充填灌浆试验施工成果报告

目录

1工程概况 (2)

2试验目的、要求和工程量 (2)

3试区选择与钻孔布置 (3)

4灌浆材料及浆液 (3)

5 充填灌浆试验施工 (4)

6试验内容和方法 (7)

7施工质量控制 (10)

8灌浆效果的检查及分析 (11)

1 工程概况

1.1概况

////////？？？？？？？？？？？？？？？工程..，建设内容包括：加高加固？？堤段、？？堤段、？？堤段、？？堤段，总长16.52km；新建？？水闸、？？水闸穿堤箱涵，拆除重建？？水闸、？？水闸、？？水闸。

本次工程范围为？？段，堤防全长2.57km，包括一座水闸（湖山？？水闸）,按设计图纸要求进行充填灌浆。本工程灌浆孔布设沿旧堤与新填土方堤结合处，孔距为3m，造孔顺序先上游排，后下游排，分2序跳跃式造孔，灌浆深度8m。施工范围：桩号？0+300~？1+602和？2+140~？2+570段总长1732m,共布设579孔,进尺4624m。

1.2地层情况

充填灌浆段地质为原旧堤回填土厚约5m,往下为3-5m厚的粉砂土或粉质粘土层。底部为卵石层。

在施工85#孔（0+200m）时，孔深3.5m钻孔开始渗水，且进尺快，起钻后钻具带有少许黑泥。通过注浆，浆液可自流孔内但孔内无残留，孔内并伴有上窜气流，初步断定与此段堤身空隙较大且与处围相通。

2试验目的、要求和工程量

2.1试验目的

堤身防渗处理沿灌浆钻孔施工轴线总长度732m（分两段），充填灌浆孔总进尺4624m，合同计划完工日期为2016年？？月??日。鉴于本项目充填灌浆工程具有一定的施工难度、工期紧的特点。裂隙发育多变，土体地质变化，为使充填灌浆顺利施工，确保工程的质量和进度，在施工之前进行生产性试验，以了解灌浆区的地质特性和可灌性。通过灌浆试验，优选灌浆材料、浆液配合比和施工工艺，验证所采用的相应灌浆方法和技术参数的可行性，为充填灌浆施工提供依据，以确保基础充填灌浆方案的合理性和可靠性。变形有关的（孔口压力、泥浆容重、一次单位灌浆量等）控制指标。

2.2试验要求

（1）通过灌浆试验，求证施工中有利参数：排数、孔距、灌浆材料、浆液配合比、灌浆压力及灌浆段长能否达到灌浆效果。

（2）根据灌浆成果、压水试验结果和检查孔芯样的研究，分析充填灌浆的可靠性。

2.3施工依据

⑴《土坝灌浆技术规范》SL564-2014；

⑵《水工建筑物土料灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001；

⑶《水电水利工程钻探规程》DL/T5013-2005；

⑷《水电水利工程钻孔压水试验规程》DL/T5331-2005；

⑸《堤防工程施工规范》SL260-98

⑹设计施工图纸和相关文件。

2.4试验工程量

本次充填灌浆试验从20？？年？？月？、日开工，20？？年？？月？？日将

试验灌浆孔施工完毕。并汇总相关资料，至此灌浆试验施工结束。完成的主要工作量见表2-1。

3 试区选择与钻孔布置

3.1试区选择

试验区的选择十分重要，应当遵循以下原则：

（1）试区地质条件具有代表性。试区地层应包含有主要的处理地层，有条件时应尽可能接近所处理的对象。

（2）便于施工。便于施工场地的布置，水、电、风、材料供应方便，交通和安全条件较好。

根据上述要求，经现场实地考察研究，试验段布置在桩号为H0+300~H1+400、H2+200~H2+400的位置。

3.2钻孔布置

考虑试验目的及试区地层条件，根据设计要求，具体布置形式见下图。

4 灌浆材料及浆液

4.1 土料灌浆材料及配合比

4.1.1 土料灌浆材料 制浆材料为土料和水，土料物理性质指标如下灌浆所用的浆液为土料，各地的经验认为重粉质壤土和轻粉质壤土比较好，所选择的土料必须符合下列要求：塑性指数10~15%，粘粒含量20~45%，粉粒含量40~50%，砂粒含量＜10%，有机质含量小于2%，可溶盐含量小于8%。水质要求一般为无杂质、无异味的清淡水

