岩石基础固结灌浆施工质量控制优化

一、岩石基础固结灌浆施工工序、施工条件及施工方式的控制

（1）施工工序按先后次序排列为：灌前物探测试钻孔及灌前测试、抬动观测孔钻孔及安装——第Ⅰ序固结灌浆孔钻孔、冲洗、压水、灌浆——第Ⅱ序固结灌浆孔钻孔、冲洗、压水、灌浆——检查孔钻孔、冲洗、压水试验及灌浆——灌后物探测试孔测试。

（2）根据现场具体情况，固结灌浆可分别采用有盖重方式或找平混凝土封闭方式施工，但下述固结灌浆孔必须采用有盖重方式施工。

1）基础固结兼辅助帷幕灌浆孔。

2）规模大、性状差的断层及断层交汇带、裂隙密集带等地质缺陷部位的固结灌浆孔。

3）建基面浅层缓倾角裂隙、结构面发育部位的固结灌浆孔。

4）结构有特殊要求部位的固结灌浆孔。

（3）采用有盖重方式施工的固结灌浆孔，为避免打断（坏）结构钢筋、止水片、冷却水管或监测仪器，局部亦可采用引管或预埋导管法施工，但应注意：

1）引管法只适用于不分段的第Ⅰ序固结灌浆孔。

2）埋管法应保证孔向准确，防止歪斜，否则应采取补救措施处理。

采用有盖重方式施工时，盖重混凝土厚度一般不应小于3.0m，特殊情况下不小于1.5m，待相应部位的盖重混凝土达50%的设计强度后，方可实施钻灌作业。

（4）必须采取找平混凝土（含喷混凝土）封闭方式或直接在裸露基岩上（即无盖重方式）进行灌注的，应由设计单位提出专门的设计文件和施工技术要求。

（5）找平混凝土浇筑应在基础开挖达设计高程，且经验收合格后进行。浇筑时，以填平低凹坑槽地段为主，找平混凝土厚度一般以30～40cm为宜，新鲜完整岩体可部分外露，找平混凝土的标号及施工技术要求同坝基混凝土。

（6）采用找平混凝土封闭无盖重方式施工时，应待找平混凝土达70%的设计强度后方可实施钻灌作业。

（7）单元工程固结灌浆施工时，除固结灌浆兼辅助帷幕灌浆及其他设计要求必须施工的固结灌浆孔外，一般固结灌浆孔如第Ⅰ序孔灌浆前压水试验值全部达到设计合格标准（基岩透水率q≤3Lu），监理机构可决定取消第Ⅱ序孔的施工；如第Ⅱ序孔灌前压水试验值全部达到设计合格标准（基岩透水率q≤3Lu），可决定取消质量检查孔的施工。

（8）施工过程中应加强钻孔保护工作，上道工序完成后、下道工序施工前，孔口均应妥善保护，避免废弃浆液流入灌浆孔内。

二、抬动观测的技术质量要求及质量控制

（1）抬动观测装置应在灌浆作业前完成安装、调试工作。

（2）设有抬动观测装置的部位，观测孔周边10m范围内的固结灌浆孔进行裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中，均应连续地进行观测，其成果应反映在灌浆综合成果表中。

（3）抬动观测允许变形值200μm。

（4）抬动观测应安排专人进行观测、记录，一般情况下可每10min测记一次，变形值上升较快时应加密测记，当变形值接近允许值时应及时采取降压措施，防止发生抬动破坏。当发生抬动破坏时，施工单位应立即停止施工，做好详细记录，监理机构应组织研究并对施工单位提出的处理措施进行审批。

（5）采用找平混凝土封闭方式或无盖重方式施工的固结灌浆孔，施工过程中，监理工程师应加强对抬动变形观测的检查和现场的巡视，发现抬动变形异常，或找平混凝土发生裂缝，或原有裂缝进一步扩张、延伸，或混凝土有拱起、破坏等现象时，应立即指令停止施工，作好详细记录，并向监理机构负责人报告。

