岩石基础帷幕灌浆现场施工质量控制优化方案

一、钻灌的工艺流程

（一）帷幕灌浆钻孔工艺流程

现场作业准备→孔位测量放样→钻机安装定位→开孔→埋设孔口管→钻进→取芯冲洗→终孔验收。

（二）帷幕灌浆自上而下分段灌浆工艺流程

钻孔第一段→冲孔、实测孔深→阻塞灌浆段→冲洗→压水试验→灌浆→埋设孔口管→钻进下一段→取芯冲洗、压水试验→灌浆……终孔后封孔。

二、钻灌施工顺序控制

（1）各类钻孔施工控制顺序为：抬动观测孔、物探测试孔、先导孔、帷幕灌浆Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、质量检测孔。除设计文件另有规定，否则帷幕灌浆钻孔必须安排加密、自上而下分段的原则进行。

（2）帷幕钻孔灌浆必须按分序的原则进行。由三排孔组成的帷幕，一般应先进行下游排孔、上游排孔的钻孔和灌浆，然后进行中排孔的钻孔和灌浆；由两排孔组成的帷幕，一般宜先进行下游排的钻孔和灌浆，然后进行上游排的钻孔和灌浆。

（3）一个坝段或一个单元工程内，后序排上的第1序孔应在相应部位前序排上第Ⅲ序孔钻灌至15m深后才开始钻进。

同一排相邻的两个次序孔之间，以及后序排上第Ⅰ序孔与相应部位前序排上第Ⅲ序孔之间在岩石中钻孔、灌浆的间隔高差不得小于15m。

三、钻孔质量控制

（一）钻具

钻孔应采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进，严禁使用铁砂钻头钻进。

（二）钻孔平面位置

按设计图纸施放孔位，并在实地注明各孔序号与孔号。现场监理工程师可根据情况通知测量监理对孔位进行抽检，或放样时进行旁站，以保证灌浆孔位的准确性。孔位偏差不得大于10cm，实际孔位应有记录。

（三）钻孔孔径

除设计和合同技术规范另有规定外，物探测试孔、抬动观测孔、质量检查孔为φ76mm，先导孔孔口段φ91mm，以下各段为φ76mm，常规帷幕灌浆孔孔口段孔径为φ76mm、以下各段为φ56mm。

（四）钻孔孔深

（1）达到设计图纸或通知、文件规定的底线高程。

（2）终孔段基岩透水率q≤1L且灌浆单耗小于20kg/m，否则应自动分段加深钻灌至同时满足上述两标准为止。

（3）终孔段遇性状较差、规模较大的断层、岩脉等地质构造时，应加深钻孔至穿过该地质构造下盘5m以上。

（五）帷幕灌浆钻孔分段

第一段（接触段）一般为2m，局部根据孔口管嵌入基岩深度要求可适当加长至3m；第二段为1m，第三段为2m，第四段及以下各段一般为5m。地质缺陷部位经监理机构批准可适当缩短段长。终孔段根据实际情况，可适当加长段长，但最大段长不得大于10m。

（六）钻孔孔斜

（1）孔斜值应控制在允许范围内。垂直孔或顶角小于5°的钻孔，其孔底偏差不得大于表1-1的规定。

表1-1 钻孔孔底最大允许偏差值

顶角大于5°的斜孔，其方位角偏差不得大于5°，孔底偏差值可按表1-1的规定控制。

为保证孔向准确。一般宜埋孔口管，孔口管的方向必须符合设计要求。

（2）钻孔过程中应每10m进行一次孔斜测量，尤其应控制上部20m范围内的钻孔偏差。当发现孔斜偏差值超过表1-1的规定时，应指示施工单位及时采取纠偏等补救措施进行处理。处理无效时，应及时报告监理机构商设计单位提出处理措施。钻孔孔斜测量成果应反映在钻孔综合成果表中。

（七）钻孔取芯

有取芯要求的钻孔必须采取岩芯。岩芯应统一编号，及时填写岩芯牌装箱，妥善保存。对岩芯要求进行描述，并绘制钻孔柱状图。特殊地段的岩芯须摄影存档，对有水泥结石的检查孔和有特殊要求的岩芯应作长期保留，竣工验收后移交给业主。

