（合同编号：SZEQ-SG-ZZH-ZT）

帷幕灌浆生产性试验成果报告

编制：

审核：

批准：

中国xx集团第二工程有限公司

XX水库二期工程xx水库工程项目部

2016年4月

1 概况

1.1 工程概况

根据《xx水库大坝基础处理图1/2、2/2》，在大坝右岸坝肩槽0+271.00～0+301.00沿坝轴线布置生产性试验区；试验区为单排帷幕灌浆孔，孔距2m，孔深深入基岩相对不透水层（q≤5Lu），共计15孔，施工轴线总长30m。

生产性帷幕灌浆试验采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆法“施工，接触段段长2m，第二段3m,以下各段为5m，终孔段段长不大于6.5m。施工按三序进行，即按I、II、III序先后钻灌。

本次试验于2015年12月30日开始施工，至2016年3月26日完成全部钻灌工程量，并于2016年4月15日完成灌浆质量检查。因先期布置的两个检查孔（ZDWS-J-1、ZDWS-J-2）透水率出现连续不合格且不合格透水率大于设计值150%的情况，在2016年4月19日监理工程师、设计代表、业主召开的灌浆技术专题会上（xx水库工程监理[2016]12号）确定：在ZDWS-1-1与ZDWS-2-3之间增加检查孔ZDWS-J-3 ，在ZDWS-14-3与ZDWS-13-1之间增加检查孔ZDWS-J-4，在ZDWS-9-1靠上游垂直于坝轴线1m处增加一个补强灌浆孔。ZDWS-J-3和ZDWS-J-4检查孔于2016年4月23日结束，补强灌浆孔于2016年4月27日结束。2016年4月27日，监理工程师、设计代表、业主召开的灌浆专题会（xx水库工程监理[2016]16号）经分析资料及讨论后，判断帷幕灌浆试验单元为合格。

施工期间共完成钻孔20孔（其中灌浆孔15孔，检查孔4孔，补强孔1孔），共计钻孔929.82m（其中砼24.0m，基岩905.82m），灌浆160段（灌浆长度725.52m，耗用水泥327865.16Kg）。

1.2 地质条件

生产性帷幕灌浆试验区位于大坝右岸，该部位岸坡为阶梯状斜坡，最大自然坡高约90m，坡角10～30°。出露基岩高程383m以上为J3p1层厚层砂岩夹粉砂质泥岩，以下为J2sn(5)-(1)层粉砂质泥岩夹砂岩。岩层平缓，微倾坡内，倾角1～3°。砂岩中主要发育N50°E/NW∠70～80°及N76°W/NE∠80～85°两组构造裂隙，延伸长度0.3～5m，间距0.4～1.3m，张开宽度1.2～3.5m，充填次生夹泥及岩屑。在高程366.86～349.21m分布有3条破碎带，单层厚度0.05～1.1m，其中Xl、X2连续性较好，伸入坡内。岸坡岩体中多数结构面组合交线倾向坡内，岸坡整体较稳定。岩体强、弱风化带厚度分别为1～3m与11～15m，卸荷带水平宽度约5～l2m。其中强风化、强卸荷带表层岩体结构松弛，分布有顺坡向卸荷裂隙。强风化岩体裂隙较发育，岩体破碎，强度低，弱风化岩体相对较完整。

1.3 生产性试验内容

（1）明确灌浆试验的目的与灌后技术指标要求，制定灌浆试验工作计划和总体工作程序；

（2）制定钻孔、冲洗、压水试验和灌浆工艺等施工方法；

（3）灌浆材料、浆液及浆液结石强度和透水率等物理力学和化学性质的试验工作；

（4）灌浆质量检查及补强措施；

（5）灌浆试验资料的整理，试验成果的分析及评价；

（6）编写相关试验报告。

1.4 生产性试验目的

（1）选择合理的施工程序，良好的施工工艺、合宜的灌浆材料和最优的浆液配合比；

（2）确定满足坝基帷幕设计标准的钻孔冲洗、灌浆材料、灌浆孔及灌浆参数（孔距、防渗帷幕厚度等）、施工工艺（包括灌浆压力、注浆率、浆液浓度等）等技术参数和数据；

（3）评价帷幕灌浆后地基的渗透性，探索受灌地层的灌浆特点、单位注入量大小、抬动变形特性等；

（4）研究适合本工程特点与要求的灌浆质量标准和检查方法,使帷幕灌浆设计和施工更符合实际情况，灌浆孔布置更为合理。

1.5 生产性试验任务

（1）论证大坝采用帷幕灌浆方法处理效果的可靠性、技术上的可行性和经济上的合理性；

（2）复核设计提出的灌浆材料及浆液配合比、灌浆压力、灌浆孔距、钻灌次序等参数的合理性；

（3）推荐良好的施工程序和施工工艺、合理的钻灌次序和灌浆压力、适宜的灌浆材料和最优的浆液配合比及钻灌设备、机具的最优组合方案；

（4）提出保证灌浆效果的安全生产措施及质量保证措施。

1.6 生产性试验孔位布置

生产性帷幕灌浆试验区起止桩号0+271.00～0+301.00，分别抬动观测孔1个，灌浆孔15个（单孔钻孔深度约46.3m）,分三个次序逐序加密进行布置；其中，先导孔（ZDWS-9-1）灌前压水试验采用“单点法”，其余灌浆孔采用“简易压水”。灌后检查孔共布置有4个，检查方式为“单点法”压水试验。灌浆补强孔1孔，孔深46.5m。具体孔位布置见附图《生产性帷幕灌浆试验孔位平面布置图》。

