风化卸荷带常规灌浆试验及资料分析

（一）固结灌浆区的工程水文地质条件

河流由南东东转向北北东向流经坝址，左岸形成凹岸。平水期河水位高程为496m。灌浆区的上、下游分别相距100m、180m的地方发育有两条冲沟，且在场地下游约60m之处还发育有切割深度10～20m的小型冲沟。场区地形自然坡角为40°左右。

被灌地层为三叠系中统浅变质石英长石砂岩和板岩、千枚岩。

灌浆岩体内有层间掩卧褶皱、劈理带和剪切带。在构造错动带两侧，短小密集的节理裂隙发育。在风化卸荷带内，裂隙多张开，体积裂隙率约为1%～2%。

由于地形零乱，岩体构造裂隙发育，强烈风化卸荷带的垂直厚度约为20m（构造裂隙产状有变化）；一般风化卸荷带的垂直厚度大于30m（构造裂隙产状没有变化）。

灌浆试验区内地下水位略高于河水位，所有灌浆孔段均位于地下水位以上，当岩体空隙发育，无法作压水试验时，用注水试验抬高水头进行匡算，大多数试段的透水率大于100Lu 以上。

从灌浆区的岩体结构分析，被灌岩体以碎裂结构和散体结构为主（实为强风化卸荷带），其下为镶嵌碎裂结构（仍处于一般风化卸荷带内）。因此，在这类岩体内灌浆，著者称之为风化卸荷内的固结灌浆。

（二）固结灌浆试验设计

为了防止冒浆，提高灌浆压力，在现场浇筑厚0.5m、面积为14m×14m的混凝土盖板，并将其分成4m×4m的单块。在单块与基岩之间，进行接触灌浆与基岩固结灌浆，孔深5m，灌浆压力为0.05MPa。

为了防止向岸坡和冲沟侧跑浆，分别于两侧盖板边缘各布置一排防漏帷幕，孔深25m，拟采用自上而下分段灌浆法，开灌水灰比为1∶1。

钻具采用金刚石或硬合金钻头，钻孔孔径75mm，用清水循环，孔底位置最大允许偏差不大于0.25m。

在Ⅰ序孔的基岩面下5～10m 的灌浆段内，采用0.5MPa 的灌浆压力，其下每增加1m深，灌浆压力增加0.1MPa；Ⅱ、Ⅲ序孔和检查孔在Ⅰ序孔的基础上分别增加20%和50%的灌浆压力。当注入浆量过大且难以结束灌浆时，采用低压、浓浆、限量、间歇灌浆等措施予以处理。若无效时，浆液中可加速凝剂，直至满足设计要求时为止。

灌浆前后，每0.2m对孔壁测试声波一次。检查孔的波速达到3500m/s以上时，可认为灌浆已满足要求。采用单点法进行压水试验检查，压力值为灌浆压力的80%，超过1MPa时，采用1MPa。透水率规定值为5Lu。用压水试验、声波测试、地震波测试等方法检查灌浆质量，应分别在灌浆结束3～7d 和14d 后进行。其余的灌浆试验要严格按SL62—2001《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》执行。

（三）固结灌浆试验

1.盖板接触灌浆

混凝土盖板以下钻2m深的钻孔进行接触灌浆。接触灌浆按隔孔顺序施工，施钻过程中，虽岩心完整性差，但多数孔段尚能返水。在全部接触灌浆中，有54%的灌段能达到设计灌浆压力，并以水灰比3∶1 结束。少数孔吃浆量相对较大，以0.5∶1 结束。各钻孔中，只有6号孔分为两段灌浆，下段灌浆时直到灌入765.8kg/m水泥后才起压，其耗灰量明显大于上段（30～765.8kg/m）。平均每米孔段消耗水泥为156.5kg/m。

2.防漏帷幕灌浆(www.xing528.com)