试验孔布孔图

图例： 一序孔

二序孔

4.1.2土料浆液配合比

根据现场地层条件，采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1（重量比）等五个比级的普通土料浆液。土料浆液配合比见表4-1。

表4-1 泥浆液配合比

5 充填灌浆试验施工

5.1 施工程序与工艺流程

首先组织相关人员熟悉审核图纸、技术规范→查勘土料、报验→人员设备进场→选择试验造孔桩位→布置临时设施→放线→开沟排水→钻孔→制浆→灌浆→复灌→封孔

1）施工程序

本次充填灌浆试验中按分序施工，即将第一序施灌结束封孔后，再进行第二序钻孔，加密的原则进行施工。并按先下游、后上游排，每排先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔的施工顺序进行（分两序施工）。

2）充填灌浆施工工艺流程

定孔位验收合格钻孔验收合格埋管验收合格制浆验收合格灌浆验收合格封孔

5.2 钻孔

按设计图纸提供的灌浆轴线，首先对钻孔轴线进行放线、定孔位，孔高程用DS3水平仪进行测量。

施工前应对桩号、孔号、孔位进行校验，偏差严格控制孔位偏差在2cm范围内。校对钻孔编号、位置，然后将钻机对准孔号位置，用水平尺校正钻机的平稳及垂直度，保持钻机垂直偏差度小于1度，钻孔孔斜不得大于孔深2%，开始造孔，开孔孔径Φ89mm，终孔孔径Φ75mm钻至设计孔深后埋下直径1寸工作管，供灌浆使用。钻孔孔斜测量采用上海地质仪器厂生产KXP-1型轻便测斜仪，并加强孔侧斜校核工作，终孔进行全孔侧斜。

造孔方式采用循环钻进干法造孔，不得用清水。要求做好造孔的记录和描述，如发现特殊情况时，应详细记录并分析处理。

处于试验阶段，钻进时要根据地层情况随时调整钻压、转速、泵压和泵量等技术参数，提高钻孔效率并保证钻孔质量。钻进过程中随时注意返水和地层

情况，防止烧钻、塌孔等事故的发生。

5.3制浆

为满足灌浆的质量要求，必须对土料进行选择，将符合规范要求的粘土按不同的水土比（重量比）把水和粘土送进泥浆搅拌机进行搅拌，搅拌均匀后经过滤筛（筛孔5mm×5mm）流入一级浆池（沉淀），后流入二级池（净浆池）。经拌和桶调剂成所需的浆液容重供灌浆使用，并经常对净浆池的浆液进行物理性能的测试（现场测试）

②为提高泥浆的流动性、稳定性，加速浆液凝固或提高后期强度等目的可以掺入适量的外加剂。

5.4 灌浆

①灌浆方法

采用孔底注浆全孔灌注纯压方法进行，灌注纯粘土浆。注浆管下至距孔底≥0.5m 处。

②灌浆孔口压力

堤岸灌浆据不同孔深相应控制不同的孔口压力，灌浆控制压力按如下原则确定：充填灌浆过程中观测堤身的变形、位移、以及裂缝是充填灌浆施工中的控制灌浆压力的一个重要指标。它一方面关系到堤岸在施工过程中的安全，另一方面是对浆液能否在堤岸中将空隙填满，形成完整的防渗帷幕起着至关重要的作用。施工过程中应派专人对现场的压力表观测记录，压力值不得超过最大允许灌浆压力。

1）灌浆方法

本次试验灌浆方法采用全孔灌浆封孔法灌浆。浆液拌制采用集中制浆方式，灌浆采用自动记录仪记录。

2）灌浆压力与注入力

各灌浆段的灌浆压力应结合注入率，灌浆过程中应根据实际情况及时进行调整。灌浆压力控制采用一次升压法，即尽快达到压力，但灌浆过程中注入率较大时，采用分级升压法或间歇升压法，并使灌浆压力与注入率相适应。

堤岸的裂缝、位移量大小，与泥浆孔口压力等因素密切相关、相互制约；因此在施灌过程中对灌浆压力严格控制，设专人进行监督并记录，一旦出现异常现象或规范不允许情况发生时，立即停灌并采取相应处理措施