2 生产性试验施工依据

本次试验主要施工依据如下：

（1）《通用硅酸盐水泥》(GB l75-2007)；

（2）《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》（DL/T 5125-2009）；

（3） 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL 62-2014、DL/T 5148-2012）；

（4）《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL 31-2003、DL/T5331-2005）；

（5） 《水利水电工程单元工程质量验收评定标准-地基处理与基础工程》（SL 633-2012）；

（6）《混凝土拌和用水标准》（JGJ63—2006）；

（7）《xx水库大坝基础处理图1/2、2/2》；

（8）《xx水库灌浆施工技术要求》。

3 试验资源配置

3.1 人员配置

本次帷幕灌浆生产性试验共投入施工人员30人，其中：技术人员2人，技术工人4人，普工20人，后勤管理人员4人。

3.2 主要设备投入

根据施工进度计划及其他要求，本次灌浆试验施工主要投入设备见表3.2-1。

表3.2-1                    主要设备投入表

生产性帷幕灌浆试验于2015年11月1日～12月6日开始进场进行现场临建布置、施工排架搭设及各项准备工作， 12月6日～8日完成抬动观测装置安装及调试,12月9日完成灌浆自动监测系统调试及现场校核，试验开始前所使用的监测系统、流量传感器、压力传感器等均校核符合质量要求。2015年12月7日～28日完成试验区固结灌浆及质量检查施工；2016年12月30日开始帷幕试验灌浆孔钻孔施工，至2016年3月26日完成所有灌浆孔的灌浆施工；4月9～24日完成检查孔钻孔及压水试验施工。

5 施工质量控制

5.1 技术交底

首先根据设计下发的《xx水库灌浆施工技术要求》并结合现场情况编制了《生产性帷幕灌浆试验方案》上报有关部门，经监理工程师批准后实施。在施工前，召集技术、物资、工长、机组相关人员对试验区施工进行技术交底，使施工人员明确试验的目的、规程规范要求、施工重点难点、施工方法等，从技术和人的因素上保证试验的成功。

5.2 设备、仪器的控制

设备、仪器的控制主要如下：

（1）投入的设备要满足试验施工的要求，比如钻孔、灌浆设备等，要满足深孔钻灌和大口径钻孔的要求；

（2）保证设备、仪器的完好率，确保施工顺利进行。在施工中经常对设备进行定期保养、维护，对故障部件及时维修或更换是达到这一要求的必要手段；

（3）对于自动数据采集系统要不定期的进行校验，使仪器的准确度在允许的范围内。

5.3 工序质量的控制

孔位：孔位经测量放点，再由监理工程师复核确认后开钻。

钻孔：严格按设计技术要求的孔径、孔深执行，孔深20m范围内加强孔斜控制，钻进过程进行检测，终孔进行全孔测斜，保证孔斜偏差在设计允许范围内。

灌浆：严格按照灌浆试验方案审批的灌浆方式、方法进行，浆液配制、浆液比重、灌浆压力、结束标准等均符合设计及规范要求，现场技术员和监理工程师对每一段灌浆进行了全程旁站监控，并给予了签字认证。

封孔：每一个灌浆孔灌浆结束后，均按照规范要求对各孔进行了认真的封孔工作。压力采用全孔最大灌压力，浆液为0.5:1的浓浆。对于孔口空余部分进行了二次封孔。

5.4 资料质量控制

资料控制主要包括施工中原始资料控制与成果资料整理。在施工中严格按《生产性帷幕灌浆试验方案》要求进行施工，记录员均经技术交底和培训后上岗作业，原始记录做到真实、准确、清晰、正确，每一道工序经自检和监理工程师抽检后方转入下一道工序。