（八）钻孔特殊处理

钻孔穿过松软岩层或遇有塌孔掉块时，应先进行灌浆处理，然后再继续钻进；如发现集中漏水，应立即停钻，查明漏水部位、原因，处理后再行钻进。

（九）特殊记录

钻孔过程中，当遇到孔口涌水、孔段漏水、掉块、卡钻、钻进突然加快、岩性变化等情况时，应做好详细记录，并及时向监理机构报送有关资料及处理意见。

监理工程师必须参加终孔检查验收。钻孔各种指标必须满足设计要求。检查时必须有完整的钻孔原始记录，对于取芯钻孔（先导孔、检查孔），应督促承建单位及时完成“岩芯相关表”和其他相关资料整编，并在必须时出示保存完整的岩芯。

（十）孔口保护

钻孔结束后，应及时将钻孔冲洗干净，并做好孔口保护直至灌浆完成。

四、钻孔冲洗质量控制

（1）灌浆孔在灌浆前应进行孔壁冲洗与裂隙冲洗，以提高灌浆效果。

（2）各类钻孔冲洗的具体方法为：每段钻孔结束后，应立即用大流量水将孔内岩粉、石屑等物冲出，直至回水澄清10min后结束，并测量、记录冲洗后钻孔孔深，钻孔冲洗后孔底残留物厚度不得大于20cm。

（3）灌浆孔第一段（接触段）钻孔冲洗结束后应进行裂隙冲洗，其余孔段一般不进行裂隙冲洗。

（4）对要求作裂隙冲洗的灌浆孔段，其单孔裂隙冲洗采用压力水脉动方式进行，对串通孔裂隙冲洗亦采用单孔裂隙冲洗方法进行，如冲洗效果不能满足要求时，可改用风、水轮换方式进行。

（5）冲洗压力。

1）水压：一般采用80%的灌浆压力，但若该值大于1MPa时，采用1MPa。

2）风压：一般采用50%的灌浆压力，但若该值大于0.5MPa，采用0.5MPa，使用风应通过油水分离器过滤。

（6）裂隙冲洗结束标准。

1）裂隙冲洗要求至回水澄清后10min为止，且总的冲洗时间要求单孔不少于30min，串通孔不少于2h。

2）对断裂构造、岩脉、裂隙发育等地质缺陷部位，裂隙冲洗回水难以澄清，冲洗时间达2h以上的可结束冲洗。

（7）裂隙冲洗应注意的事项。

1）当邻近的灌浆孔正在灌浆或灌浆结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。

2）同一孔段的裂隙冲洗和灌浆作业应连续进行，因故中断时间间隔超过24h时，灌前应重新进行裂隙冲洗。

五、压水试验控制

（1）压水试验应分段进行，帷幕灌浆先导孔及质量检查孔的压水试验一般采用单点法，特殊部位采用五点法；一般灌浆孔各灌浆段的灌浆压水试验采用简易压水法。

（2）压水试验应在钻孔冲洗后24h内进行，否则灌前应重新进行孔内冲洗。

（3）压水试验压力（压力表控制压力）按表1-2控制。

表1-2 三峡二期工程大坝基础帷幕灌浆压水试验采用压力 单位：MPa

（4）压水试验稳定标准。

1）单点法及五点法压水试验。在稳定压力下，每5min测读一次压入流量，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，即可结束，取最终值作为计算岩体透水率q值的计算值。

2）简易压水试验。在稳定压力下，压水20min，每5min测读一次压入流量，取最终值作为计算岩体透水率q值的计算值。(www.xing528.com)

（5）压水试验成果计算，详见本章附录中之二。

（6）根据地形、地质条件，应选择有代表性的先导孔进行灌前稳定地下水位观测，作为计算压力起算零线的依据。地下水位观测稳定标准：每5min测读一次地下水位，当水位升降速度连续两次均小于5cm/min时，可认为稳定，以最后观测值作为地下水位值。

