《基础处理工程》PPT课件.ppt

第三章,基础处理工程,基础分类,岩基 软基 土基 砂砾石地基,地基可能存在某些天然缺陷,基础处理,减少、消除天然缺陷 改善、提高物理力学性能 强度 整体性 抗渗性 稳定性 保证工程的安全,最通用可靠的基础处理方法,基础开挖 把不符合要求的地层挖除 形成设计要求的建基面 开挖深度有限 不能清除深层的缺陷,基础处理工程分类,灌浆 岩基、软基 防渗墙 软基 桩基 软基 预应力锚固 岩基 局部开挖置换回填 岩基,本章内容涉及范围 其中的一部分,第一节,坝基岩石灌浆,岩石灌浆的方法和目的,方法： 配制浆液，钻孔注入岩层孔隙 浆液硬化胶结形成结石 目的： 提高强度与整体性，改善抗渗性,一、基岩灌浆的分类,帷幕灌浆 固结灌浆 接触灌浆 其他灌浆 水工隧洞 衬砌回填 围岩固结 超前支护 混凝土坝体接缝 构筑物补强、堵漏,二、灌浆的材料,水泥浆液 最普遍的灌浆材料 水泥：水1：n 水泥品种要求 标号C45或以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥 水泥细度要求 帷幕灌浆80m方孔筛的筛余量不大于5 颗粒越细越好 裂隙宽度小于200m，超细水泥灌浆，平均粒径约4m m，微米，毫米的千分之一,水泥浆液中的辅助材料,外加剂 速凝剂、减水剂、早强剂、稳定剂等 填充材料 粘土、砂、粉煤灰 作用 保证浆液的性能 用于特定的场合,化学灌浆材料,环氧树脂、聚氨酯、甲凝等 主要用于补强堵漏,三、水泥灌浆的施工,(一)钻孔 (二)钻孔(裂隙)冲洗 (三)压水试验 (四)灌浆的方法与工艺 (五)灌浆的质量检查,(一)钻孔,钻孔机具 回转式钻机 硬质合金钻头 金刚石钻头 钻粒钻头 都可以取芯 回转冲击式钻机 无法取芯,钻机选用,帷幕灌浆 宜采用回转式钻机、金刚石钻头或硬质合金钻头 钻孔的直径一般7591mm 固结灌浆 可采用各种钻机与钻头,钻孔的质量要求,孔深、孔向、孔位的偏差小于允许值 孔径上下均一、孔壁平顺 灌浆栓塞能够卡紧卡牢，灌浆时不致产生返浆 产生的岩粉细屑较少 钻孔的岩粉细屑容易堵塞孔壁的缝隙，影响灌浆质量,漏水通道,漏水通道,(二)钻孔(裂隙)冲洗,钻孔冲洗 清除岩粉铁屑 防止堵塞缝隙 岩层裂隙冲洗 清除充填物 为浆液腾出空间 冲洗的质量对灌浆效果影响很大,冲洗方法（1）,钻孔,钻杆,通水,冲洗方法（2）,基岩,节理、裂隙,填充物,阻塞器,冲洗管（钻杆）,不同情况的岩层裂隙冲洗方法,单孔冲洗 高压压水冲洗 高压脉动冲洗 扬水冲洗 岩层完整，裂隙较少 群孔冲洗 岩层破碎，节理裂隙发育，钻孔之间串通,(三)压水试验,方法 往钻孔里按规定的方法压水 目的 测定地层渗透特性，检查灌浆实际效果 成果 透水率q 单位时间、单位长度、单位压力下压入的水量 q=Q/PL q 单位 Lu-吕容(升/Mpa m min） Q 压水注入流量，升/min P 作用于试验段内的全压力，MPa L 压水试验段的长度，m,阻塞器,花管,P,Q,L,吕容值,(四)灌浆的方法与工艺,1钻孔灌浆的次序 遵循分序加密的原则,帷幕灌浆钻灌次序,基岩,单排帷幕 按序孔、序孔、序孔、序孔的次序逐渐加密 双排帷幕 先灌下游排，后灌上游排（15m高差） 排内按次序加密，一般三序 多排帷幕 先灌边排，后灌中间排 排内按次序加密，边排三序，中间排二序,固结灌浆钻灌次序,两序孔 岩层比较完整、孔深5m左右的浅孔固结灌浆 三序孔 孔深5m以上的中深孔固结灌浆 孔距和排距 与基岩地质情况及应力条件等有关 最后一个序孔36m,序孔,序孔,序孔,序孔,序孔,2注浆方式,纯压式 循环式 帷幕灌浆优先采用,纯压式灌浆,特点 设备简单 操作方便 浆液容易沉淀 适用条件 大裂隙地层 吸浆量大 孔深小于1215m,灌浆塞,灌浆管,压力表,灌浆泵,循环式灌浆,解决浆液沉淀问题，保证灌浆质量 可以掌握灌浆进程,拌浆桶,灌浆塞,进浆管,压力表,灌浆泵,回浆管,3钻灌方法,全孔一次钻灌 全孔分段钻灌,全孔一次钻灌,施工简便 适用条件 孔深小于6m，地质条件良好，基岩比较完整,全孔分段钻灌,自上而下法 自下而上法 综合灌浆法 孔口封闭法,(1)自上而下分段钻灌法,优点： 压力逐段提高，质量逐段提高，成果精度高 缺点 