构皮滩水电站上游RCC围堰钻孔灌浆工程施工报告

1工程施工概况
1.1主要施工项目及完成工程量
受贵州构皮滩工程八九联营体的委托，我部承担了上游RCC围堰分布于左岸中层廊道（EL458.84m高程）、左岸堰顶（EL487.1m高程）部分固结灌浆，围堰顶部至中层廊道的排水孔、预应力释放孔钻孔，以及基础廊道、左岸中层廊道（EL458.84m高程）、左岸堰顶部分（EL487.1m高程）的帷幕灌浆和幕后排水孔的施工任务。 完成的主要工程量见表1。
RCC围堰工程量完成情况表 表1
工程部位 工程项目 单位 工程量 备注
基础廊道 帷幕灌浆钻孔 m 1941.70
帷幕灌浆 m 1648.40
左岸中层廊道 固结灌浆钻孔 m 501.85
固结灌浆 m 607.05
帷幕灌浆钻孔 m 726.02
帷幕灌浆 m 851.82
左岸堰顶 固结灌浆钻孔 m 1185.3
固结灌浆 m 691.2
帷幕灌浆钻孔 m 1017.10
帷幕灌浆 m 933.00
堰顶及各层廊道 预应力释放孔 m 27.2 孔径219mm
堰体排水孔钻孔 m 1705.04 孔径110mm
基础排水孔 m 803.31 孔径76mm
取芯孔 m 68.28 孔径219mm
1.2主要施工时段
根据工程进展情况及工程需要，本项目工程施工分两个阶段进行，第一阶段主要进行基础廊道的帷幕灌浆及幕后排水孔钻孔，围堰顶部至中层廊道的排水孔和围堰顶部预应力释放孔钻孔，自2005年5月23日开始进行施工，至2005年9月16日排水孔施工完成。第二阶段主要进行左岸中层廊道和左岸堰顶部分的固结灌浆、帷幕灌浆、幕后排水孔的钻孔灌浆，自2006年2月21日开始进行，2006年5月8日帷幕灌浆施工结束，目前还有部分排水孔施工暂未完成。
1.3主要施工依据
①《构皮滩水电站上游RCC围堰帷幕灌浆施工技术要求》［长构设施字（2005）第01号］设计通知；
②《乌江构皮滩水电站上游RCC围堰帷幕灌浆孔及左右岸坡预应力锚杆图》（62E71-05-07-SY16）
③《关于上游围堰灌浆的设计修改通知》［（2005）长构设施导1字第17号］等设计修改、补充通知。
④监理批复的文件、监理通知等。
⑤《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）
2施工临建设施的布置
2.1集中制浆站
根据施工现场具体情况，集中制浆站设置于右岸EL563平台，制浆站内设有水泥堆放平台、一台高速制浆机、一个储浆桶及一台输浆泵。水泥堆放平台用浆砌石修筑，高1.5m，上铺竹夹板，并在竹夹板上铺垫彩条布后，再在上面堆放水泥。制浆站用脚手架钢管搭建，顶部及两侧铺盖石棉瓦或彩条布。
2.2施工供水设施
为避免突然停水造成灌浆中断，在EL563平台上靠近集中制浆站旁设置了一个蓄水池，用以调节施工用水，蓄水池采用浆砌石修筑。
2.3施工供电设施
灌浆工程用电采用专用电缆自布置在EL563平台上的变压器接口，工作面布置配电箱，各用电设备自配电箱内接电。
2.4排污设施
施工产生的废水、废浆，采用在工作面低洼处设置排污池，并安装排污泵将废水、废浆排至监理指定的排污点的方法进行排污。
3总则
3.1灌浆前完成灌浆区域内的勘探平洞及揭露的溶洞回填。
3.2在已完成或正在灌浆的地区，其附近30m以内不得进行爆破作业。
3.3在排水孔周边30m范围内（或监理人指示范围内）的灌浆孔尚未灌浆之前不得进行排水孔钻孔。
3.4同一部位各类项目的施工程序为：固结灌浆→固结灌浆检查孔→帷幕灌浆→帷幕灌浆检查孔→排水孔钻孔。
