5 帷幕灌浆试验施工
5.1 施工程序与工艺流程
1）施工程序
帷幕灌浆按分序加密的原则进行施工，并按先下游排、后上游排、再中间排，每排先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔，再三序孔的施工顺序进行（三排孔布置时分两序施工）。
2）帷幕灌浆施工工艺流程见下图。
是否达到终孔标准？ 是 封 孔 施工工艺流程图 否 是否达到结束标准？ 是 下一段至终孔段钻孔、冲洗、压水、灌浆 否 第二段钻孔冲洗、压水 灌 浆 是否达到结束标准？ 是 镶铸孔口管待凝 否 第一段钻孔、冲洗和压水 灌 浆 钻机就位、锚固、定向 待凝扫孔复灌扫孔复灌 5.2 钻孔
帷幕灌浆孔采用金刚石钻头清水钻进成孔，终孔孔径φ76mm，质量检测孔终孔孔径为φ91mm，抬动观测孔终孔孔径为φ76mm。
先导孔、检查孔按规范要求采集岩芯并进行地质编录，对采集的岩芯拍照并绘制钻孔综合柱状图。
由于试验区地层复杂，钻进时要根据地层情况随时调整钻压、转速、泵压和泵量等技术参数，提高钻孔效率并保证钻孔质量。钻进过程中随时注意返水和地层情况，防止烧钻、塌孔等事故的发生。
钻孔分段与灌浆分段一致。钻孔孔斜测量采用上海地质仪器厂生产KXP-1型轻便
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测斜仪，并加强孔深20m内的侧斜工作，终孔进行全孔侧斜。钻孔孔底偏距不大于下表中的规定，经过孔斜检测，试验孔最大孔斜偏差为0.313m，最小孔斜偏差为0.096m，孔斜均满足设计要求（详见各孔测斜成果表）。
钻孔孔底最大允许偏差值表 单位：m 孔 深 20 30 40 50 60 70 最大允许偏差值 0.25 0.5 0.8 1.15 1.5 ≤2.0 5.3 钻孔冲洗与压水试验
每段灌浆开始前，对灌浆孔段进行裂隙冲洗和简易压水试验（SX5先导孔采用单点法压水），灌浆孔段的冲洗采用大流量水冲洗，裂隙冲洗采用压力水冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，但不大于1MPa，冲洗时间为回水澄清10分钟且总冲洗时间不少于30min结束，对回水达不到澄清要求的孔段，需继续冲洗，孔内残存沉积物厚度不得超过20cm。
压水试验在裂隙冲洗后进行，一般灌浆孔采用“简易压水”进行压水试验，SX5先导孔采用自上而下分段卡塞“单点法”压水，压水试验压力为灌浆压力的80%，并不大于1MPa。
压入流量稳定标准：在稳定的压力下，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，本阶段压水试验即可结束，取最终值作为计算值。
5.4 灌浆
1）灌浆方法
本次试验灌浆方法采用孔口封闭、自上而下分段灌浆。浆液拌制采用集中制浆方式，灌浆采用自动记录仪记录。
2）灌浆段长与灌浆压力
帷幕灌浆分段长度按“灌浆压力及分段表”的规定执行，第四段及以下各段遇特殊情况时，根据监理人批准可适当缩短或加长灌浆段长，但最大段长不得大于8m。
各灌浆段的最大灌浆最大压力暂按“灌浆压力及分段表”采用，并结合注入率参考“压力与注入率关系表”，灌浆过程中应根据实际情况及时进行调整。
灌浆压力及分段表
分 段 第一段 第二段 第三段 第四段 第五段 （接触段） 2 1序孔 灌浆压力（MPa） 2、3序孔 0.8 1.0 3 1.5 2.0 5 2.0 2.5 5 3.0 3.5 5 3.5 4.0 第六段及以下各段 5 3.5 4.0 压力与注入率关系表 灌浆压力（MPa） 注入率（L/min 1 - 2 ＞30 2 - 3 30-20 3 - 4 20-10 ＞4 <10 灌浆压力控制采用一次升压法，即尽快达到设计压力，但灌浆过程中注入率较大时，采用分级升压法或间歇升压法，并使灌浆压力与注入率相适应。
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3）浆液配比和浆液变换 浆液配比：正常孔段采用普通水泥浆液，水灰比采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五个比级，开灌水灰比采用3:1。如遇吸浆量大、大的裂隙、泥夹砂层等特殊孔段则采用了水泥砂浆、水泥—水玻璃浆、水泥—氯化钙浆、水泥—粉煤灰浆、混合浆液进行灌注。
