隧洞灌浆试验方案

隧洞灌浆试验方案

1、试验依据

（1）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2012） （2）深圳市铜锣径水库扩建工程土建二标输水隧洞设计图纸 （3）深圳市铜锣径水库扩建工程土建二标施工技术要求和地勘资料。 2、试验目的

（1）确认隧洞灌浆防渗技术在隧洞围岩的可行性，效果上的可靠性和经济上的合理性。

（2）确定灌浆应达到透水率小于5Lu的防渗标准所应采取的灌浆工艺措施。 （3）确定承压水灌浆的施工参数，为隧洞灌浆提供施工依据。 3、试验内容

本次隧洞灌浆试验的内容和要解决的问题如下：

（1）采取回填灌浆和固结灌浆法施工工艺的可行性和可靠性； （2）不同地质条件下的各段灌浆压力下水泥单耗变化情况； （3）不同地质条件下的开灌水灰比； （4）采用不同浆液的灌浆效果。 4、试验计划

根据现场条件，隧洞灌浆试验选在输水放空洞桩号洞O+237.35～洞O+243.35设桩号位置。

本次隧洞灌浆试验按环向分序、环内加密的原则进行钻灌，按Ⅰ、Ⅱ序逐次序钻灌施工。Ⅰ、Ⅱ序孔的布置详见《输水放空洞灌浆试验段布孔平面图》。

回填开始时间：2013年5月8日 固结试验时间：2013年7月14日，固结试验结束时间：2013年7月17日，固结试验检查孔压水时间：2013年8月15日.

5、试验机具与材料

隧洞灌浆试验选用的钻灌设备和材料如下： （1）钻孔设备：7655型风钻2台。

1

（2）灌浆设备：YM-100型灌浆泵2台。

（3）灌浆附属设备： JJB-400盘根密封制浆机1台，JJS-2B型搅拌浆机（200L*2）2台（专用双层拌桶），CMS2008系列智能灌浆自动记录仪（一拖四、四参数）1台。

（4）其它设备仪器：效正罗盘1个。（钻孔时效正钻进）

（5）灌浆材料：选用符合技术质量要求的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，水泥的细度、安定性、胶砂强度、凝结时间等技术指标均应符合设计要求。

6、灌浆方式与灌浆方法 （1）灌浆方式

本次固结灌浆孔的设计深度均为3m，采取全孔一次性的灌浆方式。 （2）灌浆方法

本段灌浆试验的方法采用孔口封闭法，即采用常规卡塞灌浆法。 7、灌浆试验施工 7.1 施工程序

隧洞灌浆试验施工，按回填灌浆、固结灌浆、钢衬接触灌浆的顺序施工。 固结灌浆按排分序、环内加密的原则进行钻灌，按先Ⅰ序排孔、后Ⅱ序排孔逐次序进行钻灌施工；环内6个孔按照先下后上的顺序进行钻灌施工。

回填灌浆先钻灌两侧孔、后灌顶孔。（顶孔作为排气孔） 7.2 施工工艺

（1）隧洞回填灌浆施工工艺流程如下：

钻机安装固定→Ⅰ序孔钻孔灌浆→Ⅱ序孔钻孔灌浆→„„→循环钻灌下段序孔至终段孔→封闭孔口。

（2）隧洞固结灌浆施工工艺流程如下：

钻机安装固定→Ⅰ序孔钻孔→钻孔冲洗→灌浆→Ⅱ序孔钻孔→钻孔冲洗→灌浆→„„→循环钻灌下段序孔至终段序孔→封闭孔口。

7.3钻孔施工

钻孔选用7655型风钻，配备合金钻头钻孔。

钻孔孔位中心偏差不得大于10cm，孔深不低于设计孔深。钻孔必须保证孔向与洞壁垂直，钻孔过程中严格控制孔斜。

2

7.4钻孔冲洗 （1）钻孔冲洗

终孔后，将射浆管伸入孔底，用大流量清水进行洗孔，直到回水澄清，孔内积水及残留沉淀污物冲洗干净。

7.5 灌浆施工 7.5.1回填灌浆施工

（1）回填灌浆应在衬砌混凝土达70％设计强度后进行。回填灌浆孔在素混凝土衬砌中宜直接钻进，在钢筋混凝土衬砌中可从预埋管中钻进。钻孔孔径不宜小于38mm，孔深钻入原地层5-1Ocm。 对混凝土厚度和混凝土与围岩之间的空隙尺寸应进行记录。