原始资料归档后交到工程部，统计人员及时收集、整理，并按规范要求进行统计、绘图。

6 施工工艺

  6.1 抬动变形观测

（1）抬动观测装置安装

抬动观测装置具体安装如下：

①按施工图纸位置安设抬动观测装置（见图6.1-1），在灌浆前安装调试完毕。

②抬动观测孔使用XY-2地质钻机冲击回转钻进或潜孔钻机钻进，孔径为Φ76mm，一径到底，钻完后安设抬动观测装置。抬动观测孔深度为深入基岩15m。

③钻进至终孔深度后，孔底部1m用水泥浆充填，随即在孔内下置一根长于孔深0.3m的½ 钢管（距管底部1m处焊接有对中圆形钢板，钢板上设置一橡胶塞）。

④在½ 钢管外套一根长为低于孔深0.9m的1½ 钢管，钢管底部与橡胶塞紧密接触，钢管外壁与孔壁间隙填入粉细砂至孔口。用水泥砂浆将1½ 钢管与上部岩体（或砼盖板）铸死。将1½ 钢管管口部分用麻丝填实，以免水泥浆进入1½ 钢管内将½ 钢管铸死。

⑤在距该孔约0.2m处钻孔（孔径Ф50，深入混凝土0.3m），随即下置一根长为0.5m的½ 钢管，钢管外壁与孔壁间隙用水泥浆回填至孔口。

⑥待凝24h。

⑦在两根½ 钢管之间安装千分表。

图6.1-1    抬动观测装置示意图

（2）抬动变形观测

① 试验监测混凝土抬动变形的目的是，为了确定在混凝土抬动变形允许值范围内各灌浆段的最大允许灌浆压力，以指导灌浆施工。

② 抬动变形采用千分表观测。当某段压水、灌浆的压力增大时，千分表指针指示数值将发生变化；当某一压力基本稳定后，千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 抬动变形观测派专人进行观测记录，在裂隙冲洗、压水试验及灌浆等作业过程中，当变形值接近变形允许值或变形值上升速度较快时，及时报告各工序操作人员采取降低压力措施，防止发生抬动破坏。如施工中发现超过规定的允许值，及时分析引起抬动的原因（如灌浆压力过高或注浆量过大），采取降低灌浆压力、降低注浆率等措施，并及时报告设计及监理工程师，再按照指示进行。

④ 抬动允许值根据设计要求进行，混凝土抬动变形允许值为≤200μm。

⑤ 抬动变形观测过程中，严格防止碰撞，保证能在正常工作状态下进行观测，确保测试精度。

⑥ 灌浆工作结束后，抬动观测孔按监理工程师的要求进行封孔处理。

  6.2 帷幕灌浆工艺流程

根据灌区的地质条件，本次帷幕灌浆试验首段采用“孔口阻塞灌浆法”施工，以下各段采用“孔口封闭灌浆法”施工,即：“孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆”，“孔口封闭灌浆法”的优点如下：

（1）孔内不需要下入灌浆栓塞，施工简便，可以节省大量的人力和时间；

（2）每段灌浆结束后，不需待凝，即可开始下一段的钻进；

（3）全孔多次重复灌注，有利于保证灌浆质量；

（4）可以承受大的灌浆压力等。

施工时，孔口段（2m左右）钻孔结束后，安装灌浆栓塞进行首段洗孔、压水、灌浆结束后，再埋设孔口管，而后自上而下分段钻进，其下各段安设孔口封闭器进行灌浆，如此循环钻灌直至结束，具体见图6.2-1。

6.2-1    帷幕灌浆工艺流程图

6.3 测放孔位及钻孔编号

（1）测放孔位

严格按照试验灌浆孔位布置图布置孔位，孔位偏差不大于10cm，在所测放孔位处用油漆设置明显标记。

（2）钻孔编号

帷幕灌浆孔号用ZDWS-A-j表示（其中：Z--xx水库，D--大坝灌浆，W--帷幕灌浆，S--生产性试验，A--孔号，j--孔序），如ZDWS-1-1表示xx水库大坝帷幕灌浆生产性试验1号Ⅰ序孔。

6.4 灌浆孔分序

根据设计要求，单排帷幕灌浆排内分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序进行施工，先导孔在Ⅰ序孔中选取，其间距为16m～24m，或按该排孔数的10％布置。

施工时，先施工先导孔，再施工Ⅰ序孔，而后施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。同时应注意：先导孔与Ⅰ序孔的钻灌高差不应低于5m,同一排内相邻两个次序孔之间的钻灌高差不应低于15m。

6.5 灌浆孔钻灌段长划分

帷幕灌浆段长划分为：第一段2m、第二段3m、以下各段一般为5m，终孔段段长不大于6m, 在钻灌过程中，可根据被灌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等因素经监理工程师批准来调整钻灌段长。

6.6 钻孔

（1）钻孔要求

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10cm。

② 灌浆孔的孔底偏差应不大于表6.6-1之规定，如钻孔偏斜值超过规定，应采取补救措施。

③ 钻孔开始前，土石坝防渗体基础混凝土盖板已达到设计强度100%、相应部位的基岩固结灌浆已经完成并检查合格。

④ 钻孔过程中，遇岩层、岩性变化，发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况应详细记录，并向监理工程师汇报。

⑤ 钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，在得到监理工程师批准后，可先进行处理，再行钻进。如发现集中漏水或涌水，应查明情况、分析原因，经处理后再行钻进。