3.5固结灌浆、帷幕灌浆均采用业主指定的“三参数”灌浆自动记录仪进行灌浆全过程监控记录，以确保施工质量。
4固结灌浆施工
4.1钻孔
①钻孔孔位、孔向及孔深严格按设计文件和设计图纸的要求进行施工，每孔段钻孔完成后，在自检合格的基础上，经监理人进行最终检查合格后，方进行下一工序的施工。
②固结灌浆孔钻孔孔径为Φ56mm，质量检查孔孔径为Φ76mm。
③除EL458.84m廊道内的新增辐射式的固结灌浆以及487.1m固结灌浆第三排按照固定设计孔深控制外，其它各孔钻孔深度按穿过强卸荷带以下5.0m进行控制。具体方法为布置先导孔取芯，由设计会同监理根据所取岩芯现场确定强卸荷带界面的深度，其它各孔的钻孔深度根据先导孔确定的强卸荷带界面深度进行内插确定，报监理同意后实施。
④所有固结灌浆孔、质量检查孔均采用XY-2PC地质钻机、金刚石钻头回转取芯钻进成孔。
4.2钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验
①钻孔冲洗：用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行钻孔冲洗，冲至回水澄清后10min结束，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。
②裂隙冲洗和压水试验：压水试验结合裂隙冲洗进行，采用“简易压水”进行压水试验，压水压力为灌浆压力的80％。压水20min，每3min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。
③固结灌浆的检查孔按设计文件的规定进行单点法压水试验。
4.3灌浆施工
①固结灌浆施工顺序为：先导孔→固结灌浆Ⅰ序孔→固结灌浆Ⅱ序孔→压水检查孔。灌浆按分序加密的原则进行，分两个次序，Ⅰ序孔施工完毕，方可进行已施工完成的Ⅰ序孔之间的Ⅱ序孔的施工。
②灌浆方法：位于高程EL458.84m廊道内的新增辐射式的固结灌浆孔及基岩长度不足6.0m的灌浆孔采用孔内阻塞的循环式灌浆方法，全孔一段灌注。其它各孔采用孔口封闭、自上而下分段循环式灌浆法。当发生串孔且设备能满足施工要求时，采用并联灌注，并控制灌浆压力，同时报监理人批准执行。
③灌浆分段：一般固结灌浆孔基岩段长小于6m时，不分段全孔一次灌注；基岩段长大于6m时，则分段灌浆，第一段段长为2.0m，以下各段段长均为5.0m，终孔段的段长不大于6.0m控制。
④灌浆压力：固结灌浆第一段压力为0.3MPa，以下各段灌浆压力按0.7～1.0MPa控制。
⑤灌浆水灰比及浆液变换：基岩固结灌浆采用2∶1、1∶1、0.5∶1等三个比级的浆液，开灌水灰比为2∶1，按照由稀到浓的原则逐级变换。
⑥灌浆结束标准：在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，方可结束灌浆。
⑦封孔：固结灌浆孔全孔灌浆结束后，通知监理人进行验收。验收合格后立即采用水灰比为0.5∶1的浓浆进行封孔。一般采用“机械压浆封孔法”封孔，遇有涌水的孔采用“压力灌浆封孔法”。
4.4特殊情况的处理
①冒浆处理：灌浆过程中如地表冒浆、漏浆现象时，先采取嵌缝、地表封堵方法，如效果不明显，再采用降压、加浓浆液、限流、限量、间歇灌注等方法。
②灌浆中断处理：因故中断尽快恢复灌浆，恢复灌浆时使用开灌水灰比的浆液灌注，如注入率与中断前相近，改用中断前水灰比的浆液灌注。