3）浆液配比和浆液变换

浆液配比：正常孔段采用普通土料浆液，水土比采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五个比级，开灌水土比采用3:1。如遇吸浆量大、大的裂隙、泥夹砂层等特殊孔段则采用了土料砂浆、土料—水玻璃浆、土料—氯化钙浆、土料—粉煤土浆、混合浆液进行灌注。

各种浆液变换的主要原则是：浆液由稀至浓，逐级变换。具体原则如下：

①在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水土比。

②当某一比级浆液的注入量达300L以上或灌注时间超过30min，而灌浆压力和注

入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。

③当注入率大于30L/min时，可根据情况越级变浓。

④特殊浆液的变换主要是根据注入量及效果进行。

当变换浆液水土比后，当灌浆压力突增或吸浆量突减，立即查明原因，进行处理。

4）灌浆结束标准与封孔要求

在灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min时，延续灌注时间不少于60min，灌浆即可结束。

封孔采用“全孔灌浆封孔法”。稀浆结束则用0.5：1浓浆置换后，压力封孔；0.8：1以上浆液灌注结束可直接封孔；封孔压力采用最大灌浆压力，结束标准同灌浆结束标准。

5.5 封孔

当灌浆工作结束后，还要做好封孔工作，封孔的方法很多，大致可归纳为稠泥浆封孔、泥球封孔、中砂封孔和混合土封孔四种；它们各有优缺点，经过比较，此次试验时我们选用了稠泥浆封孔法。即停灌抽出注浆管和套管后，分多次向孔内灌注稠泥浆；第一次采用高压注浆管将孔内泥浆注满后，经过24小时后，若发现孔内液面下沉，就要及时补充，然后每隔24小时观察一次，只要灌注的泥浆出现沉降，就要即时补充；直至浆面不再明显下沉为止，再观察3~5天即可报告监理工程师按排复堤工作。

5.6 施工记录与资料整理

灌浆资料的记录与整理，是灌浆施工的重要组成部分，收集完整的试验数据资料，是灌浆试验工作的主要目的之一。我公司历来十分重视灌浆记录资料整理和分析工作，只有在不断地对灌浆效果进行回访、论证、分析、总结，才能更有效地发挥灌浆施工对各种堤坝防渗处理的优越性；更好地为工农业生产服务；只有详细完整的第一手资料，才能更准确地总结施工经验，为有关科研人员提供理论和实践数据。

本次试验工作过程中，技术人员对试验全过程进行记录，并整理造册，本次成果报告只将部分资料整理附后（见附表）。

5.7 试验区内地层抬动的控制措施

为了检验在设计灌浆压力下地层抬动情况，在桩号0+195m处安装一台抬动观测装置观测抬动变化，并在灌浆过程中采取了如下措施加以监测控制：

(1)在灌浆过程中安排专人严密监控了抬动情况。

(2)灌浆时，灌浆阀门要安排专人细心操作，灌浆过程中尽量避免出现过多、过高的峰值压力；加强灌浆泵的检修及维护，保证压力表指针摆动幅度小于灌浆压力的20%。

从实际施工结果看，在设计灌浆压力下，地层并未发生抬动。

6 试验内容和方法

6.1 沉陷位移试验

1、观测桩布置

在试验之前，试灌坝段应埋设沉陷位移观测桩，埋设的平面位置和横断面位置如图（a）、（b）所示，由于坝体上部在灌浆期水平位移量可能要大一些，所以桩距要小一些，中部桩距可大些，下部未设观测桩，钉桩时尽量保证使桩号1和4、2和3的高程相等，便于观测资料的分析整理。

2、观测方法和要求

位移观测用视准线法，沉陷观测用水准仪测量；灌浆试验前先取定渠道上公路桥南侧人行道边栏杆边取个参考点，再给每个测点测出起始高程和起始位移偏差。灌浆试验期间要求每2小时观测1次，最少每天观测不得少于2次，目的是测出位移量的峰值。