        表6.6-1            钻孔孔底允许偏差

帷幕钻孔孔向为垂直于水平面向下施工。

（3）钻孔深度及孔径

深孔帷幕灌浆孔首段（0～2m）孔径为Ф94mm，其余往下段孔径不小于Ф75mm，平均单孔深度约为46.3m。

帷幕灌浆孔的终孔段，其透水率大于5Lu时，及时报告监理工程师是否加深灌浆孔深度。

（4）钻孔方法

帷幕灌浆孔利用XY-2或地质钻机钻孔，帷幕灌浆孔采用如下钻孔结构：

① 采用自上而下分段、孔口封闭灌浆法时，开孔孔径Φ94mm，埋设Φmm孔口管，以下各段孔径Φ76mm。

② 先导孔采用自上而下分段、孔口封闭灌浆法，开孔孔径Φ94mm，埋设Φmm孔口管，以下各段孔径Φ76mm。

（5）孔口管埋设

① 各灌浆孔首段钻孔采用Ф94mm金刚石钻头开孔，孔径为Ф94mm。

② 首段灌浆结束后安装长2.0 m的Фmm孔口管，在孔口管与孔壁之间空隙充填W/C=0.5:1的水泥浓浆，并轻敲孔口管以使周围浆液充填密实，而后待凝等强24h后再施工以下段次。

（6）地下水位的测定

① 帷幕灌浆利用先导孔测定一次地下水位，作为该区域内的代表。

② 每5min测读一次孔内水位，当水位下降速度连续两次均小于5cm/min时，可认为稳定，以最后的观测值作为地下水位值。

6.7 钻孔冲洗及裂隙冲洗

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。

裂隙冲洗是用压力水或风将岩石裂隙或空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。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，起到防渗和固结作用，提高岩体强度、改善岩体模量的均匀性以及降低岩体的透水性。

（1）钻孔冲洗

在钻孔作业完成后，用钻杆导入水流，使孔内钻渣随循环水流悬浮带出孔外，直至回水清净，肉眼观察无岩粉止。

（2）裂隙冲洗

① 冲洗方式

帷幕灌浆孔采用压力水冲洗。

② 冲洗压力

裂隙冲洗水压采用该段灌浆压力的80%，并大于1MPa。

③ 洗净标准

裂隙冲洗应冲洗至回水澄清后结束，且总的时间要求不大于20min，孔底残渣不超过20cm。

（3）注意事项

① 灌浆孔（段）裂隙冲洗后，该孔（段）立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h者，应在灌浆前重新进行裂隙冲洗。

② 遇水后性能易恶化的地层，可不做裂隙冲洗。

6.8 灌前压水试验及方法选择

先导孔采用“单点法”进行压水试验。压水试验采用自上而下分段钻孔、分段压水的方法进行，分段长度同灌浆段长度。其余孔段采用简易压水试验。

（1）单点法压水

试验按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范—SL62-2014》执行。

① 压水试验压力值: 试验压力一般为灌浆压力的80%，当压力超过1MPa时，压力取1MPa。

② 压入流量稳定标准：在稳定的压力下，每5min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6.8-1。

（2）简易压水试验

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。其成果以透水率表示，按下式计算。

    式6.8-1

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—压水试验段长度，m。

其中，全压力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：

a、当地下水位在试段以上时，压力起算零线为地下水位线；

b、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；

c、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。

6.9 制浆

（1）浆液制备方法

① 制浆站制备原浆（0.5:1）。普通水泥浆液使用高速搅拌机ZJ-400搅拌，按配合比先将计量好的水加入高速搅拌机中，再将袋装水泥倒入高速搅拌机中，搅拌均匀，并用比重计测定浆液密度。高速搅拌机搅拌时间不少于30s。

② 使用输浆系统将原浆输送到灌浆现场。采用储浆桶储浆，3SNS泵送浆，1 或1.2 管路输浆。

③ 在灌浆现场，严格按照设计配比进行按需配浆。利用双层搅拌桶的上桶配制浆液，下桶与灌浆泵相连作灌浆桶。配浆时，测定原浆密度，根据浆液调制表，用上桶刻度控制原浆加量，浆液配制好后放入下桶进行灌注。

（2）浆液自制备至用完的时间小于4h。

（3）灌浆结束后，立即清洗好设备及管路，以保持后续灌浆时的畅通性。

6.10 灌浆

（1）灌浆方式方法

帷幕灌浆首段采用孔口阻塞灌浆法灌浆，以下各段采用孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆方式。 

