水利水电工程施工手册：水泥灌浆之资料整理.doc

第十节灌浆工程资料的整理1.灌浆资料的重要性1.1灌浆工程资料的作用由于灌浆工程的隐蔽性和灌浆效果受多因素影响的复杂性，因此灌浆工程资料具有特殊的重要性。（1）对于整个灌浆工程来说，灌浆工程资料是灌浆施工全过程的记录。工程实施过程中和完成以后，观察不到任何有形的地面建筑物，工程的全部信息都包含在各种资料中。（2）在灌浆过程中反馈的多种施工信息所形成的中间资料，是验证勘探资料、设计方案和施工方法的正确性，从而预测灌浆效果的依据；也是发现施工、设计可能存在的不足，需要调整施工参数的依据；（3）在施工结束以后的灌浆资料，包括各种测试资料，是评价灌浆施工质量和灌浆效果的重要依据，有时候是惟一依据。（4）在工程运行过程中，如发现质量缺陷，如集中渗漏、渗漏量大等，这时灌浆资料是对质量缺陷进行追索调查，并制定修补措施的依据；（5）由于灌浆工程的经验性，因此一个工程的资料也是其它类似工程最好的借鉴和类比的资料；（6）由于灌浆工程理论上的不成熟、不完善，因此每一个灌浆工程，特别是复杂的工程和大型的灌浆试验，都是一次宝贵的原型试验，其资料是进行科学研究的有用素材。1.2灌浆工程资料的种类灌浆工程的资料很多，如按资料形成的阶段和用途分类，根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》的规定，主要的和常用的灌浆资料可列如表2-10-1。3 表2-10-1灌浆工程资料一览表资料类型序号资料名称填写或编制人员灌浆工程施工记录1钻孔记录施工机组记录员2钻孔测斜记录质检员或机组记录员3钻孔冲洗及裂隙冲洗记录施工机组记录员4压水试验和简易压水试验记录施工机组记录员5灌浆记录施工机组记录员6抬动变形观察记录施工机组记录员7制浆记录制浆站记录员8现场浆液试验记录现场试验员灌浆成果资料1灌浆孔成果一览表资料统计员2灌浆分序统计表资料统计员3灌浆综合统计表资料统计员4灌浆工程完成情况表资料统计员5灌浆孔平面布置和灌浆综合剖面图资料统计员、技术负责人6灌浆孔测斜成果汇总表资料统计员7各次序孔透水率频率曲线图资料统计员8各次序孔单位注入量频率曲线图资料统计员9灌浆孔偏斜情况平面投影图资料统计员检验测试资料1检查孔压水试验成果表资料统计员2先导孔、检查孔钻孔柱状图技术人员3灌浆材料检验报告检验试验员4工程照片和岩芯实物机组记录员和技术人员5施工前后或施工过程中其它的检验、试验和测试资料测试人员其它1单元工程质量评定表质检员2施工总结报告等技术负责人表中主要图表的格式已列入规范附录中，表2-10-2为钻孔施工记录的一种形式。在所有这些资料中，施工记录资料（即包括测试工作在内的各种原始记录）是十分重要基础资料，其它资料都是由它们整理加工出来的。因此，原始记录的填写要特别注意做到：（1）真实3 要实事求是地反映施工情况，真实是原始记录的生命，诚信是灌浆工程质量的生命。现场是什么情况、数据是多少，就填写什么。不得随意编造，弄虚作假。（2）准确填写的情况要准确，能使用数据的尽量填写数据。要避免使用估计、大约的描述。（3）详细尽可能地详细具体，凡可用数据表达的应填写数据，所有规定的栏目都应当填写，没有用的栏目不要设置。钻孔过程中地层的变化，灌浆中发生的特殊情况，处置的措施，应当是记录的重点。（4）及时记录要随着施工的进行，及时、逐项填写，不要等一个孔段施工完了以后再填写，更不要将记录带离工地以后填写。及时也是真实、准确、详细的基础，不及时填写就难以做到真实、准确、详细。