（2）遇有围岩塌陷、超挖较大等特殊情况时，应在该部位预埋灌浆管(排气管)，其数量不应少于2个。

（3）顶拱回填灌浆应分成区段进行，每区段长度不宜大于3个衬砌段。区段的端部应在混凝土施工时封堵严实。

（4）灌浆前应对衬砌混凝土的施工缝和混凝土缺陷等进行全面检查，对可能漏浆的部位应先行处理。

（5）回填灌浆孔应布置在隧洞顶拱中心线上和两侧。灌浆孔排拒为3m，每排分为2孔。

6）灌浆采取纯压式灌浆法，分为两个次序进行，两序孔中都应包括顶孔。灌浆施工应自较低的一端开始，向较高的一端推进。同一区段内的同一次序孔可全部或部分钻出后，再进行灌浆。也可单孔分序钻进和灌浆。

（7）低处孔灌浆时，高处孔可用于排气、排水。当高处孔排出浓浆(接近或等于注入浆液的水灰比)后，可将低处孔堵塞，改从高处孔灌浆，依此类推，直至结束。 （8）浆液的水灰比可为0.5或0.6。空隙大的部位宜灌注水泥砂浆或高流态混凝土，水泥砂浆的掺砂量不宜大于水泥重量的200％。

（9）灌浆压力应视混凝土衬砌厚度和配筋情况等决定。在素混凝土衬砌中可采用0.2MPa～0.3MPa；钢筋混凝土衬砌中可采用0.3MPa～0.5MPa。

（10）灌浆结束条件:在规定压力下灌浆孔停止吸浆后，延续灌注1Omin，即可结

3

束灌浆。

（11）灌浆应连续进行，因故中止灌浆的灌浆孔，应先进行扫孔，再进行复灌，直至达到结束条件。

（12）灌浆孔灌浆完毕后，应使用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，孔口压抹齐平。

7.5.2固结灌浆施工

（1）固结灌浆宜在该部位的回填灌浆结束7d后进行。固结灌浆孔可采用风钻或其它类型钻机钻孔，终孔直径不宜小于38mm，孔位、孔向和孔深应满足设计要求。 （2）灌浆孔在钻孔结束后应使用水或压缩空气进行钻孔冲洗，冲净孔内岩粉、泥渣。

（3） 灌浆孔在灌浆前应用压力水进行裂隙冲洗，冲洗时间不小于15min或至回水清净为止。冲洗压力可为灌浆压力的80％，大于1MPa使用1MPa。地质条件复杂或有特殊要求时，是否需要冲洗以及如何冲洗，宜通过现场试验确定。

（4）灌浆孔的压水试验应在裂隙冲洗后进行，试验孔数不宜少于总孔数的5％。压水试验采用单点法，按规范要求进行。

（5）灌浆采取纯压式灌浆法，按排分序、环内加密的原则进行。分为一序或二序，竖井固结灌浆环间可不分序。

（6）宜采用单孔灌浆的方法，但在注入量较小地段，同一环同一序上的灌浆孔可并联灌浆，孔数不宜多于3个，孔位宜保持对称。

（7）灌浆孔围岩段长不大于6m时，可全孔一次灌浆。当地质条件不良或有特殊要求时，可分段灌浆。

（8）固结灌浆的压力，此隧洞设计为0.45MPa～0.6MPa；高水头压力隧洞的灌浆压力应根据工程要求和围岩地质条件，经灌浆试验确定0.40MPa～0.5MPa为宜。 （9）灌浆浆液水灰比可采用1:1和0.5：1二个比级，开灌浆液水灰比可选用1:1,其浆液变换原则可按以下规定执行：