（2）灌浆主要设备、器具及安装

① 主要设备：XY-2钻机，3SNS高压灌浆泵。

② 帷幕灌浆时采用孔口封闭器。

③ 其他器具：射浆管、高压管路及接头，压力表，灌浆自动记录仪等。

④ 灌浆系统连接布置图：

使用灌浆自动记录仪进行灌浆压力、浆液注入率、灌浆量等参数的测记。灌浆自动记录仪主要包括主机、压力传感器、流量传感器，按小循环灌浆进行连接安装见图6.10-1。

图6.10-1  灌浆自动记录仪小循环连接示意图

（3）灌浆压力

① 灌浆压力

根据设计《xx水库灌浆施工技术要求》中6.2第10条“首段灌浆压力为1.0～1.5倍坝前静水头，以下各段逐级增加，孔底段取2～3倍坝前静水头，但灌浆时不得抬动砼和基岩”的要求，本次试验灌浆采用压力见表6.10-1。

    表6.10-1               帷幕灌浆压力参照表

a、当地层吸浆量较小（注入率≤20L/min）时，尽快将灌浆压力升到规定值，在规定的灌浆压力下灌注。

b、当地层吸浆量较大时，将灌浆压力分为几个阶段，逐级升高到规定的压力值，并严格控制升压速度。灌浆开始，如果吸浆量大时，使用较低的压力灌注，当注入率减少到一定限度，则将压力升高一级，如此进行下去，直到在规定压力下，灌至注入率减少到结束标准时，可结束灌浆。

c、当抬动变形值超过规定值时，采取降低灌浆压力或停止灌浆，并按指示进行。

（4）浆液比级及变换

① 选用5:1，3:1，2:1，1:1，0.7:1，0.5:1（重量比级），封孔水灰比采用0.5:1。

② 浆液比级变换原则

起灌水灰比为5:1，灌浆过程中浆液比级由稀至浓，逐级变换。

a、当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；

b、当某级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无显著改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比灌注；

c、当注入率大于30L／min时，根据施工具体情况，可越级变浓。

③ 灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，并及时向监理工程师汇报，在监理工程师批准后，采取相应的处理措施。

（5）回浆返浓

灌浆过程中，随时测量进浆和回浆比重，当回浆变浓时，换用与进浆相同比级的新浆或加水稀释至相同比级后进行灌注，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，且注入率＜5L/min，则继续灌注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60 min。

（6）回浆量控制

灌浆过程中经常转动和上下活动射浆管，且保持回浆量大于15L/min，防止射浆管在孔内被水泥凝住，造成灌浆中断；如已出现被凝住的预兆，应立即放开回浆阀门，强力冲洗钻孔，并尽快提升射浆管。

（7）灌浆记录

灌浆施工配备并使用经监理工程师批准的、经过国家有关主管部门鉴定的、可测记灌浆压力、注入率等施工参数的小循环灌浆自动记录仪；本次生产性试验采用GYZ1000型灌浆自动记录监测仪。

6.11 灌浆结束标准

采用孔口封闭、自上而下分段灌浆法时，灌浆段应在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，灌浆即可结束。

6.12 封孔

灌浆孔灌浆结束后，采用“全孔灌浆封孔法”封孔。

（1）全孔灌浆结束后，先采用导管注浆法将孔内浆液置换成为0.5:1的浓浆，然后封闭孔口，继续用0.5:1浆液进行纯压式封孔灌浆，封孔压力为最大灌浆压力，封孔灌浆持续时间不少于1小时。

（2）灌浆封孔后，待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分，大于3m时，应采用机械压浆法继续封孔；小于3m时，可使用更浓的水泥浆或砂浆人工封填密实。

7 灌浆成果分析

7.1 灌前透水率分析

压水试验是求得地层透水率的一种必要手段，通过压水试验，我们可以了解灌浆前后地层渗透性的减小程度、孔隙结构在一定水头作用下的变化形态等，并以此来评价灌浆效果。通过帷幕灌浆成果统计表、灌浆分序统计表（见附表 《帷幕灌浆成果一览表》、《帷幕灌浆分序统计表》）可知，生产性帷幕灌浆试验共进行灌前压水试验150段，平均透水率57.30lu。其中：

（1）帷幕灌浆试验先导孔（ZDWS-9-1）共进行灌前“单点法”压水试验10段。其中：透水率<5Lu有1段，占总段数的10%；5Lu<透水率<10Lu有1段，占总段数的10%；10Lu<透水率<50Lu有1段，占总段数的10%；50Lu<透水率<100Lu有2段，占总段数的20%；透水率>100Lu有5段，占总段数的50%。

（2）帷幕灌浆试验其余14孔共进行灌前“简易法”压水试验140段，其中：透水率<5Lu有12段，占总段数的8.57%；5Lu<透水率<10Lu有52段，占总段数的37.14%；10Lu<透水率<50Lu有58段，占总段数的41.43%；50Lu<透水率<100Lu有8段，占总段数的5.71%；透水率>100Lu有10段，占总段数的7.14%。