此外，填写原始记录时还应当注意防止任意涂改，需要修改时可将错误的数字划上横线，在其旁写上正确的数字。应使用炭素墨水或蓝黑墨水书写。1.3各种资料之间的关系灌浆工程中各种图、表由分散而集中，由繁杂而简单，大体上按照施工原始记录→灌浆成果表→灌浆成果图的关系，层层推进。图2-10-1为帷幕灌浆工程各种资料的关系图，其他灌浆工程图表种类形式不完全相同，关系大体一样。2灌浆资料的统计和分析2.1单位注入量的统计和分析2.1.1单位注入量的计算单位注入量在灌浆资料中，是一项最基本、最重要的数据。其物理意义是每米钻孔长度内的岩体注入的水泥质量，单位为kg/m。这其中不包括损耗的水泥，例如管路、钻孔内所占的浆液，由于各种原因发生的弃浆，大量的冒浆、串浆等。封孔所用的浆液和水泥量，可以计入该孔平均单位注灰量中。平均单位注入量是指一个钻孔、一序孔、一排孔、一个单元或一个工程所有各孔段的单位注入量的平均值。3 钻孔记录——————————————→灌浆孔平面布置图————压水试验记录——————灌浆记录———→灌浆孔成果一览表—→灌浆综合剖面图——→灌浆工程竣工图各次序孔单位注入量频率曲线图灌浆分序统计表—→各次序孔透水率频率曲线图灌浆综合统计表——→灌浆工程完成情况表——————————————钻孔测斜记录—→钻孔测斜成果汇总表—→灌浆孔偏斜投影图————检查孔施工记录→检查孔压水试验成果表—————————————图2-10-1帷幕灌浆资料关系图管路和钻孔内所占浆液可以通过计算管路和钻孔的容积算出，对于循环式灌浆，也可以采用试验的方法得出：即在冲孔、裂隙冲洗或简易压水完成后，灌浆开始时先将回浆阀门开至最大，接着向进浆管内匀速地注入水泥浆液，并计量其体积，观察回浆管先是有水返流出来，接着流出水泥浆液，记住此时注入水泥浆的体积，就可以近似地作为管路和钻孔的容积。此法忽略了浆液在充满管路和钻孔的时间内，可能有少量浆液注入到地层中，但在一般情况下其精确度是足够的，是偏于安全的。最后在计算损耗水泥量时，注意应采用灌浆结束时的水灰比。由于地层岩性和受地质构造的影响不同，灌浆孔布置、灌浆材料和灌浆压力等的不同，各工程各孔段的单位注灰量变化范围很大。欧美国家将单位注灰量分成若干级（表2-10-3），一般说来末序排的末序灌浆孔的单位注灰量应当降低到“低”或“很低”的等级。4 表2-10-2钻孔灌浆施工记录表（样式）年月日班施工部位孔号交班孔深m本班钻孔进尺m交班灌浆深度m排序钻孔顶角接班孔深m本班灌浆段长m接班灌浆深度m孔序方位角孔口高程m桩号机地距m时间工作内容钻孔情况灌浆情况孔内情况开始终止间隔钻头钻具总长机上余尺进尺孔深段次灌浆段灌注岩性、变层、坍孔、掉块、岩芯采取率、回水、串浆、抬动等情况名称规格长度始止自止段长结束(+)继续(-)工时利用（时：分）主要材料消耗项目纯钻灌起钻下塞准备冲孔扫孔机修迁安孔故机故停水停电待料其它合计钻头铁砂钢粒机油水泥钻机型号金刚石合金铁砂灌浆泵型号出勤人数技工钻孔普工灌浆合计机长：班长：记录：11 表2-10-3单位注灰量等级划分表等级划分注灰量区间（kg/m）很低0～12.5低12.5～25稍低25～50中50～100稍高100～200高200～400很高>4002.1.2单位注入量频率曲线图对各个孔段的单位注入量进行统计分析，可以整理出如表2-10-1中的灌浆综合统计表。根据表列数据可以绘制出各次序孔单位注入量频率曲线图（包括分布频率和累计频率）。图2-10-2为乌江渡水电站河床段帷幕灌浆单位注入量累计频率曲线，从图中可以比较直观地看出三排孔单位注入量逐排逐序良好的递减趋势。