...奇臺縣碧流河水庫工程壩基及壩肩防滲試驗報告葛洲壩新疆工程局（）奇臺縣碧流河基礎處理項目經理部2015年8月15日z...審批：審核：編寫：z...灌漿試驗的目的與任務1.1根據設計說明及要求，通過灌漿試驗主要達到以下幾個目的； 通過灌漿試驗確定灌漿防滲效果， 從而評價經灌漿處理后提高防滲能力的可行性和可靠性。 了解巖石的可灌性，補充灌漿區域的地質資料。 通過灌漿試驗確定合理有效的灌漿參數。如：深度、灌漿材料、漿液級配、待凝時間、灌漿壓力、干料單位耗量和特殊情況處理等。灌漿試驗區的地質條件。壩軸線走向 E90°，河谷呈“V”型，河床寬度約 15m，走向近正 N方向，河床蛇曲不明顯、較順直，枯水期河水位水面寬度3～6m。水庫正常蓄水位高程1734.0m，對應河床寬度約137m。按壩軸線的工程地質條件，將壩線分為左岸壩肩、河床壩基、右岸壩肩三部分分別評述：2.1左岸壩肩：左岸(0-155～0-006m)段高程1672～1770m之間，岸坡坡度 50°～55°，下部近乎直立，高程1738～1761m之間，坡度約35°～45°。岸坡走向354°，向下游岸坡漸緩。左岸壩肩大多基巖裸露，僅在高程1738～1762m之間，表層有厚1～2m厚的碎石土或風積粉土。基巖巖性為石炭系上統博格多群上亞群第一組凝灰質砂巖，灰黑色，中厚層狀，巖層產狀50°SE∠37°，巖體強風化層厚約 5～6m，縱波速度 Vp＝3100～3500m/s；弱風化帶厚 15～18m，縱波速度 Vp＝3500～4000m/s；微～新鮮基巖縱波速度 Vp=5000～5500m/s。根據試驗資料顯示巖體的顆粒密度為2.69g/cm3、干密度2.67g/cm3、濕密度2.68g/cm3、自然吸水率為0.27%、飽和吸水率為0.30%、空隙率0.78%、烘干后抗壓強度118MPa、飽和抗壓強度76.5MPa、軟化系數0.70、烘干后抗剪強度c為3.1MPa、為51.6度、浸水后抗剪強度c為2.3MPa、為48.3度。左岸壩肩樁號0-044.9m處發育有一小型斷層：f7：65°NW∠86°，斷層破碎帶寬度0.3～0.5m，為碎裂巖，與岸坡走向呈大角度相交，因此該斷層對壩肩及岸坡穩定影響不大。巖石裂隙主要發育L9：65°NW∠86°，延伸長度5～8m，面平直，閉合，為硬性結構面，兩組裂隙與層面相互切割，巖體被分割成10～20cm的塊狀，由于兩組裂隙與岸坡走向呈大角度相交，因此對岸坡穩定影響不大，目前左壩肩自然邊坡雖然較陡，但邊坡的穩定性尚好，坡腳沒有發現大規模的崩塌物，但在壩線附近山體巖石凸凹不平，需要進行削坡處理。心墻基礎范圍內的斷層破碎帶必須進行處理，建議沿斷層走向清除破碎巖層，在開挖過程中，若破碎帶水平方向延伸深度較淺應全部清除，若延伸較深，無尖滅跡象，開挖深度不小于2倍的破碎帶寬度且不應小于1.0m，回填混凝土處理，在清除過程中應注意上部巖體的穩定，對不穩定巖體可適當的削坡。z...據左岸鉆孔試驗資料，巖體透水率q≤10Lu值界限均在基巖面以下埋深45～65m，透水率q≤5Lu值界限均在基巖面以下50～76m，透水率q≤3Lu值界限均在基巖面以下62～84m。2.2河床壩基：(0-006～0+009m段)：現代河床寬 15m，河水高程約 1672.3m，河床高程1671.4m左右，主流偏右側。河床砂卵礫石厚度 10～12m，滲透系數 k=8.3×10-2cm/s，屬強透水，河床覆蓋層地震有效波速 Vep=500～1000m/s，根據砂卵礫石層試驗，天然狀態平均濕密度2.18g/cm3，干密度2.08g/cm3，含水率4.9%；比重2.72，超重型動探試驗資料顯示，河床卵礫石表層1.5m為稍密狀，以下為中密-密實狀，承載力特征值為350～400kPa；下伏基巖巖性為為石灰系上統博格多群上亞群第一組凝灰質砂巖， 灰黑色，中厚層狀，巖層產狀 50°SE∠37°，巖體強風化層厚約 5～6m，縱波速度 Vp＝3100～3500m/s；弱風化帶厚 15～18m，縱波速度Vp＝3500～4000m/s；微～新鮮基巖Vp=5000～5500m/s。