由以上透水率区间分布频率统计可得：灌前压水试验透水率值总体较大（透水率>10Lu的孔段占总段数的56.00%），局部存在破碎、透水性较强地层。

7.2 单位注灰量分析

（1）灌浆情况统计

①大吸浆量孔段统计

由灌浆成果统计表（见附表《帷幕灌浆成果一览表》）可知，试验区灌浆孔总计15个，I序孔4个，共40段，复灌1次及以上的孔段共20段，具体情况见表7.2-1。

表7.2-1                  大吸浆量孔段明细表

由灌浆分序统计表及灌浆综合统计表（见附表《帷幕灌浆分序统计表》、《帷幕灌浆综合统计表》）可知，试验区第一次序孔共4孔，总计40段，平均单耗为1220.87kg/m。其中最大孔均单耗为1548.37kg/m，最小孔均单耗为761.61kg/m。灌浆段单耗中：kg/m<10共4段，占总段数的10.00%；10< kg/m<50共1段，占总段数的2.50%；50< kg/m<100共1段，占总段数的2.50%；100< kg/m<1000共16段，占总段数的40.00%；1000< kg/m共18段，占总段数的45.00%。

试验区第二次序孔共4孔，总计40段，平均单耗为3.51kg/m。其中最大孔均单耗为546.37 kg/m，最小孔均单耗为290.07 kg/m。灌浆段单耗中：kg/m<10共0段，占总段数的0.00%；10< kg/m<50共3段，占总段数的7.50%；50< kg/m<100共0段，占总段数的0.00%；100< kg/m<1000共34段，占总段数的85.00%；1000< kg/m共3段，占总段数的7.50%。

试验区第三次序孔共7孔，总计70段，平均单耗为110.36kg/m。其中最大孔均单耗为168.08kg/m，最小孔均单耗为62.13 kg/m。灌浆段单耗中：kg/m<10共9段，占总段数的12.86%；10< kg/m<50共13段，占总段数的18.57%；50< kg/m<100共23段，占总段数的32.86%；100< kg/m<1000共25段，占总段数的35.71%；1000< kg/m共0段，占总段数的0.00%。

试验区补强灌浆孔共1孔，总计10段，平均单耗29.70Kg/m。其中kg/m<10共5段，占总段数的50.00%；10< kg/m<50共3段，占总段数的30.00%；50< kg/m<100共1段，占总段数的10.00%；100< kg/m<1000共1段，占总段数的10.00%；1000< kg/m共0段，占总段数的0.00%。

（2）灌浆情况分析

由上节“灌浆情况统计”资料可得：帷幕灌浆试验各次序孔平均单位注灰量总体按照第一次序>第二次序>第三次序非常明显的进行排列。第一次序孔孔平均单位注灰量为1220.87kg/m，第二次序孔平均单位注灰量为3.51kg/m，第三次序孔平均单位注灰量为110.36kg/m。单位注灰量中：第二次序孔较第一次序孔降低幅度为68.10%；第三次序孔较第一次序孔降低幅度为90.96%，较第二次序孔降低幅度为71.67%。数据分析基本符合灌浆分序加密原则，灌浆正常。

由帷幕灌浆各灌浆次序孔单位注灰量频率曲线图（见附图《生产性帷幕灌浆试验注入率频率曲线及累计频率曲线图》）可知：各次序灌浆孔平均单位注灰量频率累计曲线整体上从里到外依次明显排列布置，曲线第一、第二次序孔有一次交叉，无重叠，曲线间间距较大，累计曲线分布符合帷幕灌浆分序加密的布置原则。其中各次序孔单位注灰量100< kg/m均存在一定比例，具体为：第一次序100< kg/m<1000共16段，1000< kg/m共18段；第二次序100< kg/m<1000共34段，1000< kg/m共3段；第三次序100< kg/m<1000共25段，1000< kg/m共0段。分析其存在的主要原因可能为：

①各次序灌浆孔部分孔段岩体裂隙为一定范围内的闭合裂隙，当进行先次序孔灌浆时，浆液不能通过裂隙充填至后次序孔灌浆区域及其灌浆影响区域，造成后次序灌浆孔部分孔段单位注灰量在大区间范围内存在。

②部分后次序灌浆孔段的岩体裂隙发育方向及角度与其周边的先次序灌浆孔段不相交、不重合，当进行先次序孔灌浆时，浆液不能通过裂隙充填至后次序孔灌浆区域及其周边影响区域。

曲线第一、第二次序孔在100< kg/m<1000区间有一次交叉，因试验区裂隙较发育，kg/m<100孔段较少（第一次序孔占7段、第二次序孔占8段），单位注灰量分布区间主要集中在100< kg/m以上，故此交叉不影响帷幕灌浆分序加密的布置原则。

7.3 抬动成果分析

由帷幕灌浆成果统计表（附表《帷幕灌浆成果一览表》）并结合各灌浆孔段在进行洗孔、压水及灌浆过程中抬动观测现场记录数据整理可得：生产性帷幕灌浆试验区域各次序灌浆孔段在采用设计技术要求灌浆压力范围值内的最大值进行灌浆施工时，灌浆区域混凝土均未出现抬动变形，在有盖重情况下采用设计推荐灌浆压力范围值中的最大值进行灌浆施工是可行的。

