47段，灌前岩石透水率最大值32.70Lu，最小值1.23Lu，灌前平均透水率7.36Lu；灌后检查孔压水试验，共布置了30个检查孔，50段压水，检查孔透水率最大值3.24Lu，最小值0.25Lu，平均透水率1.19Lu，均小于设计图纸要求5Lu。三种灌浆方法在灌后压水试验效果方面相差不大，均能达到设计防渗要求。

4.3灌前灌后岩石弹性波速及基岩岩性分析

4.3.1 声波检测效果分析

29单元采用自下而上灌浆法，共检测10个钻孔，灌后波速提高最大值22.8%，最小值3%，平均10.9%， 有2个孔波速提高值在15%-30%之间，8个孔波速提高值小于15%。

28单元采用自上而下灌浆法，共检测10个钻孔，灌后波速提高最大值23.9%，最小值4.8%，平均15.7%， 有7个孔波速提高值在15%-30%之间，3个孔波速提高值小于15%。

27单元采用全孔一段灌浆法，共检测10个钻孔，灌后波速提高最大值24.9%，最小值3.1%，平均14.0%， 有4个孔波速提高值在15%-30%之间，6个孔波速提高值小于15%。

4.3.2岩性分析

试验段岩性为石炭系灰岩夹白云质灰岩，厚层状，岩石中硬，基岩相对比较完整，偶有裂隙，也并不发育，裂隙互不贯通或较为封闭，灌前波速相对较高，大部分在2800m/s以上，且与灌后波速相差不大，灌后波速较灌前波速提高值，灌前波速小于2800m/s的灌后波速均能提高15%，而灌前波速大于2800m/s的灌后只有部份能提高15%，大部份均不能达到15%。通过三种灌浆方法的灌前灌后声波效果对比，波速提高值无明显差异。

4.4灌浆压力及抬动观测分析

根据灌浆试验资料数据上分析，灌浆压力为第1段0.3Mpa，第2段1.2Mpa，无论是自上而下还是自下而上或者全孔一段灌浆法，砼均没有抬动的现象。

4.5施工进度及工效分析

4.5.1施工进度

灌浆试验工程施工时长为：2019年03月04日～2019年05月08日，总工期46天

4.5.2施工工效对比分析

29单元（自下而上灌浆法）：工期46天，工效960m/46天=20.9 m/天

28单元（自上而下灌浆法）：工期35天，工效960m/35天=27.4m/天

27单元（全孔一段灌浆法）：工期26天，工效960m/26天=36.9m/天

功效对比：全孔一段灌浆法＞自上而下灌浆法＞自下而上灌浆法

五、主要结论

5. 1灌浆方法及方式

在灌浆效果一致，又不违背规范相关规定的情况下，采用全孔一段灌浆法进行III类围岩灌浆，灌浆方式采用纯压式。

5. 2灌浆压力

开灌0.3 MPa，升压至1.0 MPa，直到灌浆结束；

5.3浆液水灰比

浆液水灰比为3:1、2:1、1:1、0.5:1 四个比级，开灌3:1。

5. 4封孔

灌浆孔灌浆结束后，采用“全孔灌浆法”或“导管注浆法”封孔；封孔结束后对钻孔空余部位使用干硬性水泥砂浆封填密实，孔口压抹齐平。

5. 5抬动观测

灌浆施工过程中每个单元布置两个抬动观测装置是可行的，可以有效的反映出灌浆及压水过程中的砼抬动变化情况；

5.6灌前灌后声波提高值

将灌后声波提高值合格标准：灌后波速较灌前波速提高15%改为灌浆前波速≤3000m/s时，灌浆后波速比衬砌前提高15%；灌浆前波速＞3000m/s时，灌浆后波速比衬砌前提高。

六、参考文献

（1)《新疆阿尔塔什水利枢纽工程右岸建筑物工程招标文件》；

（2)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62－2014）；

（3）《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266-2013

（4）《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001