各种浆液变换的主要原则是：浆液由稀至浓，逐级变换。具体原则如下：
① 在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比。
② 当某一比级浆液的注入量达300L以上或灌注时间超过30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。
③ 当注入率大于30L/min时，可根据情况越级变浓。 ④特殊浆液的变换主要是根据注入量及效果进行。 当变换浆液水灰比后，当灌浆压力突增或吸浆量突减，立即查明原因，进行处理。 4）灌浆结束标准与封孔要求 在灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min时，延续灌注时间不少于60min，灌浆即可结束。
封孔采用“全孔灌浆封孔法”。稀浆结束则用0.5：1浓浆置换后，压力封孔；0.8：1以上浆液灌注结束可直接封孔；封孔压力采用最大灌浆压力，结束标准同灌浆结束标准。
5.5 灌浆过程中特殊情况处理
根据本灌浆试验区的地层特点，并依据以往的施工实践经验，对试验区的溶洞、大的渗漏通道、软弱夹泥层进行了如下的试验施工。
1、溶洞回填混凝土 在施工下游排SX5孔、SX3孔时，遇到2个半充填型溶洞，溶洞脱空4.0m和6.0m，其中SX3孔的溶洞竖向发育很深（现场用90m长的管子探测，未到底，孔内有强烈的上升气流），现场采用泵送混凝土进行灌注施工，共计灌注6083.55m3。
1.1混凝土施工配合比
溶洞回填混凝体配合比 水灰比 0.55 质量比 1m3混凝土材料用量（kg/m3） 水 201 0.55 水泥 365 1 砂 741 2.03 石子 1113 3.05 注：混凝土强度等级C20，坍落度18-22cm。 1.2原材料控制
水泥: 采用P.O32.5和P.O42.5普通硅酸盐袋装水泥。水泥到现场后，按不同品种、标号、出厂批号、出厂日期等分别放在经过防潮处理的专用的仓库中，水泥堆高不得超过15袋，防止因储存不当引起水泥变质，袋装水泥的出厂日期不超过3个月。并严格按批次送检（详见试验报告）。
水:取自下斜洞中水，此水接近饮用标准，符合砼搅拌、浇筑用水。
骨料：砼骨料采用连续级配，其中砂为星溪沟产人工砂，砂的含泥量、含粉量、泥块含量、有机质及细度模数等指标均满足规范要求（详见试验报告）。碎石：采用
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星溪沟产碎石，经过试验其含粉量、针片状含量、压碎指标、有机质含量以及超、逊径含量均合格。砂和碎石按400～600m3检测频率送检（详见砂、碎石检测报告）。
1.3砼浇筑
溶洞砼回填采取自密性浇筑方式。利用HB50型中压砼输送泵，泵管内径为Φ150mm，输送管道安装达到平直、转弯缓。采取专门措施防止孔口杂物流入孔内，利用自制浇筑料斗储存并向孔内灌注砼。每次浇筑开始前必须经现场监理工程师检验拌和系统、浇筑系统以及配置人员满足要求后方可开浇。泵送前用少量水泥砂浆湿润导管，换节管时先湿润后接，泵送过程中严禁加水，开泵后无意外情况中途不要停歇。
1.4砼浇筑技术控制与质量控制
SX3和SX5是本试验区内主要的溶洞，尤其是SX3浇筑砼量较大，历时较长。在回填过程中，我们采取了白天浇筑夜班待凝的措施，这样能减少砼的扩散范围，使之在有效的范围内回填好即可。在施工过程中，为加快施工进度，在浇筑砼的同时在孔口配合回填8cm以下的卵石和碎石，回填中特别注意节奏和回填量，太猛、太急均会造成假堵情况发生，回填料量控制在10%以内，效果很好。
砼浇筑的质量控制主要是配料和取料做砼试块。在砼开浇前由现场监理工程师对电子称校检合格后方同意开浇，确保了配料的准确性；砼试件按1组/100m3的取样频率进行，不足100m3也取1组，取样后放入水池中进行标准后送试验室检测。
2、水泥砂浆
水泥砂浆应用在以下两个方面：一是为确保溶洞混凝土灌注后能尽快开展灌浆施工，需灌注水泥砂浆充填较大缝隙，二是在灌浆过程中，如纯水泥浆灌注量过大，则采用水泥砂浆先行灌注，待灌注起压后，再用纯水泥浆进行复灌。
2.1水泥砂浆配合比
本工程采用的砂浆比级为1:1:0.7，具体配比见下表：