（6）抬动观测使用的千分表须经计量部门鉴定，在使用过程中应经常校正，确保其灵敏度和准确性。

（7）抬动观测装置在观测时应严格防止碰撞、振动，保证测试成果的真实性，在非观测期间亦应妥善保护，防止损坏。

（8）单元工程灌浆工作结束后，抬动观测孔应按“灌浆孔的封孔”要求进行封孔。

三、物探测试技术要求及质量控制

（一）物探测试资质

参加物探测试的单位应具备相应资质，监理单位应审查有关资质材料。

（二）物探测试工作要求

（1）所有物探测试孔，均应分别进行灌前、灌后的单孔声波测试和孔间地震波或声波剖面测试等，对物探测试工作灌前、灌后测试应用同一仪器进行。

（2）灌后物探测试工作，应在单元工程灌浆结束14d后进行。

（3）物探测试孔应逐段进行钻孔冲洗，灌后物探测试孔应对原孔进行扫孔，达设计孔深后再进行钻孔冲洗。

（4）单孔声波测试采用一发双收或双发双收法进行测试，点距为25cm，灌前、灌后测点位置应重合。

（5）孔间地震波或声波剖面测试时，宜采用一发多收的方法进行测试。发射点距可按1.0m控制，接收点中点与发射点同高程布置，测试完成后应交换发射、接收孔进行复测；灌前、灌后的发、收点在同一测试孔中应在同一高程布置，以增强测试成果的可比性。

（6）物探测试以测试岩体纵波速度为主，同时应选择有代表性的测点测试灌前、灌后岩体的横波速度。

（7）灌前、灌后物探测试资料整理、分析时，应计入钻孔孔斜偏差的影响。

（三）测试质量检查

（1）测试时如遇灌前波速小于2000m/s、灌后波速小于3000m/s或灌前、灌后波速大于6000m/s的异常测点，应检查仪器，并查明原因后进行复测。

（2）为保证测试成果的精度，灌前、灌后均应布置不少于20%的校测点进行复测，复测值与原测值的相对误差不应大于5%，否则应查明原因，重新进行复测。

（四）测试孔的保护与封孔

（1）灌前物探测试工作完成后，可采用细砂充填测孔的方法保护测孔，以防灌浆浆液串入孔内堵塞测孔，孔口应严加保护，以防污水、废浆流入。

（2）灌后物探测试工作完成后，物探测试孔应按“灌浆孔的封孔”要求进行封孔。

四、钻孔施工质量控制

（一）孔深

所有钻孔编号、孔深、孔序、段长的划分，均应按设计图纸、文件规定执行，但当钻孔的终孔端位于断层、结构面时，应加深钻孔至穿过断层、结构面，伸入其下部完整岩体内0.5～1.0m。

（二）孔位

孔位布设误差一般不得大于10cm。对采用找平混凝土封闭方式施工的固结灌浆孔，根据现场实际地质条件，可适当调整固结灌浆孔的布置和孔位，以提高灌浆效果，现场监理人员应对调整的孔位进行审批，并记录实际孔位坐标。

（三）钻具

一般固结灌浆孔的钻孔可使用各类适宜钻机、钻头造孔，固结灌浆兼辅助帷幕灌浆孔应使用回转式钻机造孔。

（四）孔径

（1）固结灌浆孔钻孔孔径不得小于φ46mm。

（2）压水检查孔、物探测试孔、抬动观测孔的钻孔孔径为φ76mm。

（五）孔序

固结灌浆孔钻孔应按灌浆分序、分段原则钻进。第Ⅱ序孔应在周围的第Ⅰ序孔灌浆完毕且封孔后方可开钻。

（六）孔斜

固结灌浆钻孔应保证孔向准确。特别是当固结灌浆孔周围混凝土内埋有监测仪器、止水片或布有冷却水管，以及基岩内布有锚杆、锚索时，应严格控制钻孔偏斜，以免因钻孔偏斜导致仪埋设施、止水片、冷却水管或锚杆、锚索损坏失效。孔斜按1%控制。