根據試驗資料顯示巖體的顆粒密度為2.69g/cm3、干密度2.67g/cm3、濕密度2.68g/cm3、自然吸水率為0.27%、飽和吸水率為0.3%、空隙率0.78%、烘干后抗壓強度118MPa、飽和抗壓強度76.5MPa、軟化系數0.70、烘干后抗剪強度 c為3.1MPa、 為51.6度、浸水后抗剪強度 c為2.3MPa、 為48.3度。據鉆孔壓水試驗資料，巖體透水率q≤10Lu值界限均在基巖面以下埋深48～61m，透水率q≤5Lu值界限均在基巖面以下埋深55～69m，透水率q≤3Lu值界限均在基巖面以下埋深60～75m。河床壩基段據鉆孔及地面測繪，未見大的斷層通過，裂隙主要發育兩組：①320°～325°SW∠65°～75°，延伸長8～10m，面平直，閉合；②70°～80°SE∠65°～75°，延伸長5～8m，面平直，閉合，為硬性結構面。2.3右岸壩肩：右岸(0+009～0+156.8m段)河床陡砍基巖裸露，岸坡近直立，在高程1676～1730m和1752～1762.5m之間，表層有厚2～6m左右的坡積碎石土和風積粉土，其結構較松散。據地表測繪和鉆孔揭露，右岸壩肩發育兩斷層，f10:350°NE∠70°，破碎帶寬度一般20～30cm，以角礫巖、碎裂巖為主；f11：60°SE∠70°，破碎帶寬度一般10～20cm，以角礫巖、碎裂巖為主。心墻基礎范圍內的斷層破碎帶必須進行處理，建議沿斷層走向清除破碎巖層，在開挖過程中，若破碎帶水平方向延伸深度較淺應全部清除，若延伸較深，無尖滅跡象，開挖深度不小于2倍的破碎帶寬度且不應小于1.0m，回填混凝土塞處理，在清除過程中應注意上部巖體的穩定，對不穩定巖體可適當的削坡。除斷層外，裂隙主要發育兩組：①320°～325°SW∠65°～75°,延伸長8～10m，面平直，閉合；②70°～80°SE∠65°～75°,延伸長5～8m，面平直，閉合，為硬性結構面。經鉆孔、平洞及物探測試，巖體強風化層厚約 5～6m，最大8m，縱波速度 Vp＝3100～3500m/s；弱風化帶厚 15～18m，縱波速度 Vp＝3500～4000m/s；微～新鮮基巖 Vp=5000～5500m/s。根據試驗資料顯示巖體的飽和抗壓強度 73.8MPa、軟化系數 0.70、浸水后抗剪強度c為2.3MPa、 為48.5度。據鉆孔壓水試驗資料，巖體透水率 q≤10Lu值界限均在基巖面以下埋深 40～65m，透水率q≤5Lu值界限均在基巖面以下埋深70～80m，巖體透水率q≤3Lu值界限均在基巖面以下埋深80～90m。z...灌漿試驗的施工3.1灌漿孔的布置；進行生產性固結和帷幕灌漿試驗， 在帷幕線上選擇有代表性的地段作灌漿試驗區， 布置在0+030.77~0+047.81段，具體位置如附圖所示。z...z...3.2鉆孔灌漿開孔孔位與設計孔位的偏差不大于10cm。固結灌漿鉆孔采用100E型潛孔鉆機進行鉆孔，鉆孔孔徑為91mm。帷幕灌漿鉆孔采用XY-2型鉆機鉆孔，第一個施工的I序孔做為先導孔，先導孔采取自上而下分段鉆孔（取芯），鉆孔孔徑為75-91mm。基本孔根據成孔情況采取綜合造孔法（自上而下或自下而上）。鉆孔孔斜控制如下孔深（m）203040506080100最大允許偏差值（m）0.250.500.81.151.502.002.53.3沖洗、各灌漿孔（段）在灌漿前應采用壓力水進行裂隙沖洗，直至回水清凈時止。 沖洗壓力可為灌漿壓力的 80%，并不大于 1Mpa。采用自下而上分段灌漿法時，各灌漿孔可在灌漿前全孔一次裂隙沖洗。3.4壓水試驗；簡易壓水可在裂隙沖洗后或結合裂隙沖洗進行。先導孔自上而下分段壓水，基本孔只做孔底段的單點壓水。壓力可為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時，采用1MPa。壓水20min，每5min測讀一次壓入流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果仍以透水率表示。3.5灌漿工作； 漿液的控制灌漿漿液采用 42.5R普通硅酸鹽水泥，細度通過 80um方孔篩的篩余量不大于 5%。拌漿機采用 YJC-340型雙層立式攪拌機，攪拌時間不低于 3min，上層拌漿桶內水泥漿應過篩后放入下層拌漿桶使用。