③大耗浆段处理：遇注入率大、灌浆难以正常结束的孔段时，暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的地下洞井、陡直边坡、结构分缝等进行彻底检查，如有串通，采取措施处理后再恢复灌浆，并采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆法进行灌注，对注入量单耗大于3000kg/m灌浆难以结束的孔段，立即报告监理人，共同研究处理措施，并按监理人的指示进行处理。
4.5质量检查
①检查方法及检查孔的布置:该部位的固结灌浆质量检查主要采用布置检查孔压水的方式进行，压水合格标准为透水率小于5.0Lu。由监理工程师根据灌浆成果资料和现场实际情况，具体进行固结灌浆检查孔的布置。根据监理工程师通知，左岸中层廊道（EL458.84m高程）固结灌浆布置7个检查孔；左岸堰顶（EL487.1m高程）部分的固结灌浆布置2个检查孔，检查孔的孔向、孔深与所在部位的灌浆孔相同。
②检查孔的施工：检查孔采用地质钻机、金刚石钻头回转取芯钻进，钻孔直径为Φ76mm，钻进过程中严格按取芯要求进行控制，所取岩芯按顺序装箱编号，并进行地质描述和照相。
③检查孔压水检查情况：检查孔的压水分段与所在部位的灌浆孔灌浆分段相同，左岸堰顶（EL487.1m高程）2个检查孔压水10段；左岸中层廊道（EL458.84m高程）7个检查孔压水7段，压水结果均达到设计要求，最大透水率为2.88Lu 。
4.6灌浆效果分析
表2：487.1灌浆平洞固结灌浆各序孔透水率(Lu)区间段数/频率表
孔序 孔数(个) 平均透水率(Lu) 透水率/频率区间分布 备注
段数 〈3 3~5 5~10 10～50 50~100 >100

Ⅰ 18 74.56 79 4/5.0 1/1.3 5/6.3 34/43.0 11/13.9 24/30.3
Ⅱ 18 49.19 79 7/8.9 2/2.5 16/20.3 31/39.2 10/12.6 13/16.4
合计 36 41.25 158 11 3 21 65 21 37
表3 458.84排水廊道固结灌浆各序孔透水率(Lu)区间段数/频率表
孔序 孔数(个) 平均透水率(Lu) 透水率/频率区间分布 备注
段数 〈3 3~5 5~10 10～50 50~100 >100

Ⅰ 66 28.29 77 11/14.3 5/6.5 10/13.0 41/53.2 5/6.5 5/6.5
Ⅱ 66 14.207 74 18/24.3 8/10.8 15/20.3 27/36.5 6/8.1 0
合计 21.25 151 29 13 25 68 11 5
表2、3列出了各序孔的灌前透水率的区间/频率，可以看出，从Ⅰ序孔到Ⅱ序孔，大透水率频率下降趋势，Ⅱ序孔已无大于100lu的孔段，且的平均透水率呈明显递减趋势，递减率为49.8%。可见经过灌注后，灌浆效果是明显的，且Ⅰ序孔到Ⅱ序孔各区间频率均呈递增趋势，符合一般灌浆规律。
4.6.2单位注入率分析
表4：487.1灌浆平洞固结各序孔单位注入量(Kg/m)区间段数/频率表
序号 孔序 孔数 单位注入量(kg/m) 单位注灰量区间分布 备注
段数 〈10 10~50 50~ 100 100~ 1000 >1000
1 Ⅰ 66 1401.7 79 3/3.8 1/1.3 2/2.5 26/32.9 47/59.5
2 Ⅱ 66 847.5 79 6/7.6 3/3.9 2/2.5 43/54.4 25/31.6
合计 1128.7 158 9 4 4 69 72
表5 458.84排水廊道固结灌浆各序孔单位注入量(Kg/m)区间段数/频率表