六、灌浆施工质量控制

（1）帷幕灌浆前，监理工程师应对钻孔质量进行检查验收签证，其内容包括：

1）孔向、孔斜、孔深及灌浆作业准备。

2）钻孔冲洗及裂隙冲洗。

3）钻孔和压水记录。

4）灌浆管下入深度。

（2）灌浆孔的第一段（接触段）采用常规“阻塞灌浆法”进行灌浆，阻浆塞阻塞在基岩面以上20cm混凝土内。第二段及以下各段采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段、孔内循环法”灌注。

（3）帷幕灌浆孔口管的埋设。

1）孔口管须在第1段（接触段）钻孔、压水试验、灌浆结束后埋设。

2）孔口管采用φ73mm无缝钢管。

3）孔口管深度一般按深入基岩2m控制，地质缺陷部位及灌浆压力较高而上部盖重混凝土厚度较小，不能满足设计灌浆压力要求的部位视实际情况，孔口管嵌入基岩深度可适当加长至3.0m（接触段基岩灌浆段长与之配套）。

（4）各灌浆段灌浆时，射浆管管口距孔底不得大于50cm，射浆管的外径与钻孔孔径之差不宜大于20mm。采用钻杆作射浆管时，应使用平接头连接。监理工程师必须对射浆管口距孔底距离进行抽测，不合要求者须指令返工处理，同时发出违规警告。

（5）灌浆过程中应经常转动和上下活动射浆管。回浆管宜有15L/min以上的回浆量，以防射浆管在孔内因水泥浆凝固而造成孔内事故。

（6）灌浆过程中，应注意观察，当发生地表冒浆，压力突然升、降，吸浆量突然增、减等异常现象时，应督促施工单位查明原因，采取相应措施妥善处理，作好详细记录，并报监理机构。

（7）灌浆孔孔口应妥加保护，严防污水、污物流入孔内。

（8）孔口无涌水孔段，灌浆结束后一般不待凝，即可直接进行下一段钻灌作业。断层破碎带地质条件复杂的孔段，灌浆结束后应待凝24h后方再进行下一段钻灌作业。孔口有涌水孔段按本节之十一中的（5）执行。

七、灌浆压力的控制

（1）各灌浆孔段的灌浆压力在非特别指明的情况下，一般按表1-3控制。

表1-3 三峡二期工程大坝基础帷幕灌浆压力表 单位：MPa

注 1.表中灌浆压力系指安装在孔口回浆管上压力表所指示的压力值。
2.上述灌浆压力在设计图或设计文件中特别指定的，以设计图或设计文件为准。

（2）灌浆时应尽快达到设计压力，灌浆过程中注入率较大时，可采用分级升压或间歇升压法灌注使灌浆压力与注入率相适应，其灌浆压力应严格按表1-4的标准控制，并应特别注意注入率大于10L/min时，灌浆压力不得超过5MPa。

表1-4 注入率与最大灌浆压力关系表

（3）灌浆压力以回浆管压力表读数为准，压力表读数以峰值为准，压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%，摆动幅度应做记录。使用灌浆自动记录仪记录的时段平均压力读数应按压力表读数峰值（即表1-3中灌浆压力）的90%控制。

（4）为便于现场操作控制，回浆管路上的压力表可安装在灌浆自动记录仪附近，但应注意回浆管路上的压力表距灌浆孔间的管路长度不应大于30m，以保证回浆管路上的压力表值能较准确反映灌段实际灌浆压力。

（5）特殊情况下不宜按规定灌浆压力灌浆时，除非设计另有规定，否则应事先报请监理机构批准。

八、浆液和变换的质量控制

（1）灌浆浆液以湿磨细水泥浆液为主。当灌浆孔段压水试验漏水量大于40L/min以及采用湿磨细水泥浆液连续灌注10min注入率仍大于30L/min时，可先灌注普通水泥浆液，待普通水泥浆液注入率小于10L/min后，再改用湿磨细水泥浆液灌注。

（2）浆液水灰比。

1）湿磨细水泥浆液水灰比（重量比）采用2∶1、1∶1、0.6∶1三个比级，开灌水灰比采用2∶1。

2）普通浆液水灰比（重量比）采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1五个比级，开灌水灰比采用2∶1。