先施工奇数的防漏帷幕孔。在施钻过程中多数孔段不返水。由于岩体完整性差，采用分段卡塞灌浆法困难，因而不得不采用孔口封闭灌浆法。在1 号孔、3 号孔、5 号孔第一段灌浆时，开灌比采用1∶1，灌入600～800L后变浓至0.5∶1，以最大泵量（60L/min）灌浆，浆液面仅能能抬高0～3m。而分别采用限浆（30L/min）、停灌1～2h和加速凝剂3种方法以后，效果仍不显著。在3 号孔中的0～9m段的灌浆过程中，在5 号孔深8.85m处串浆，两孔相距4m，说明浆液在无压状态下已能扩散4m 之远，12 号孔深12.5～16.0m段，漏浆严重，用0.4∶1 和0.3∶1 浆液分别灌入600L 和100L后尚不能起压，后用210kg的沙子所配置的浆液灌入孔中，使浆液面抬高0.6m。投入直径为2～3cm的水泥球25kg和灌入0.3∶1水泥浆液50L后，液面才上升至试段顶部。

试验表明，当段长3～5m，水灰比为0.4∶1，注入量达到400～600L时，液面仍未上升至段顶时采用间歇灌浆法，停灌5h以上，即达到水泥终凝后不扫孔继续灌浆和灌注水泥砂浆等方法是可能形成防漏帷幕的。

3.固结灌浆试验施工

（1）灌孔布置。方形布孔，Ⅰ～Ⅲ序孔和两次检查孔孔距分别为6m、4.2m、3m、2.1m和1.5m。逐次加密钻孔进行灌浆，直至满足设计要求为止。

（2）灌段划分。Ⅰ～Ⅲ序孔的灌段依据岩性进行划分，厚度大于1m的构造破碎带、板岩等单独进行试验。厚层的岩性层，除一段孔深为2～5m外，其余为5m段长为一灌段。

（3）灌浆压力。Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆基本按设计压力进行。Ⅲ序孔和检查孔分别为2～5m，0.5MPa、0.8MPa；5～10m，1.0MPa、1.2MPa；10～15m，2.0MPa、2.5MPa；15～20m，3MPa（以回灌管压力为准）。

（4）限流标准。Ⅰ序孔限流注入率在30L/min以内，当灌入水泥1.5～2t 不起压时，采用停灌4h以上的措施处理，复灌时有水泥凝结，先扫孔而后复灌，开灌浆液水灰比仍为3∶1；Ⅱ序孔以限流为主，只有当水泥注入率达5t后才采用间歇灌浆方式，间歇时间一般为2～3h，其停灌次数和停灌时间均小于Ⅰ序孔。

（5）串浆处理。盖板与基岩接触面处串浆时，立即停灌12h以后复灌；非同序灌浆孔串浆时，立即停灌，用浓浆或水泥砂浆封堵串浆孔，待凝后，在原灌浆孔中继续灌浆直至结束，而后根据具体情况对串浆孔进行处理；同序孔串浆时，封闭串浆孔口，在灌浆孔内继续灌浆，而后扫开串浆孔段进行灌浆，当串浆孔为正在钻进的钻孔时，应立即停钻，防止冲洗液对浆液稀释，待灌浆结束后再进行施工。

（四）固结灌浆试验成果分析

现将9个固结灌浆孔的灌浆试验成果汇总于表17-8内。从表列数据可以看出：

表17-8　风化卸荷带内固结灌浆试验成果表

（1）Ⅰ～Ⅲ序固结灌浆孔和两次检查孔的单位注灰量分别为2.266t/m、3.109t/m、0.566t/m、0.2t/m和0.049t/m，平均为1.873t/m。

（2）Ⅰ、Ⅱ序固结灌浆前，多数试段，以最大泵量为100～150L/min向孔内送水，仅能抬高水头0.9～4.7m，由此换算出的近似透水率都大于100Lu，灌后检查孔内的岩体透水率骤减至6.4～1.4Lu。

（3）固结灌浆后，地震波速由灌前的1500～2100m/s，提高到2840～3500m/s，平均值为3210m/s，提高率达到了91.9%；声波平均速度达到了4000m/s左右；动弹模提高率为223%～392%。

（4）在Ⅱ序孔岩心上，可见到局部水泥结石，其宽度在5～20mm之间；在检查孔岩芯中，普遍见到水泥结石，其宽度在1～30mm之间，其中大于2mm宽度的裂隙多为全充填，比其小者多为半充填。

该次试验资料表明，本灌浆区岩体的可灌性是很好的，固结灌浆效果也是好的。试验资料为今后生产灌浆时如何决定灌浆参数提供了大量信息。