序号 孔序 孔数 单位注入量(kg/m) 单位注灰量区间分布 备注
段数 〈10 10~50 50~ 100 100~ 1000 >1000
1 Ⅰ 66 417.9 77 19/24.7 10/13.0 4/5.2 36/46.8 8/10.4
2 Ⅱ 66 198.2 74 32/43.2 18/24.3 1/1.3 19/25.7 4/5.4
合计 310.7 151 51 28 5 55 12
表 为各孔段单位注入量(Kg/m)区间段数/频率表看出，单位注入量呈明显递减趋势，单位注入量大于100kg/m的孔段递减明显，由Ⅰ序孔的57.1％递减至Ⅱ序孔31.1％。且从Ⅰ序孔与Ⅱ序孔比较，各区间频率均呈递增趋势，符合一般灌浆规律。
4.6.3检查孔成果分析
①检查孔压水检查情况：
该部位共布设质量检查孔9个，共压水18段，从取芯的效果来看，检查孔采取率与获得率均在85.0％以上。裂隙面、断层结构面部分存在风化明显现象，岩质坚硬，芯样完整。
②水泥结石充填特征
灌浆质量检查孔共发现水泥结石2处。从固结灌浆综合剖面图看，水泥结石主要分布在透水率或灌浆注入量较大地孔段，充填厚度一般为1-4mm，其中充填最明显处为1段，均有4mm水泥结石充填密实。
4.7单元质量评定
该部位共施工168个固结灌浆孔，分2单元，合格单元为2个，其中优良单元2个，优良率为100％。
5帷幕灌浆施工
5.1钻孔
①钻孔位置：按照设计施工图纸指定的位置进行布孔，灌浆孔钻孔位置，与设计位置的偏差不大于10cm。
②孔向、孔斜：先将钻机固定平稳，调整钻机立轴方向及角度，并用罗盘测量使之符合设计要求的钻孔方向。钻孔过程中严格控制钻进压力、回转速度及回次进尺，分段钻孔结束后，采用KXP-1型测斜仪进行孔段测斜，其孔底偏差要求小于设计要求的允许偏差，经测斜发现钻孔的偏斜值超过最大允许偏差时，及时采取纠偏措施。
③钻孔方法：采用XY-2PC或XY—2型回转式地质钻机配金刚石钻头进行取芯钻进。
④孔径：帷幕灌浆孔孔口段钻孔孔径为φ76mm，以下孔径一般为φ56mm。先导孔和质量检查孔开孔孔径为φ91mm，终孔孔径为φ76mm。
⑤孔深：钻孔深度按设计图中要求的孔深进行控制，当最后一段灌浆前压水透水率大于5Lu时，应加深一段，直至透水率小于5Lu时止；先导孔深度较防渗帷幕设计底线加深5m。
5.2钻孔冲洗和压水试验
①钻孔冲洗：各类钻孔钻进结束之后均须加大给水量对钻孔进行冲洗，以将孔内钻孔岩粉冲洗出孔外，直至回水澄清，洗孔结束后孔内残留岩粉在孔底的沉淀厚度不大于20cm。
②压水试验：帷幕灌浆先导孔和检查孔采用“单点法”进行压水试验，一般帷幕灌浆孔的灌前采用简易压水试验。
压水试验稳定标准：单点法压水试验：在稳定的压力下，每5min测读一次压入流量，连续4次读数其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1Lu，以最终读数作为计算岩体透水率q的计算值。五点法压水试验按设计要求进行。
简易压水试验：在稳定压力下，压水21min，每3min测读一次压入流量，取最终读数为计算岩体透水率q的计算值。
5.3灌浆作业
①施工顺序及施工工艺：帷幕灌浆的施工顺序为：先导孔→帷幕灌浆Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→检查孔。衔接帷幕孔及基岩钻灌长度小于10.0m的孔采用孔内阻塞的循环式灌浆方法，其它各帷幕灌浆孔采用“小口径钻进、自上而下分段、孔口封闭、孔内循环式”的灌浆工艺。