停灌后测次可适当延长，以测出停灌后回弹过程，沉陷和位移同时观测，沉陷观测精度要求，误差δ＜1.4√N (N为测站数)；位移观测重复两次，误差在1mm之内。

（a）

（b）

沉陷、位移桩和试验孔布置示意图

（a）立面布置（b）平面布置

○—钻孔位置；▽—沉陷、位移观测桩

3、沉陷量和位移量的控制

对高压缩性土和中压缩性土，灌浆期多用位移比来控制，位移比一般利用下列公式进行计算，

η=V/W＜m

式中η＿灌浆期间位移比

V＿灌浆期横向水平位移量，（mm）

W＿灌浆期沉陷量，（mm）

m＿被灌堤坝边坡比

6.2裂缝开展宽度观测

灌浆时，堤机两边的堤肩最大允许水平应控制在3CM以内，并且在停灌后基本恢复，否则应分析原因，采取措施，坝面应推迟和限制裂缝的出现，裂缝开展宽度心须控制在3CM以内，并且尽量保证在停灌后能基本恢复。

顺便指出，对于砂坝或砂壳窄心墙坝劈裂灌浆后，坝顶产生的横向水平位移是很难回弹复原的，因砂子是松散体，没有粘聚力，一量发生位移很难复原，所以应调整灌浆工艺，对各项指标要合理控制。

一般堤坝采用低压灌浆，不可避免的也有轻度劈裂，但位移量很小，难以测出，停灌后短时间内，一般均能全部回弹。

6.3 灌浆压力试验

影响灌浆压力的因素很多，除坝体质量外，还有人为选用的灌浆泵、输浆系统等，

所以要选用合适的灌浆泵和输浆系统，尽量减少对灌浆压力的影响。

1、灌浆压力试验装置

试验灌浆孔口压力时，压力表必须安装在注浆管的上端，如下图所示。

1

灌浆压力测试装置简图

1、注浆软管

2、回浆阀门

3、压力表

4、阻塞器

5、注浆管

6、护壁管

2、试验方法和步骤

在灌浆压力试验时，试验孔灌浆的整个过程，压力表只要有变化，都要随时记录，并记下相应的观测时间，灌浆时由于压力指针来回摆动，应观测指针摆动的中间值。

每个试验孔灌浆结束后，都要绘制灌浆压力过程线，并按上述方法和步骤去做，全部试验孔灌浆结束后，将每个试验孔的灌浆压力过程线中的第一个峰值和以后的峰值进行统计分析，其中第一个峰值即为钻孔的起裂压力Pb，以后的峰值即为裂缝的扩展压力Pc，同时还可以测出坝体小主应力σ3。根据这些压力进行灌浆施工合理控制。

6.4 泥浆质量控制试验

制作泥浆必须采用专用机械制浆，制浆时先通过过滤筛清除大颗粒和杂质，灌浆前再通过35孔/cm2的过滤筛。泥浆的容重应在1.3-1.6g/cm2。灌浆过程中浆液容重和输浆量应每小时测定1次并记录，泥浆的容重、粘度和含砂量可采用专用仪器进行试验。

6.5 灌浆量的控制试验

根据以往灌浆经验，堤坝灌浆时常遇到单孔进浆量过大，有的可多达数十、上百立方米，若不加限制地连续施灌，往往导致灌浆孔附近坝顶沉陷量过大，发生横向裂缝，灌浆孔附近边坡位移量过大，不安全，影响坝体回弹，使回弹比变小，还可能导致浆缝一次劈宽过大，影响泥浆在坝体内排水固结速度，降低浆体强度。为了避免上述缺点，对一次灌浆量应加控制。

要想合理控制一次性灌浆量，除了认真参考以往施灌经验外，只有通过试验，求出每一个孔所需的灌浆量。再用一个孔的所需灌浆总量被需灌数次平均，就得出该孔

一次所需灌浆量。

6.6 复灌次数的试验

有些灌浆孔第一次灌浆压力过程线很低，峰值也不明显，但随着灌浆次数的增加，灌浆压力过程线也会逐渐升高，直至达到设计的灌浆压力，达到设计灌浆压力的灌浆次数，也就是该孔需要灌浆的复灌次数。

简单的说，就是根据以往试验记录在案各本次试验出的泥浆固结时间等因素，大致确定出每次灌浆的间隔时间，在确定的间隔后，进行复灌，当复灌吃浆量逐渐减少，直至最后一次吃浆量小于0.05~0.1m3/m时，或当注入率小于0.4L/min时，继续灌注30min，或当注入率小于1.0L/min时，继续灌注60min，即可结束整个灌浆试验工作。