（3）灌浆过程中，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液水灰比。

（4）变浆标准，满足下述条件之一时，应变浓一级水灰比灌注：

1）注入量大于300L，且压力不变。

2）灌注时间大于1h，且压力不变。

（5）当注入率大于30L/min时，视具体情况可越级变浓水灰比。

（6）灌浆过程中，应每隔15～30min测记一次浆液密度和回浆温度，浆液变换及灌浆结束亦应测记浆液密度，其测值应反映在灌浆综合成果表中。

九、灌浆结束标准

在同时满足下述规定情况下，可结束灌浆作业：

（1）在设计压力下，灌浆孔第1～3段注入率小于0.4L/min，第4段及以下各段注入率小于1.0L/min时，保持回浆压力不变，采用孔内循环的灌浆方式（大循环自动记录或接人工记录）延续灌注90min。

（2）灌浆全过程中，在设计压力下的灌浆时间不少于120min。

十、灌浆孔封孔的质量控制

（1）帷幕灌浆全孔灌浆结束，监理工程师须检查验收，验收合格后可进行封孔。

（2）帷幕灌浆封孔应采用“置换和压力灌浆封孔法”。

（3）封孔灌浆时间不少于1h，封孔灌浆压力采用该灌浆孔的最大灌浆压力。封孔必须使用新鲜的普通水泥浆液，水灰比采用0.5∶1的浓浆。

（4）已进行“置换和压力灌浆封孔”的灌浆孔，待孔内水泥浆液凝固后，若灌浆孔上部空余孔段大于3m时，应清除孔内污水、浮浆，采用“机械压浆封孔法”进行封孔；小于3m时可使用水泥砂浆封填密实。

十一、特殊情况处理

（1）灌浆过程中，灌浆压力或注入量突然改变较大时，应立即指示施工单位查明原因，采取措施处理。

（2）灌浆过程中，当发现回浆失水变浓（回浓一个比级）时，应指示施工单位换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min但总的灌浆时间不少于120min可停止灌注。

（3）灌浆过程中，如发现冒浆、漏浆时，根据具体情况可指示施工单位采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌注等方法处理。

（4）钻灌过程中发现串通时，应查明串通部位和串通量。如与混凝土结构分缝、仪埋设施、混凝土冷却水管等串通时，应立即停灌，并及时商设计单位提出处理措施。如与其他灌浆孔串通，应在串通部位上方0.5～1m处将串通孔阻塞住，灌浆孔灌浆结束并待凝24h时，再进行串通孔的扫孔、冲洗、钻进及灌浆。

（5）对孔口有涌水的孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可指示施工单位按下述方法处理：

1）相应提高灌浆压力，一般按设计灌浆压力+涌水压力作为实际灌浆压力控制；

2）灌浆结束后应采取屏浆措施，屏浆时间不少于1h；

3）闭浆待凝，灌浆管路系统拆除后应将孔内注满浆液，孔口封闭待凝，闭浆待凝时间视涌水压力和注入量决定，一般P涌＜0.1MPa或单耗小于20kg/m时，待凝24h；P涌＞0.1MPa或单耗大于20kg/m时，待凝48h。

4）涌水孔段经上述处理后，应重新扫孔至该段孔底，观测涌水情况。如无涌水，可直接进行下段钻灌；如仍有涌水，应再次测记涌水流量、涌水压力，并进行复灌。复灌前90min使用湿磨细水泥浆液灌注；90min后使用湿磨细水泥掺加水玻璃浆液灌注，浆液胶凝时间按不小于30min控制，其掺量需通过现场试验确定。

（6）有涌水孔段计算基岩透水率时应计入涌水压力。终孔段有涌水的灌浆孔是否需要加深，根据地质条件和基岩透水率确定，其标准同本节之三。

（7）灌浆工作应连续进行，如因故中断应尽早恢复灌浆，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，应报告监理机构，作为事故孔补孔灌浆处理。

（8）对注入率大、累计灌入量单耗大于100kg/m的孔段，应指示施工单位对灌浆邻近的洞室、结构缝面、人工堆积、上下游边坡露头、积水等部位进行巡查，必要时采用示踪剂检查。若有外漏，应按本节之十一中的（3）处理；若无外漏，应按本节之七控制压力灌注，直至达灌浆结束标准为止。任何人为的灌浆中断、间歇、待凝等中断措施均应视为灌浆事故。