（七）钻孔取芯

（1）物探测试孔、质量检查孔钻孔时应取芯，所取岩芯应统一编号，填牌装箱，进行岩芯描述，并绘制钻孔柱状图。物探测试孔取芯率要求达80%以上，质量检查孔岩芯获得率要求达90%以上。

（2）对有水泥结石的岩芯应重点保存，并摄影存档。

（八）钻孔记录

钻孔时应对钻孔中揭示的各种情况，如混凝土厚度、涌水、失水、外漏、塌孔、掉块、卡钻、断裂构造、岩性变化等作详细记录，并反映在钻孔综合成果表中，作为分析固结灌浆质量的基本资料。

五、钻孔冲洗、裂隙冲洗的质量控制

（1）灌浆孔段钻孔达设计深度后，应分别进行钻孔冲洗和裂隙冲洗以提高灌浆效果。

（2）同一孔段的裂隙冲洗结束后24h内必须进行灌浆作业，否则灌前应指示施工单位重新进行裂隙冲洗。

（3）裂隙冲洗用风必须经过油水分离器后方可使用。

（4）钻孔冲洗是在每段钻孔结束后，就应立即用大流量水流对钻孔内的残留岩粉等进行冲洗，直至回水澄清后10min为止。冲洗后，孔内残留物的厚度不得超过20cm。

（5）单孔裂隙冲洗采用高压水脉动方式进行，高、低压脉动时间间隔为5～10min，其冲洗结束标准为：至回水澄清后再延续10min为止，且总的冲洗时间不得少于30min。

（6）串通孔的裂隙冲洗采用风、水轮换方式进行，冲洗时应每次选1～2孔进水、进气，余下串通孔排水、排气，达单孔裂隙冲洗结束标准后，再更换进、排水（气）孔按前述方式及要求进行裂隙冲洗，待所有串通孔全部轮换冲洗达单孔裂隙结束标准后，可结束冲洗作业。

（7）特殊钻孔冲洗是在断层破碎带、交汇带及强透水带等地质缺陷部位的固结灌浆孔，如裂隙冲洗达不到回水澄清要求时，在总的冲洗时间达2h以上后可结束冲洗。

（8）冲洗压力。

1）水压：一般采用相应灌浆孔段80%的灌浆压力，如80%的灌浆压力大于1MPa时，则采用1MPa。

2）风压：一般采用相应灌浆孔段50%的灌浆压力，如50%的灌浆压力大于0.5MPa时，则采用0.5MPa。

六、压水试验技术要求及质量控制

（1）每个单元灌浆区域内应选择有代表性的孔段进行单点法压水试验，其孔（段）数应不少于单元灌浆区域内总灌浆孔（段）数的5%，其他灌浆孔（段）灌前亦应进行简易压水试验。

（2）固结灌浆孔的压水试验，应在钻孔裂隙冲洗结束后、灌浆前24h内进行。

（3）压水试验压力。

1）灌前压水试验的压力，一般采用相应灌浆孔段80%的灌浆压力。如该压力大于0.3MPa，但小于1MPa时，采用0.3MPa；如超过1MPa时，采用1MPa。

2）质量检查孔的压水试验压力，一律采用0.3MPa。

（4）压水试验的稳定标准。

1）单点法压水试验。在稳定的设计压力下，每5min测读一次压入流量，当连续4次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的10%，或小于1Lu时，可结束压水试验，并以最终值作为基岩透水率的计算值。(www.xing528.com)

2）简易压水试验。在稳定的设计压力下，压水20min，每5min测读一次压入流量，并以最终值作为基岩透水率的计算值。

七、灌浆施工质量控制

（一）段长规定

固结灌浆应自上而下分段钻灌，其分段原则为：

（1）一般固结灌浆孔基岩段长小于6m时，可不分段，全孔一次灌注；基岩段长大于6m时，应自上而下分段钻灌，各段段长以5m为宜，特殊情况下可适当加长，但最大段长不应大于8m。