①在灌浆过程中，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

②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

4

率均无显著改变时，应改浓一级水灰比浆液灌注。

③当注入率大于30L/ min时，可根据具体情况越级变浓。

（10）灌浆结束条件应根据地质条件和工程要求确定。一般情况下，当灌浆段在最大设计压力下，注入量不大于1L/min后，继续灌注30min，即可结束灌浆。 （11）灌浆孔灌浆结束后，应排除钻孔内的积水和污物，采用“全孔灌浆封孔法”封孔。

7.5.3钢衬接触灌浆施工操作要求

（1）钢衬接触灌浆孔的位置宜在现场经锤击检查确定。面积大于0.5m2的脱空区宜进行灌浆，每一个独立的脱空区布孔不应少于2个，最低处和最高处都应布孔。 （2）在钢衬上钻灌浆孔宜采用磁座电钻，孔径不宜小于12mm。每孔宜测记钢衬与混凝土之间的间隙尺寸。

（3）钢衬接触灌浆孔也可在钢板上预留，孔内宜有丝扣，在该孔处钢衬外侧衬焊加强钢板。

（4）在钢衬的加劲环上应设置连通孔，以便于浆液流通。孔径不宜小于16mm。 （5）灌浆前应使用洁净的压缩空气检查缝隙串通情况，吹除空隙内的污物和积水。风压应当小于灌浆压力。

（6）灌浆压力必须以控制钢衬变形不超过设计规定值为准。可根据钢衬的壁厚、脱空面积的大小以及脱空的程度等实际情况确定，一般不宜大于0.1MPa。 （7）浆液水灰比可采用0.8、0.6(或0.5)两个比级，必要时应加入减水剂。

（8）灌浆应自低处孔开始，并在灌浆过程中敲击震动钢衬，待各高处孔分别排出浓浆后，依次将其孔口阀门关闭，同时应记录各孔排出的浆量和浓度。 （9）灌浆结束条件:在规定压力下灌浆孔停止吸浆，延续灌注5min，即可结束。 （10）如一次灌浆未能满足设计要求，可采取复灌、改用细水泥浆液或化学浆液等措施进行处理。

（11）灌浆短管与钢衬间可采用丝扣连接，也可焊接。灌浆结束后用丝堵加焊或焊补法封孔。焊后用砂轮磨平。

8、隧洞灌浆质量检查

隧洞回填灌浆、固结灌浆和钢衬接触灌浆必须做好施工过程(工序)的质量控制

5

和检查，其检查的内容、方法、合格标准应根据工程的具体情况按规范要求或设计要求确定。

8.1 回填灌浆质量检查

（1）回填灌浆工程质量检查，可采用检查孔注浆试验或取芯检查的方法，检查时间在该部位灌浆结束7d或28d以后。

（2）检查孔应布置在顶拱中心线、脱空较大和灌浆情况异常的部位，孔深应穿透衬砌深入围岩5-10cm。压力隧洞每10m～15m宜布置1个或1对检查孔，无压隧洞的检查孔可适当减少。

（3）回填灌浆工程质量检查的合格标准为:

1) 单孔注浆试验。向检查孔内注入水灰比为2:1的水泥浆，压力与灌浆压力相同，初始10min内注入浆量不大于10L为合格(不包刮管占和孔容浆量)。

2) 双孔连通试验。在指定部位布置2个间距为2m～3m的检查孔，向其中一孔注入水灰比为2：1的水泥浆，压力与灌浆压力相同，若另一孔出浆流量小于1L/min为合格。

3）检查孔及芯样检查。探测钻孔及观察岩芯，浆液结石充填饱满、密实，满足设计要求为合格。

根据工程条件可选用上述一种或两种检查方法。 8.2 固结灌浆质量检查

（1）围岩固结灌浆工程质量检查，一般情况下可采用钻检查孔进行压水试验的方法，压水试验为单点法，按坝体基岩的压水试验的要求进行。

（2）固结灌浆压水试验检查的时间宜在该部位灌浆结束3d以后，检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5％。合格标准为: 85％以上试段的透水率不大于设计规定，其余试段的透水率不超过设计规定值的150％，且分布不集中。 8.3 钢衬接触灌浆质量检查