图2-10-2乌江渡水电站河床段帷幕灌浆单位注入量累计频率曲线11 2.1.3单位注入量递减规律随着灌浆施工按照分排、分序，逐渐加密的原则进行，各灌浆孔段的单位注入量将会随着灌浆次序的增进，出现递减的趋势，具体表现为：（1）Ⅱ序孔的平均单位注入量小于Ⅰ序孔，Ⅲ序孔的单位注入量小于Ⅱ序孔，依此类推。后序孔与前序孔单位注入量的比率（即递减率）通常为25%～75%。（2）后灌排的平均单位注入量小于先灌排的平均单位注入量；（3）中间排的平均单位注入量小于边排孔的单位注入量。（4）单位注入量递减的规律是普遍的，但也不排除某一部分孔出现异常的情况，这里可能有地质条件的原因，也可能有施工工艺的原因，应当进行认真分析。图2-10-3为乌江渡水电站右岸帷幕灌浆单位注入量次序递减曲线。图2-10-3乌江渡水电站右岸帷幕灌浆单位注入量次序递减曲线。2.2透水率11 透水率是压水试验的成果，它是灌浆资料中另一项十分重要的和基本的数据。各个灌浆段的种压水试验，包括简易压水所得的透水率可遵照本章第五节3.3、3.4所述进行计算。由各个灌浆段的透水率和它们的孔段长度，按加权平均的方法可以计算出一个孔和同一序孔的平均透水率。透水率统计分析的范围通常包括各序孔灌浆前的透水率和灌浆后检查孔的透水率。与单位注入量的统计分析相似，根据灌浆综合统计表相关数据可以绘制出透水率频率曲线图（包括分布频率和累计频率）来。从该曲线可以比较直观地看出各次序孔透水率和平均透水率的变化趋势。在一般情况下，随着灌浆施工按照分排、分序，逐次加密的原则进行，各灌浆孔段灌前的透水率将会出现递减的趋势：（1）Ⅱ序孔灌前的平均透水率一般小于Ⅰ序孔灌前透水率，Ⅲ序孔灌前的透水率小于Ⅱ序孔灌前的透水率，依此类推。（2）后灌排的平均透水率小于先灌排的平均透水率。（3）中间排的平均透水率小于边排孔的平均透水率。（4）随着灌浆的进行，透水率大的孔段越来越少，出现的频率越来越低；透水率小的孔段越来越多，出现的频率越来越高，直至末序排的末序孔灌前的透水率应接近设计要求，检查孔的透水率应当符合设计要求。（5）透水率递减的规律是普遍的，但也不排除个别、局部出现异常的情况，这可能是地质条件的原因，也可能是灌浆工艺的原因，应当进行具体和认真的分析。透水率频率曲线的图示与单位注入量相似。单位注灰量与透水率之间的关系曾经是一个有争议的问题，从表面上看它们应当有近似正比例的关系，但大量的工程实践表明其相关关系很差，特别是对于高压灌浆。分析原因主要有二：一是求算透水率的压水试验或简易压水使用压力相对较小，通常为1MPa或更小，而灌浆压力常常在3MPa以上。这样就有不少的灌浆段在压水试验时透水率很小，而灌浆时由于有的裂隙被扩张，注入量却很大；另一种情况是岩体细微裂隙发育，压水试验透水率较大，而灌浆时注入浆液很少，或吸水不吸浆。这都会导致“反常”现象的发生。2.3检查孔岩芯分析灌浆工程检查孔应当采取岩芯，检查孔岩芯是评价灌浆质量的重要资料之一。此外先导孔、各序灌浆孔有价值的岩芯也是重要的实物资料。对岩芯的检查分析主要有如下几方面：11 （1）观察裂隙中水泥结石的充填情况，分析浆液渗透扩散的规律；（2）比较灌浆前后的岩芯获得率；（3）当需要对浆液结石的成分、充填状态、力学性质等进一步分析时，可截取芯样进行室内试验。对岩芯的试验多在灌浆试验的阶段进行。需要指出的是，由于地层、岩石、裂隙和浆液在裂隙通道中流态的复杂性，检查孔岩芯裂隙中水泥结石的充填率有很大的不确定性。也不能指望岩石中每一条裂隙，甚至大多数裂隙都充填有水泥结石。