（2）固结灌浆兼辅助帷幕灌浆孔位于陡直立坡（坡度大于1∶0.5）上的固结灌浆孔，应分段灌浆，其接触段段长一般为2m，以下各段以5m为宜，特殊情况下可适当缩短或加长，但最大段长不得大于8m。

（二）固结灌浆压力控制

（1）有盖重方式施工时，三峡二期工程大坝岩石基础固结灌浆孔的第一段灌浆压力标准如下：

1）混凝土盖重厚度小于3m时，第Ⅰ序孔的灌浆压力为0.25MPa，第Ⅱ序孔的灌浆压力均为0.4MPa。

2）混凝土厚度为3m时，第Ⅰ序孔的灌浆压力一般为0.3MPa，但对已确认的浅层缓倾角裂隙发育部位，灌浆压力降为0.25MPa；第Ⅱ序孔的灌浆压力为0.5MPa。

3）混凝土盖重厚度超过3.0m时，第Ⅰ、Ⅱ序孔的灌浆压力分别以混凝土厚度为3.0m时的灌浆压力为基础，按混凝土盖重厚度每超过1.0m，灌浆压力相应增加0.025MPa计算。

（2）找平混凝土封闭方式（或无盖重方式）施工时，三峡二期工程大坝岩石基础固结灌浆孔的第一段灌浆压力为：

1）一般部位，第Ⅰ序孔的灌浆压力为0.3MPa；第Ⅱ序孔的灌浆压力为0.5MPa。

2）陡、直立坡（坡度陡于1∶0.5）的部位，第Ⅰ序孔的灌浆压力为0.2MPa，第Ⅱ序孔的灌浆压力为0.3MPa。

（3）第一段以下各灌浆段的灌浆压力，按下式计算：

P =P0+αh

式中 P——灌浆段的灌浆压力，MPa；

P0——第一段的灌浆压力，MPa；

h——阻塞器栓塞以上的基岩段长，m；

α——系数，根据基岩的岩层性状或破碎情况具体确定，一般部位可取0.05，断裂构造发育带、破碎带、强透水带等部位取0.025。

（4）固结灌浆压力以安装在回浆管路上的灌浆压力表的中值读数控制，资料分析整理时换算成全压力。

（5）灌浆压力应尽快达到设计压力，但对断裂构造发育、注入率较大的孔段，应采用分级升压方式逐级升压至设计压力。具体操作时，可以压水试验压力为基础，按每0.05MPa为一级，逐级升压至设计压力。分级升压时，每级压力的纯灌时间不少于15min。

（6）串通孔（组）灌浆或多孔并联灌浆时，应分别控制灌浆压力，同时应加强抬动监测，防止混凝土发生抬动破坏。

（三）灌浆方法和方式的技术要求

（1）固结灌浆采用自上而下、孔内循环法施工，一般作单孔灌注。在保证正常供浆前提下，也可采用并联灌注，但每组并联孔数不宜超过3孔，严禁串联灌注。

（2）固结灌浆可分别采用有盖重方式、找平混凝土封闭方式施工，陡直立坡（坡度大于或等于1∶0.5）段经设计单位同意，可采用无盖重方式施工。其阻塞位置分别为：

1）采用有盖重方式施工时，第一段应阻塞在基岩面以上混凝土内0.5m左右。如遇阻塞器阻塞不住时，应逐渐上移阻塞器（不宜下移），阻塞器移动后，应保证射浆管距孔底不超过0.5m，否则应重新配制射浆管。