7.4 灌浆工程中特殊情况处理

试验初期，依据设计技术要求6.2第10条，换算灌浆压力为0.5～2.0MPa,经过一段时间施工后发现在较大压力下，灌浆时吸浆量大、冒浆、漏浆等现象严重，经2016年1月28日《灌浆技术专题会（第一次）》讨论后决议，将最大灌浆压力下调至1.2MPa,并结合嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝、复灌等方法对大吸浆量及冒浆、漏浆等孔段进行处理，多数孔段在待凝1～2次后均能正常结束，但个别孔段如ZDWS-5-1第4段（11.2m～16.2m）、ZDWS-9-1第7段（26.2m～31.2m）仍分别待凝9次及8次后才正常灌注结束。

（1）冒浆、漏浆

帷幕灌浆试验灌浆过程中，第一序孔在孔深35米以内冒浆、漏浆现象较多，但灌浆所处区域出露的多为粉砂质泥岩，风化较严重，采用嵌缝、表面封堵等处理措施不理想，故在实际施工中，多以低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝、复灌等方法进行处理。

（2）灌浆中断

灌浆试验施工过程中因停电出现过灌浆中断，多数孔段因停电时间较短（不到30分钟），来电后继续灌注时，注入率及压力较中断前无明显变化，均正常结束。个别孔段如：ZDWS-9-1第4段（11.2m～16.2m）因停电时间过长，来电后孔内浆液已初凝，为保证灌浆质量，采取的处理措施为扫孔后复灌。

（3）大吸浆量孔段

在帷幕灌浆试验施工过程中，第一及第二次序孔出现大吸浆量孔段较多，针对灌浆过程中出现的大吸浆量情况，主要采取以下措施进行处理：

（1）降压、限流：在浓浆情况下，当总耗灰量达到2T时，采用无压自流式灌浆方式进浆流量，20至30分钟后逐步缓慢升压，若灌浆压力不变，注入率持续减小或注入率不变，压力持续升高，则直至达到设计压力及灌浆结束标准。

（2）间歇灌浆：若降压、限流措施无效，则当总耗灰量达到3T时，采取暂停灌浆方式（即间歇灌浆），以降低孔内浆液流动性，减小浆液渗透半径，暂停时间20分钟后继续灌注，若无效，当总耗灰量达到4T时再次间歇。

（3）待凝：若以上措施均无效，在总耗灰量达到5T或以上时，根据监理工程师现场指示采取待凝措施，待凝时间24h，24h后扫孔复灌。

8 灌浆质量检测成果

8.1灌后检查孔布置

根据规范及设计技术要求检查孔布置比例不小于灌浆孔的10%，生产性帷幕灌浆试验前期共布置有灌后检查孔2个，因检查结果不能满足本工程设计防渗标准，经监理、设计代表、业主于2016年4月19日召开的灌浆专题会（xx水库工程监理[2016]12号）讨论决定：试区内增设检查孔2个以加强灌浆效果检查，ZDWS-J-2处增设补强灌浆孔加强该部位防渗处理。其具体布置位置见附图《生产性帷幕灌浆试验孔位平面布置图》。

8.2检查方式

帷幕灌浆质量检查采用钻孔压水试验及有关灌浆施工资料等综合评定。

（1）压水试验基本要求

①压水试验方法：帷幕灌浆灌后检查孔采用“单点法”压水试验进行。

②压水试验采用“自上而下，分段钻孔、分段卡塞”进行。

③压水试验压力为：同段位灌浆压力的80%并不大于1MPa。

④压水方法：按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL/62-2014）附录A执行。

⑤压水试验透水率质量要求：q≤5Lu。

（2）压水试验成果分析

由压水试验成果表（见附表）可得：生产性帷幕灌浆试验共布置灌后检查孔4个，压水试验孔段40段，其中透水率q≤5Lu孔段为36段，占总段数的90.00%；5Lu≤q≤10Lu孔段为4段，占总段数的10.00%。灌后检查孔压水试验透水率未全部符合设计技术要求指标（q≤5Lu），压水试验透水率q>5Lu孔段中最大透水率为8.60Lu，最小透水率为6.21Lu。

8.3钻孔岩芯情况分析

（1）先导孔ZDWS-9-1取芯情况：岩芯较破碎，裂隙发育，很难取出完整的岩芯，岩芯采取率在80%左右。

（2）检查孔取芯情况：岩芯采取率在90%左右，岩芯中可见到较多水泥结石，主要集中在孔深20m以内，在钻孔返水中也有较多类似米粒大小的低强度水泥结石。

（3）岩芯分析：通过灌前先导孔和灌后检查孔岩芯对比，地层裂隙被较多水泥结石充填，微细裂隙及部分检查孔如ZDWS-J-4孔底段也可见水泥结石，可见采用的施工工艺基本满足本工程地质情况，灌浆效果较好。