漿液濃度采用重量比為 5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七個比級，通過計算確定各比級的漿液配合比。施工中為計量配制準確，各比級漿液配合比272L）見下表：附表2水灰比5:13：12：11：10.8：10.6：10.5：1水（Kg）255244.8233.2204192174.9163.2水泥（Kg）5181.6116.6204240291.4326.4比重1.1251.201.2861.51.5881.7141.80灌漿施工過程中，隨時抽測漿液的比重。z... .灌漿抬動觀測在灌漿試驗地段上，設置蓋板抬動變形觀測的裝置，蓋板面抬動限位 0.2mm。 灌漿固結灌漿漿液開灌比 3:1，水灰比初定為 3:1、2:1、1:1、0.6（0.5）：1四個比級固結灌漿應嚴格按照先下游后上游，單排分序加密的原則進行，同排分二序施工。帷幕灌漿漿液開灌比為 5:1，水灰比初定為 5:1、3:1、2:1、2:1、0.8:1、0.6（0.5）:1等六個比級帷幕灌漿應分序加密的原則進行， 單排分三序，其施工順序為 I序—II序—III序。先導孔采取自上而下，基本孔采取綜合灌漿法。 漿液變換當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。(2)當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級。當注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃。 灌漿特殊情況控制灌漿過程中，發現冒漿漏漿，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。帷幕灌漿過程中發生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進行灌漿。應一泵灌一孔。否則應將串漿孔用塞塞住，持灌漿孔灌漿結束后。串漿孔并行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進和灌漿。灌漿工作必須連續進行，若因故中斷，可按照下述原則進行處理：應及早恢復灌漿。否則應立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，而后恢復灌漿。(2)恢復灌漿時，應使用開灌比級的水泥漿進行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應逐級加濃繼續灌注。恢復灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取補救措施。 灌漿結束標準固結灌漿的結束條件為：在試驗設計最大壓力下，當注入率不大于 0.4L/min 后，繼續關注30min，可結束灌漿。固結灌漿封孔應采用全孔灌漿封孔法。帷幕灌漿的結束條件為 :采用自上而下分段灌漿時，灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于0.4L/min后，繼續灌注 60min，可結束灌漿。采用自下而上分段灌漿時，灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于 0.4L/min后，繼續灌注 60min，可結束灌漿。帷幕灌漿封孔：自上而下采用“置換和壓力灌漿封孔法” 進行封孔。自下而上采用：“全孔灌漿封孔法”。灌漿孔封孔后，待孔內水泥漿液凝后， 灌漿孔上部空余部分應采用導管漿液法或干硬性M20砂漿人工封填搗實。 灌漿試驗檢查固結灌漿結束 3-7天后進行灌漿效果檢查，固結檢查孔數量為灌漿孔總數的 5%，且每個灌漿單元至少有一個檢查孔。帷幕灌漿結束 14天后進行灌漿效果檢查，檢查孔數量為灌漿孔總數的 10%，且每個灌z...漿單元至少有一個檢查孔。灌漿檢查孔自上而下分段鉆孔取芯、壓水，壓水采用單點壓水法，檢查孔壓水試驗結束后，按技術要求進行灌漿和封孔。帷幕灌漿質量壓水試驗檢查，壩體混凝土與基巖接觸段及其下一段的合格率應為100%；再以下的各段的合格率應在90%以上，不合格段的透水率值不超過設計規定值的150%，且不集中，灌漿質量可認為合格。