②孔口管镶铸：采用孔口封闭法灌浆的帷幕灌浆孔，应在第一段灌浆结束后采用水灰比0.5:1水泥浆镶入有连接螺纹的孔口管，使孔口管高出混凝土面10cm，以防泥水污物流入孔内，孔口管镶入岩石中的长度为2m。镶管完成后待凝3d，方可进行以下各段的钻灌施工。
③灌浆段长：帷幕灌浆分段段长第一段为进入基岩2.0m，以下各段段长为5.0m，终孔段段长不大于8.0m。
④灌浆压力：衔接帷幕共分两段灌浆，第一段灌浆压力为0.5MPa，第二段灌浆压力为1.5MPa；其它各孔第1、2段灌浆压力分别为0.5MPa、0.7MPa，第三段及其以下各段为1.5MPa。灌浆时应尽快达到设计压力，但灌浆过程中注入率较大时，采用分级升压法灌注，使灌浆压力与注入率相适应。
⑤浆液配比和变换：基础廊道的帷幕灌浆采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1(或0.6∶1)共五级水灰比的浆液，其它地段采用采用2∶1、1∶1、0.5∶1共三级水灰比的浆液。开灌时采用最稀一级的水灰比浆液灌注，并根据设计要求和现场实际情况由稀到浓进行变换。
⑥灌浆结束标准：灌浆段在规定的压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，可结束灌浆。
⑦封孔：全孔灌浆结束并经监理人单孔验收合格之后，采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔。待孔内水泥浆液凝固后，清除孔内污水、浮浆，若灌浆孔上部空余孔段大于3m，采用“机械压浆封孔法”重新进行封孔；小于3m时使用水泥砂浆封填密实。
5.4特殊情况处理
①灌浆时因故中断，尽早恢复灌浆。恢复灌浆时，使用开灌水灰比的浆液灌注，如注入率与中断前相近，改用中断前水灰比的浆液灌注。
②灌浆单耗大于1000kg/m灌浆难以结束的孔段，采用降压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆或浆液中掺加速凝剂等方法处理；对注入量单耗大于3000kg/m灌浆难以结束的孔段，立即报告监理人，并按监理人的指示处理。
5.5灌浆成果分析
5.5.1各序孔灌前透水率分析
表5： 各序孔透水率(Lu)区间段数/频率表
孔序 孔数(个) 平均透水率(Lu) 透水率/频率区间分布 备注
总段数 〈3 3~5 5~10 10～50 50~100 >100

Ⅰ 26 55.01 193 31/16.0 20/10.4 44/22.8 55/28.5 14/7.3 29/15.0
Ⅱ 27 41.42 187 67/35.8 25/13.4 35/18.7 44/23.5 6/3.2 10/5.2
Ⅲ 53 7.61 353 179/50.7 48/13.6 72/20.4 39/11.0 7/2.0 8/2.3
合计 106 34.68 733 277 93 151 138 27 47
表5列出了各序孔的灌前透水率的区间/频率，可以看出，从Ⅰ序孔到Ⅲ序孔，大透水率频率下降趋势，且Ⅰ序孔到Ⅲ序孔的平均透水率呈明显递减趋势。Ⅲ序孔小于5lu的孔段已达到64.3％，可见经过ⅠⅡ序孔灌注后，大部分灌浆孔段已达到设计（<5lu），可见前两序的灌浆效果是非常明显的。
5.5.2单位注入率分析
表6：各序孔单位注入量(Kg/m)区间段数/频率表
序号 孔序 孔数 单位注入量(kg/m) 单位注灰量区间分布 备注
总段数 〈10 10~50 50~ 100 100~ 1000 >1000