水泥砂浆配合比 水灰比 灰砂比 膨润土掺率% 4 砂浆材料用量（kg/m3） 水 496.5 水泥 709.2 砂 709.2 膨润土 28.3 0.7:1 1:1 2.2原材料 砂子采用星溪沟产砂，细度模数1.80～2.25，砂浆密度1.9-1.95g/cm3，马氏黏度：50-55s，28天强度≥20Mpa（详见试验报告）。 2.3现场砂浆配制
集中制浆站按配比配制好水泥膨润土浆液（制浆站先配制0.5:1浆液，每升浆液中添加已膨化的膨润土浆液（密度为 1.1g/cm3）0.26L，即调配成水灰比为0.7:1的水泥膨润土混合浆液），在灌浆平洞内按比例加砂，每升浆液中添加细砂0.97kg。
2.4工艺流程
在洞外筛砂—运砂至工作面—配制砂浆—测量比重—灌注—待凝—扫孔复灌—直到结束 2.5效果
通过现场实际施工情况看，经过砼回填后的溶洞必须用砂浆进行细部充填。多次灌注水泥砂浆能有效堵住大的渗漏通道，效果很好。缺点是筛砂、运砂、加砂程序繁
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琐，需用大量人力；对砂浆泵的要求较高，对泵的磨损较大；处理堵管时间较长，施工工效很低。
3、水泥—水玻璃浆液 3.1配比选择
水泥—水玻璃浆液亦称CS浆液，C代表水泥（Cement），S代表水玻璃（Silicate）,是以水泥和水玻璃作为主剂的灌浆材料。水泥—水玻璃浆液的胶凝时间可调范围有限，一般从几秒到十几分钟，水泥—水玻璃浆液的胶凝时间主要受以下几个因素影响：（1）S/C的影响：浆液的胶凝时间随S/C（体积比）的增大而延长；（2）水灰比的影响：在其他条件相同时，水灰比越小，胶凝时间越短；（3）水玻璃浓度的影响：其他条件相同时，随着水玻璃溶液浓度的减小，浆液的胶凝时间越短。
本次试验采用的水泥浆的水灰比为0.5:1，水玻璃浓度为40波美度（出厂水玻璃浓度为50－60波美度，使用时应加水进行稀释），浆液试验在借鉴其它工程的基础上，通过现场实验，选定了水泥—水玻璃浆液配比，在施工中根据现场情况选用，水泥—水玻璃浆液性能见下表。
水泥—水玻璃浆液性能 配比编号 水玻璃掺量 初凝时间 终凝时间 S—1 3% 15min 660min S—2 5% 7.5min 480min S—3 7% 0.5min 460min 3.2灌注方式实验 灌注方式试验了三种，一种是在浆液灌注的同时用器具在孔口向孔内侄入水玻璃。一种是做专门的孔口装置，孔内下入射浆管和水玻璃灌注管，孔口利用手压泵向孔内压水玻璃，相当于两液灌浆。第三种就是浆水玻璃直接加入搅拌槽内，随浆液一起灌入地层中。在施工过程中，第一种方式容易造成假堵现象，灌注量较大，效果不是很好。第二种方式是先灌一定量的水泥浆，停泵后立即用手压泵向孔内通过PVC管压入水玻璃，通过试验这种方式效果也不好，也容易造成将PVC管铸死，处理起来比较费时。第三种方式有一定的风险，需要控制好加量，否则会把灌浆泵铸死，损坏设备。但只要控制好加量和加入的时机，效果还是很好的。具体操作是：在水泥浆灌注量达到5～10T时，在剩余的500L浆液中按比例加入水玻璃，灌注结束后立即冲洗灌浆泵，然后待凝。
3.3灌注效果
通过灌注水泥—水玻璃浆液，可有效减少水泥浆的灌注量，使水泥浆不致扩散太远，但又能形成可靠的帷幕体。同时，灌注水泥—水玻璃浆液，可大大减小复灌次数。通过在SX3、SX5和SS5孔中试验，灌注水泥—水玻璃浆液效果很好，尤其是在SS5孔中利用第三种方式的灌注效果明显。
4、水泥—粉煤灰浆液 4.1浆液适用性
粉煤灰是一种呈微酸性具有潜在活性的粉状体。其化学成分和性质与火山灰相似。主要成分为SiO2、Al2O3及Fe2O3。物相组成中有60%～85%为铝硅酸盐玻璃微珠，具有水硬性胶凝性能。能与石灰、水泥熟料等碱性物质产生水化反应生成含水硅酸盐和铝酸盐，具有一定强度。粉煤灰细的、尤其在5～30μm 以下，细颗粒水化速度较快，水化程度高，掺量小于40%时可提高结石强度。粉煤灰的加入代替了部分水泥，又改善了搅拌浆液的稠度、和易性、均匀性、泌水性和可灌性。同时也减少了用水量，提高的后期强度。在本试验区中应用水泥—粉煤灰浆液主要是针对灌水泥浆吸浆量
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