8.4灌后质量检测综合分析

通过检查孔钻孔取芯，可见裂隙中充填了较多的水泥结石，灌浆取得了较好的效果，且通过灌前灌后压水试验结果对比，试验区地层透水性大幅减小，但ZDWS-J-1第6段（21.2m～26.2m）、ZDWS-J-2第4段（11.2m～16.2m）、ZDWS-J-2第5段（16.2m～21.2m）透水率超过设计要求，不能满足本工程设计防渗标准，经监理、设计代表、业主于2016年4月19日召开的灌浆专题会（xx水库工程监理[2016]12号）讨论决定：试区内增设检查孔2个以加强灌浆效果检查，ZDWS-J-2处增设补强灌浆孔加强该部位防渗处理。增设的检查孔及补强灌浆孔于2016年4月27日施工完成，监理、设计代表、业主于当日召开灌浆专题会（xx水库工程监理[2016]16号），经资料分析后，判定本生产性帷幕灌浆试验单元为合格。

9 试验灌浆工艺分析

帷幕灌浆试验主要采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆”灌浆法施工，施工工艺工效指标分析如下：

（1）适用地层条件

“孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆”适用于孔径较小、岩层破碎、成孔困难、掉渣垮孔严重、裂隙发育地层的灌浆孔施工。其优点为：

①孔内不需要下入灌浆塞，施工简便，可以节省大量时间和人力；

②每段灌浆结束后，不需待凝，即可开始下一段的钻进，加快了施工进度；

③多次重复灌注，有利于保证灌浆质量；

④浅层基岩也可以承受大的灌浆压力。

（2）工效分析

试验灌浆区域采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆”进行施工的灌浆孔，每段次一般情况下灌浆完成所需时间分布为：钻孔（5m）约耗时5小时，孔口封闭器安装、下射浆管总耗时约0.5小时，裂隙冲洗及压水试验总耗时约1小时，灌浆耗时约1.5小时，单段次从钻孔至灌浆结束总共耗时8小时。

10 结论及建议

10.1 结论

（1）通过生产性帷幕灌浆试验得出：使用的钻孔设备、灌浆机具及自动记录仪有较好的适宜性，本套灌浆设备操作方便、性能可靠；钻孔、裂隙冲洗、压水试验及灌浆等工艺配套合理，均能满足施工要求。

（2）通过检查孔ZDWS-J-1、ZDWS-J-2的检测，试验成果未全部达到预定目标，地层经灌浆处理后，其渗透性能得到很大改善，2个检查孔压水试验中，最大透水率为8.60Lu，最小透水率为0.41Lu，但检查孔有3段压水透水率超过设计要求，有两段连续、集中，超过规范规定的不得大于设计透水率150%，灌浆帷幕未完全满足设计防渗要求。经增设一个补强灌浆孔及增设ZDWS-J-3、ZDWS-J-4两个检查孔加强灌后质量检查后，本次试验结果满足设计要求。

（3）灌浆方法采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下、分段灌浆”是可行的。

（4）灌浆结束标准

本试验区灌浆结束标准通过实际应用，采用在设计规定压力下，吸浆量小于1L/min再延续灌注30min，结束时除部分灌注浓浆、灌注历时长、吸浆量大的孔段出现过铸钻杆现象外，各孔段能够顺利结束，因此这样的结束标准对于本工程的孔深是适宜的。

（5）封孔

封孔方法采用“全孔灌浆封孔法”，封孔压力为全孔最大灌浆压力，封孔时间1小时,经原孔取芯检查，该方法能够满足本工程封孔要求。

（6）抬动观测

在桩号0+287.00处布置抬动观测孔并安装抬动观测装置，灌浆过程中未监测到混凝土盖板抬动（设计抬动值不大于200μm）。

10.2建议

根据本次试验工作情况，提出以下建议：局部地段采取必要的加强防渗措施。

从地质资料来看，本灌浆区岩层为水平岩层，存在竖向裂隙，倾角较陡，渗漏通道大部是沿着帷幕轴线的纵向方向发育，2.0m的孔距很难保证把所有的渗漏通道全部堵住，因此，建议在吸浆量大、地层破碎带加密孔间距或增加灌浆孔排数以加强防渗措施。

附件：

附件1：帷幕灌浆成果一览表。

附件2：帷幕灌浆分序统计表。

附件3：帷幕灌浆综合统计表。

附件4：灌浆工程完成情况表。

附件5：帷幕灌浆检查孔压水成果表。

附件6：生产性帷幕灌浆试验孔位平面布置图。

附件7：生产性帷幕灌浆试验透水率频率曲线及累计频率曲线图。

附件8：生产性帷幕灌浆试验注入量频率曲线及累计频率曲线图。

附件9：先导孔钻孔综合柱状图。

附件10：检查孔钻孔综合柱状图。下载本文