1 Ⅰ 26 804.7 193 25/12.9 13/6.7 9/4.7 89/46.1 63/32.6
2 Ⅱ 27 459.9 187 50/26.7 23/12.3 12/6.4 75/40.1 27/14.4
3 Ⅲ 53 205.4 353 134/52.1 60/17.0 25/7.1 120/34.0 14/4.0
合计 106 426.6 733 209 96 46 284 104
表6为各孔段单位注入量(Kg/m)区间段数/频率表看出，单位注入量呈明显递减趋势，ⅠⅡⅢ序相比较，各区间累计频率均呈递增趋势，符合一般灌浆规律。
5.5.3测斜成果分析
该部位均采用KXP-1电子测斜仪进行测斜，终孔段测斜均有三检与监理旁站，每孔段第一段及中间奇数段都进行测斜，中间段测斜监理随时抽查，过程测斜控制与全孔复测成果误差都在±30´以内，说明测斜成果真实可信。最终测斜结果以全孔复测为准，在施工过程中每班均对钻机进行紧固，对中，发现孔斜较大时及时采取纠偏措施，所有的地分段及全孔测斜成果均未超过设计要求，孔斜控制标准按下表进行执行。
表 ：钻孔孔底最大允许偏差
孔深（m） 10 20 30 40 50 ≥60
允许偏差值（m） 0.25 0.50 0.80 1.15 1.50
允许偏差角度（´） 43´ 58´ 1º09´ 1º19´ 1º26´ 1º31´
5.5.4检查孔成果分析
①检查方式及布置：帷幕灌浆质量检查以布置检查孔钻孔取芯并分段进行压水试验的方式进行，压水合格标准为透水率小于5.0Lu。由监理工程师根据灌浆成果资料和现场实际情况，具体进行检查孔的布置。根据监理工程师通知，基础灌浆廊道共布置6个帷幕检查孔，左岸中层廊道（EL458.84m高程）布置5个帷幕检查孔（含2个衔接帷幕灌浆检查孔）；左岸堰顶（EL487.1m高程）部分的布置3个帷幕检查孔，检查孔的孔向与所在部位的灌浆孔相同，孔深较周边孔的孔深浅1.0m。
②检查孔的施工：检查孔采用地质钻机、金刚石钻头回转取芯钻进，钻孔直径为Φ76mm，钻进过程中严格按取芯要求进行控制，所取岩芯按顺序装箱编号，并进行地质描述和照相。
③检查孔压水检查情况：
该部位共布设共帷幕灌浆质量检查孔14个，共压水94段，从取芯的效果来看，检查孔采取率与获得率均在85.0％以上。裂隙面、断层结构面部分存在风化明显现象，岩质坚硬，芯样完整。
④水泥结石充填特征
帷幕灌浆14个检查孔共发现水泥结石3处。从帷幕灌浆综合剖面图看，水泥结石主要分布在透水率或灌浆注入量较大地孔段，充填厚度一般为1-4mm。
5.6单元质量评定
该部位共施工106个帷幕灌浆孔，分13单元，合格单元为13个，其中优良单元12个，优良率为92.3％。
6排水孔
6.1钻孔
钻孔孔位、方位、倾角严格按照设计文件及设计图纸执行，钻孔过程中，严格控制钻孔偏斜值，保证孔位偏差不大于10cm，孔底偏差不大于孔深的1/40或按施工图有关要求执行，钻孔深度不小于设计孔深。
6.2堰体排水孔施工
堰体排水孔孔径Ф110mm，孔深18.6～51.6m，采用地质钻机、金刚石钻头回转取芯钻进。钻孔前，采用全站仪等进行钻孔方位的定位，钻孔过程中，勤测斜，发现偏差及时纠正，以保证钻孔能钻穿廊道顶板，钻孔完成后，按设计要求安装孔口装置等设施。
6.3质量检查和验收
排水施工完毕，会同监理人逐孔进行验收，对达不到要求的孔，处理至符合设计要求。
6.4单元工程质量评定
该部位共施工116个排水孔，分12单元，合格单元为12个，其中优良单元11个，优良率为91.67％。