2）采用找平混凝土封闭方式施工时，第一段阻塞器的阻塞位置按下述要求控制：

①找平混凝土厚度较大（大于50cm）的孔段，第一段阻塞器中心可阻塞在基岩与找平混凝土的结合部。

②找平混凝土厚度较薄（小于50cm）的孔段，第一段应自基岩面处开始阻塞。

③阻塞不住时，可逐渐下移阻塞器（不应上移）。

3）采用无盖重方式施工时，第一段应自基岩面以下开始阻塞；阻塞不住时，可逐渐下移阻塞器（不可上移）。

4）以下各段应分别阻塞在上一灌段底0.5m左右，其射浆管距灌浆段孔底应不大于0.5m。如遇阻塞器阻塞不住时，应逐渐上移阻塞器（不应下移），阻塞器移动后，应保证射浆管距孔底不超过0.5m，否则应重新配制射浆管。

（3）分段灌浆的固结灌浆孔，第一段灌浆结束后应待凝24h后再进行下一段的钻灌作业，否则在终孔段灌浆结束后应进行全孔复灌。

（4）采用找平混凝土封闭法或无盖重法施工时，应加强抬动变形监测，防止基岩或混凝土发生抬动破坏，单元灌浆区域内同时进行钻孔冲洗、压水试验、灌浆作业的孔数不应超过3个。

（5）采用无盖重方式施工时，灌浆过程中应加强基岩面的冲洗工作，减少废弃浆液对基岩的污染，从而减轻基岩面的清理工作难度。

八、灌浆浆液及变浆标准的控制

（1）一般固结灌浆孔采用湿磨水泥浆液灌注，亦可采用525号普通纯水泥浆液灌注，但固结灌浆兼辅助帷幕灌浆孔及其他有特殊要求的固结灌浆孔，须采用湿磨细水泥浆液灌注。

（2）浆液水灰比。

1）普通纯水泥浆液水灰比（重量比）采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等6个比级，开灌水灰比可采用3∶1。

2）湿磨细水泥浆液水灰比（重量比）采用3∶1、2∶1、1∶1、0.6∶1等4个比级，开灌水灰比可采用3∶1。

（3）灌浆过程中，如灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或当注入率不变而灌浆压力持续升高，但未达本节八之（4）、（5）两项标准时，不得改变浆液水灰比。

（4）当某一级水灰比浆液的单孔注入量达300L以上、群孔达600～1200L以上或灌注时间已达1h以上、而灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比的浆液灌注。

（5）当注入率大于30L/min时，视具体情况可越级变浓浆液。

（6）浆液水灰比改变后，如灌浆压力突增或注入率突减至原注入率的1/2以下时，应立即回稀至原级水灰比进行灌注，并查明原因。

（7）灌浆前、浆液变换时、灌浆结束时均应测量浆液密度，灌浆过程中亦应每隔15～30min测量一次浆液密度，并反映在固结灌浆综合成果表中。

九、灌浆结束标准及封孔质量控制

（1）在设计灌浆压力下，当灌浆孔段单孔注入率不大于0.4L/min，群孔不大于0.8L/min时，延续灌注30min后可结束灌浆作业。

（2）灌浆过程中，如发现回浆变浓，应改用回浓前的水灰比的新浆进行灌注，若继续回浓，延续灌注30min后可结束灌浆作业，现场监理人员应及时了解此种情况。其回浓情况应反映在灌浆综合成果表中。

（3）固结灌浆兼辅助帷幕灌浆孔、有涌水的固结灌浆孔、发生过灌浆中断的固结灌浆孔、陡直立坡部位的固结灌浆孔、地质缺陷部位的固结灌浆孔，其终孔段灌浆结束后，应进行全孔复灌到满足要求后结束灌浆作业，复灌压力采用段灌浆压力。

（4）固结灌浆孔全孔灌浆结束后应紧接着用水灰比0.5∶1的浓浆进行封孔。封孔采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。浆液凝固后应及时清除孔内浮浆和污水，用200号水泥砂浆回填密实。