因为有许多细缝水泥浆是灌不进去也不需要灌的，还有些缝隙可能与灌浆孔没有通道联系，因而也看不到浆液结石，这都是较常有的情况。灌浆施工中产生的岩芯很多，灌浆规范中要求采取和保留岩芯的只有先导孔和检查孔。先导孔和检查孔的岩芯应当保存到灌浆工程验收以后，其中有价值的岩芯应随工程一起永久保存。保存和保管岩芯实物的工作量很大，实际工作中可做好岩芯描述，绘制成钻孔柱状图，拍摄照片，多采用文档和电子媒体的形式加以保存。2.4物探测试资料分析如前所述，物探测试的方法很多，采用较普遍的是进行岩体弹性波速或弹性模量的测试，对比灌浆前后岩体的波速或弹性模量。经验表明通常具有如下一些规律：(1)裂隙岩体经灌浆后，弹性波速或弹性模量能有所提高，提高的最大幅度为接近该岩石在完整状态下的波速或弹性模量，但不可能超过。（2）裂隙张开和清洁的坚硬岩体，灌浆后效果最好，波速和弹性模量将有较大提高。（3）裂隙若被粘土、泥质等杂物充填，灌浆效果将会降低，波速和弹性模量的增值亦会受到影响。（4）裂隙发育、破碎、灌前波速和弹性模量低的岩体，灌浆后改进的幅度大。反之，改进幅度小。（5）母体岩石经受风化或蚀变，岩性退化，灌浆效果较差。2.5灌浆工程竣工图灌浆工程竣工图主要由灌浆综合剖面图和其它灌浆成果资料组成。11 灌浆综合剖面图是最重要的灌浆成果资料。帷幕灌浆的综合剖面图是沿轴线展开的幕体纵剖面图，它标注有帷幕灌浆孔和灌浆段的位置，桩号、孔号、孔序、各孔段的单位注入量、灌前透水率等重要数据，有的还标注有灌浆压力、串冒浆情况、钻孔孔斜、施工日期等。当帷幕由多排孔组成时，综合剖面图可分排绘制。工程中通常将灌浆综合剖面图和对应的钻孔布置平面图、孔斜投影图、灌浆综合统计表、灌浆工程完成情况表、各次序孔透水率频率曲线图、各次序孔单位注入量频率曲线图，编绘在一张图纸上，组成灌浆工程竣工图。根据灌浆工程的规模，竣工图也可以按部位或单元工程整理绘制。2.6灌浆工程施工总结报告灌浆工程施工总结报告是灌浆施工过程和成果资料的综合文字说明。通常情况下应当包含以下内容：（1）工程概况与设计要求；（2）灌浆工程完成情况；（3）灌浆工程施工情况：包括施工布置、施工工艺、主要施工参数、特殊情况处理等；（4）工程质量的控制和检验，包括材料的检验；（5）灌浆成果资料，包括检测成果资料；（6）对灌浆工程质量的评价；（7）对重要情况或遗留问题的说明与建议。3灌浆资料的计算机处理大量的灌浆资料的记录、整理、分析以往全靠手工计算，是一项繁重、重复的劳动。随着计算机技术的发展，除了自动记录仪已广泛地担当了现场的施工记录以外，其它内业任务已越来越多地由计算机来完成了。使用计算机处理灌浆资料一可以减轻技术人员的劳动强度，二可以提高工作效率，及时地提出成果资料，以指导施工进行和预测灌浆效果。图2-10-4为日本川治坝使用计算机处理灌浆资料程序框图。由于计算机技术的进步和普及，我国许多单位都不同程度地采用了计算机整理灌浆资料。云南五里冲水库、辽宁观音阁水库等的灌浆工程是较早较系统地使用计算机整理资料的工程。五里冲的灌浆数据处理系统通过输入原始资料的钻孔和灌浆数据，由系统自动处理生成规范所要求的各式灌浆成果资料，包括表格、曲线和综合剖面图。11 图2-10-4日本川治坝处理灌浆资料程序框图黄河小浪底工程使用的灌浆自动监测系统（见本章第九节2.3）兼有灌浆数据处理功能，它能将监测记录系统采集的原始数据按照灌浆规范或设计的要求，直接整理编绘成表2-10-2所要求的各种成果表和成果图。免除了中间输入数据的劳作，加快了灌浆成果资料生成的速度和准确性。11