钢衬接触灌浆工程的质量检查，在灌浆结束7d后进行，采用锤击法或其它方法，钢板脱空范围和程度应满足设计要求。 8.4 各类检查孔、测试孔封孔

隧洞灌浆的各类检查孔、测试孔在检查工作结束以后，应排除钻孔内的积水和

6

污物，采用“全孔灌浆封孔法”或“导管注浆封孔法”封孔。

9、检查孔压水试验 9.1 检查孔压水试验标准

按照设计要求，回填灌浆在设计压力下不吸浆或在10分钟内注入水灰比2:1的浆液不超过10L，为合格；固结灌浆质量检查应在灌浆完毕28天后钻孔作压水试验, 要求单位吸水率ω<5Lu。合格标准为: 85％以上试段的透水率不大于设计规定，其余试段的透水率不超过设计规定值的150％，且分布不集中。

9.2 压水试验方法

隧洞围岩灌浆工程质量检查，可采用钻检查孔进行压水试验的方法，压水试验为单点法。压水试验检查的时间宜在该部位固结灌浆结束3d以后，检查孔的数量不宜少于固结灌浆孔总数的5％。

9.3 压水试验的设备和仪表

压水试验的设备和仪表可使用灌浆施工所用的设备和仪表，但应保持足够的精度和适宜的标值范围。

9.4 压水试验的压力

可根据工程具体情况和地质条件，按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》压水试验压力值表选用,检查孔各孔段压水试验的压力应不大于灌浆施工该孔段使用的最大灌浆压力的80%。

压水试验压力值选用表 灌浆工程 类 别 隧洞固结灌浆 钻孔类型 灌浆压力 （MPa） 0.4～0.5 压水试验压力 0.4MPa 备 注 检查孔 ≤0.1 灌浆压力的80% 9.5 压入流量的稳定标准

在稳定的压力下每5min测量一次压入流量，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。

7

9.6 单点法压水试验成果的计算方法 单点法压水试验的成果按下式计算， q=Q/PL

q：试段透水率，单位Lu（吕荣）。在1MPa 压力下，每米试段长度每分钟注入水量为1Lu时，q=1Lu。

Q：压入流量，单位L/min；

P：作用于试段内的全压力，单位MPa（1MPa≈100m水柱高）； L：试段长度，单位m。

压水试验压力的组成和计算按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2012）相关规定执行。

10、资料整理及质量验收标准 10.1隧洞灌浆资料整理

隧洞灌浆工程的施工记录、成果资料应包括下列内容： （1）钻孔、裂隙冲洗、压水试验、灌浆记录等； （2）灌浆孔成果一览表； （3）灌浆孔平面布置图；

（4）检查孔压水试验成果一览表； （5）工程施工照片。 10.2隧洞灌浆质量验收标准 （1）孔序：符合设计要求； （2）孔位：允许偏差±10mm； （3）孔深：不得小于设计孔深；

（4）灌浆段长及钻孔冲洗：符合设计要求； （5）灌浆压力：符合设计或规范要求；

（6）浆液变换和结束标准：应符合规范或设计要求； （7）封孔：应符合规范或设计要求； （8）灌浆记录：齐全、清晰、准确。 11、灌浆成果分析

8

根据隧洞灌浆试验取得的成果资料，做如下分析： （1）灌浆后围岩透水率Lu值的分析

灌浆后通过压水试验取得的各类围岩的透水率进行对比，从而了解灌浆止水效果。

（2）孔序之间的单位注入量

对比各序孔及检查孔的单位耗灰量及单位注入量与孔序关系，水泥的注入量随孔序和孔距的加密，单位耗灰量呈现的变化趋势。

随着孔序的不断加密，呈现出吕荣值、单耗量是否逐渐减小的变化趋势，是否符合一般的灌浆规律。从而可得出透水率吕荣值与单位耗灰量的比例关系。

12、试验结论与建议 （1）结论

通过压水试验和灌浆试验，取得本地段隧洞灌浆参数，包括各段灌浆段长度的选择、灌浆压力的大小、灌浆水灰比级别及水泥浆是否需加速凝剂，为后续施工提供依据。

（2）建议

根据压水试验和灌浆试验取得的各项施工参数，对后续灌浆施工工艺方法的改进、灌浆孔的排数及孔深、特殊情况的处理等提出合理化建议。

13、附图

9

0