（5）对采用引（埋）管法施工的固结灌浆孔，在灌浆达设计结束标准后，应采用0.5∶1的浓浆替换孔内稀浆，待回浆管排出0.5∶1的浓浆后封闭孔口，作闭浆封孔。

（6）单元工程灌浆结束后，抬动观测孔、物探测试孔等亦应进行封孔处理。

十、特殊情况处理要求

（1）灌浆过程中如发现与建筑物结构分缝及抬动观测孔、物探测试孔、仪埋孔、冷却水管等串通时，应指示施工单位立即停灌，按本节之五“钻孔冲洗、裂隙冲洗的质量控制”要求对串通孔（管）作彻底冲洗，现场监理人员应及时审批其处理措施。

（2）灌浆过程中如地表或找平混凝土裂缝发生冒（漏）浆现象时，根据冒（漏）浆量的大小，可采用下述方法处理：

1）如冒浆量较小，可不作专门处理，按正常灌浆方式灌注至达灌浆结束标准。

2）如冒浆量较大，一般可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌注等方法处理，必要时应采取嵌缝、地表封堵方法处理。

（3）钻孔穿过断裂构造发育带，发生塌孔、掉块或集中渗漏时，应指示施工单位立即停钻，查明原因。一般情况下，可采取压缩段长进行灌浆处理后再进行下一段的钻灌作业。

（4）钻灌过程中如发现灌浆孔串通时，应指示施工单位查明串通量和串通孔数、范围，并按下述方法处理：

1）如串通孔具备灌浆条件时：

①串通孔漏水量相近，在满足设计压力和正常供浆的前提下，可将串通孔并联灌注，但应分别控制灌浆压力，防止基岩抬动，同时并联孔数不宜超过3个。

②串通孔的串通量相差悬殊时，应单机同时灌注，并分别控制灌浆压力，各自变浆，使各串通孔不发生互串现象。

③串通孔灌浆时，应先预留足够的排稀浆孔，一般可采取一灌（二灌）一排（二排）方式间歇性（间隔时间可按15min左右控制）排放稀浆，待排浆孔排出的浆液浓度与灌浆孔浆液浓度一致时，将排浆孔并入串通孔组进行灌浆。

2）如串通孔不具备灌浆条件时：

①串通孔正在钻进时，应立即停钻。

②串浆量较小时，可在灌浆同时，在被串孔内注入清水，使水泥浆液不致充填孔内。

③串浆量较大时，应将阻塞器阻塞于被串孔串浆部位上方1～2m处，对灌浆孔继续进行灌浆。灌浆结束后，应立即将串通孔内的阻塞器取出，并扫孔、待凝后进行灌浆。

3）串通孔灌浆结束后，应待凝24h，方可进行下一段的钻灌作业。

（5）对有涌水的孔段，灌前应测计压力和涌水量，根据涌水情况，可按下述措施综合处理：

1）缩短灌浆段长，对涌水段单独进行灌浆处理。

2）提高灌浆压力，具体可按设计灌浆压力+涌水压力控制。

3）灌浆结束后进行屏浆处理，屏浆时间不少于1h。

4）闭浆。

5）闭浆结束后待凝48h。

6）必要时在浆液中掺加适量的速凝剂。

（6）灌浆工作应连续进行，因故中断应尽快恢复灌浆，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，可改用中断前水灰比的浆液灌注；如恢复灌浆后，注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应指示施工单位提出处理措施报监理机构批准后进行处理。

（7）如遇注入率大、灌浆难以正常结束的孔段，应指示施工单位暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的地下洞井、陡直立坡、结构分缝、冷却水管等进行彻底检查；如有串通，应采取措施处理后再恢复灌浆。灌浆时可采用低压、浓浆、限流、限量和间歇灌浆法灌注，必要时亦可掺加适量速凝剂灌注，该段经处理后待凝24h，再重新扫孔、补灌。其灌浆资料应及时报送监理机构，以便根据灌浆情况及该部位的地质条件，分析、研究是否需进行补充钻灌处理。