6.7 复灌间隔时间的确定

每孔复灌时间的确定，一般可参考以往施工经验和试验成果，拟定初步计划，再通过试验来确定。

实践证明，灌浆后坝体内部孔隙水压力会迅速上升，停灌后坝体内孔隙水压力又会迅速下降。由于每孔都是分次灌浆，所以坝体内的孔隙压力也在发生起伏变化。在灌浆的过程中，如果将坝体内孔隙水压力的变化控制在一个允许的变化范围内，就会确保大坝灌浆施工期的安全，有效控制坝体内部孔隙水压力的相邻两次灌浆的间隔时间即为所需要确定复灌间隔的时间。

通过试验，根据公司以往灌浆施工经验，参考相关的施工规范和资料，技术人员经过认真的分析、总结、测算，最后得出结论：本段灌浆的次数确定为五次。

7施工质量控制

7.1技术交底

首先根据设计下发的《灌浆试验技术要求》结合现场情况编制了《上层平洞灌浆试验大纲》上报有关部门，经监理批准后实施。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。

7.2设备、仪器的控制

设备、仪器的控制主要在以下几个方面：一是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；二是保证设备、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；三是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。施工中主要采取了自校和第三方（监理或业主）校准的方式，同是也经常采用手工记录与自动记录同时进行的方式确保数据的准确。

7.3工序质量的控制

孔位：孔位经测量放点，再由监理、业主复查确认后开钻。

钻孔：严格按设计要求的孔径、段次和孔深执行，开孔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：严格按照灌浆试验大纲中规定的灌浆方式、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要求，现场技术值班和监理对每一段灌浆始终进行了全程旁站监控，并给予了签字承认。

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，灌液为0.5:1的浓浆。对于孔口空余部分进行了二次封孔。

7.4原材料与半成品控制

①原材料

施工过程中加强对原材料的检测与控制，严格按规定的检测频率送检，不合格的材料严禁用于工程。

土料：按每200T送检一次，共送检2次，其各项指标均合格。

7.5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《灌浆试验大纲》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，每一道工序完成后，都必须经现场值班工程师和监理签字认可后方可转入下一道工序。

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。

8灌浆效果的检查分析与结论

因灌浆工程具有隐蔽性及被灌地层具有不均一性，难以准确定量地评价灌浆效果。本次灌浆试验的目的主要是为了满足在设计深度以内的防渗充填要求。灌浆检测项目主要为钻孔取芯和压水试验，并结合灌浆成果资料进行综合分析。

8.1材料注入量分析

灌浆试区各次序孔的土料灌浆成果见“堤岸灌浆钻孔记录”。

土料单位注入量可反映出灌浆过程所采用的工艺技术、灌注材料、浆液配比是否具有合理性。一般情况下，单位注入量应具有随孔序逐序递减的规律。灌浆试验区各次序孔的单位注入量遵循逐序递减的规律，说明灌浆效果较好。Ⅰ、Ⅱ序灌浆孔的干料单位注入量分别为2424L、246L。因85#孔空隙发育带，局部段灌浆注入量大，随后注入量递减说明随着灌浆次序的增进，地层逐渐被灌注密实。Ⅰ序孔施工时，很多孔段不返水，灌注完Ⅰ孔后，大的孔隙已基本被充填，中小孔隙仍存在，并成为主要渗水通道。Ⅱ序孔钻孔时，返水已经很正常，说明中等以上孔隙已被充填，透水率随着灌浆次序的增加正逐渐减小。

8.2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60min结束时有部分灌浓浆、灌注历时长、吸浆量大的孔段出现过差点铸钻杆现象外，大部分孔段能够顺利结束，因此这个结束标准对于这样的孔深是适宜的。

8.3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。

8.4吸浆量大、难以结束孔段的处理

对于吸浆量大、难以结束的孔段采用了灌浓浆、间歇、限流、灌砂浆、待凝以及多次复灌等措施。

附件：

1、试验孔土质状况示意图

2、堤岸灌浆钻孔记录

3、泥浆容重测试记录表

4、灌浆施工及试验机械设备表

5、泥浆含土重计算表

6、灌浆试验孔平面布置图