否則應由建設單位會同設計、監理、施工單位商定處理方案。觀測工作；放孔采用全站儀放樣，專人記錄，并保存放樣點位。鉆孔孔斜采用測斜儀測量，專人記錄。抬動采用千分表控制，壓水灌漿時專人觀察，并予以記錄。漿液采用比重計檢測，專人記錄。壓力采用壓力表和壓力傳感器，雙向控制，采集儀記錄流量采用流量計輸出采集儀記錄試驗中的問題和處理。無試驗成果的分析和評述，6.1灌漿工程量原定固結灌漿 22個灌漿孔，入巖 6m，設計132m。原定帷幕灌漿 11個灌漿孔，入巖 75m，設計825m。6.2水泥用量分析6.2.1固結灌漿各孔序的單位注入量單位注入量（kg/m）灌漿次序III最大46.8180.46最小4.574.91平均250620.48總平均23.286.2.2帷幕灌漿各孔孔序的單位注入量單位注入量（kg/m）灌漿次序IIIIII最大705.67329.8535.04最小1.041.601.22平均145.9068.6910.43總平均63.15z...6.3固結各次孔序單位注入量頻率累計曲線由圖可以看出單位注灰區間I百分比II百分比<10325%550%10～50975%440%50～10000110%100～5000000>5000000合計1210即I序單位注入量頻率最大是在10～50kg/m，約占75%，II序單位注入量頻率最大是在<10kg/m區間，約占50%，最大單位注入量頻率100～500區間，約占10%。由此可以反映出巖體主要是細微裂隙與較大的裂隙兩種。z...6.4帷幕各次孔序單位注入量頻率累計曲線由圖可以看出單位注灰I百分比II百分比III百分比區間<101020%1531%4860%10～50816%1633%3240%50～100918%715%00100～5002244%1021%00>50012%0000合計504880即I序單位注入量頻率最大是在100～500kg/m，約占44%，II序單位注入量頻率最大是在10～50kg/mkg/m區間，約占33%，III序單位注入量頻率最大是在<10區間，約占60%，最大單位注入量頻率>500區間，約占2%。由此可以反映出巖體主要是裂隙與較大的裂隙兩種。z...6.5帷幕各次孔序單位透水率頻率累計曲線由圖可以看出單位注灰<11～55～1010～50>50合計區間I1101322450百分數2%20%26%44%8%即I序單位透水率頻率最大是在10～50lu，約占44%，最大單位透水率頻率>50區間，約占8%。由此可以反映出巖體主要是強透水率。6.6單位注入量和灌漿次序關系分析6.6.1固結各次序的單位注入量及期間的各占百分數的關系灌漿次序灌漿段總長水泥消耗量各次序孔的單位單位注入量注入量的百分比z...（以I序孔為100%）I77.481914.8525.06100II65.021331.8420.4882即單位注入量的遞減速度來看，I序和II序孔遞減速度并不明顯。表明巖體裂隙延伸短。 帷幕各次序的單位注入量及期間的各占百分數的關系各次序孔的單位灌漿次序灌漿段總長水泥消耗量單位注入量注入量的百分比（以I序孔為100%）I244.8335721.86145.90100II228.5915702.4868.6947III387.254038.2610.437即單位注入量的遞減速度來看，I序、II序和III序孔遞減速度明顯。表明巖體深層裂隙發育，延伸長。6.7巖心分析鉆數孔深巖心長度采取率（%）鉆數孔深巖心長度采取率（%）12.151.386230.7781351.6984471.680580.6262690.5507110.9458131.1559140.330101615011181.26012201.26013221.256114230.4747152515016271.57517280.858518301.57519321.728620330.919121351.26022371.36523380.555524401.26025421.15526430.636327451.15528471.36529480.797930501.025131521.125632530.666633550.840345