钻、灌交替，设备频繁移动，施工进度慢,第一段,第二段,(2)自下而上分段钻灌法,优缺点与自上而下法相反 多用于岩层比较完整或基岩上部己有足够压重不致引起地面抬动的情况,第二段,第三段,(3)综合钻灌法,深孔灌浆采用 上部孔段采用自上而下法 下部孔段则用自下而上法,(4)孔口封闭灌浆法,孔口管,砂浆镶筑,孔口封闭器,2m,第一段,第二段,优点 工艺简便 成本低 效率高 灌浆效果好 缺点 操作不当易堵管 孔口封闭器质量要求高,灌浆孔段的划分,理想做法 根据岩层裂隙分布情况确定 实际施工 56m,灌浆孔段,4灌浆压力,作用在灌浆段中部的压力 计算公式： PP1P2Pf 自行看书了解 是灌浆的重要参数,确定灌浆压力的原则,尽可能采用比较高的压力 在不破坏基础和坝体的前提下 参考类似工程 现场灌浆试验确定 施工中调整 高压可能产生的破坏 岩体裂隙扩大 基础、坝体抬动变形 为什么会产生抬动？,常用灌浆压力范围,帷幕灌浆 表层孔段 大于115倍帷幕工作水头 底部孔段 大于23倍工作水头 固结灌浆 浅孔无盖重 0.20.5MPa 有盖重 0.30.7MPa 地质条件较差或软弱岩层适当降低,高压灌浆,灌浆压力大于34MPa称为高压灌浆 岩溶地区主要、可靠的防渗手段 工程实例 隔河岩帷幕 5 MPa 龙羊峡固结试验 6 MPa 乌江渡帷幕 68 MPa,5灌浆压力和浆液稠度的控制,灌浆压力的控制 一次升压法 分级升压法,(1)一次升压法,压力维持不变 适用条件 透水性低，裂隙不发育，岩层坚硬完整,G,灌浆压力过程线,单位吸浆量,(2)分级升压法,逐级升降压 注入率上下限控制,灌浆压力过程线,单位吸浆量上限,单位吸浆量下限,单位吸浆量过程线,浆液稠度控制,先稀后浓 逐级变换 可选比级（水灰比） 5:1 3:1 2:1 1:1 0.8:1 0.6:1 0.5:1,6灌浆的结束条件与封孔,结束条件：用两个指标控制 残余吸浆量 最终吸浆量，即灌到最后的限定吸浆量 闭浆时间 在低于残余吸浆量的情况下保持设计压力的延续时间 具体规定很复杂，工作中去了解 封孔 具体规定很复杂 知道灌完浆要封孔,闭浆时间,残余吸浆量,(五)灌浆的质量检查,钻检查孔，取芯、压水 孔内照相和孔内电视 原位抗剪、弹模试验 物探测弹模、波速的变化,四、化学灌浆,浆液一般为有机高分子材料 用于水泥灌浆不能处理的场合 防渗堵漏 水玻璃、丙凝类、聚氨酯类 补强加固 环氧树脂类、甲凝类,1化学灌浆的特性,效果好 一般有毒 局部采用,2化学灌浆的施工,都采用纯压式灌浆 单液法 双液法 可采用专门的比例泵压送浆液 小型工程、个别部位，可采用手压泵,第二节 砂砾石地层灌浆,采用灌浆方法来建造防渗帷幕,一、砂砾石地基的可灌性,衡量指标-可灌比M： MD15/d85 D15砂砾石地层颗粒级配曲线上累计含量为15的粒径，mm d85灌浆材料颗粒级配曲线上累计含量为85%的粒径，mm,灌注水泥粘土浆 M=1015，或地层中小于0.lmm的颗粒小于5% 灌注水泥浆 M15 最终通过灌浆试验确定,15,D15,85,d85,二、灌浆材料,主要为水泥粘土浆 浆液的配比 水泥：粘土(重量比) 1:11:4 水 ：干料(重量比) 1:13:1 其他材料 膨润土 外加剂 通过室内外的试验来确定,三、钻灌方法,打管灌浆 套管灌浆 循环钻灌 预埋花管灌浆,打管灌浆,灌浆花管,冲洗管,灌浆花管,第一段,第一段,第二段,第三段,套管灌浆,套管,第一段,第二段,第三段,第四段,挖除,孔口管,止浆环,封口砼,循环钻灌,封闭器,钻杆,回浆,花管段灌浆,回浆,第一段,回浆,第三段,套管,钢管,钻 孔 直径1cm 一排34个,橡皮圈,钢管,钻孔,橡皮圈,填料注入,套管拔出,填料,灌浆管,花管,第一段,第二段,第三段,预埋花管灌浆,第三节,防 渗 墙 施 工,防渗墙,软基中的地下连续墙 土石坝坝体或土石围堰堰体的防渗也可采用 覆盖层及土石围堰防渗处理的首选方案,一、防渗墙的类型,按构造特点分类 槽孔 (板)型防渗墙 我国水电工程混凝土防渗墙的主要型式 桩柱型防渗墙 按立面布置分类 封闭式 悬挂式 双防渗墙,防渗墙中心线,砂砾层,槽孔板型防渗墙,套接,防渗墙中心线,砂砾层,桩柱型防渗墙,套接,二、防渗墙的墙体材料,刚性材料 抗压强度5MPa，弹性模量10000MPa 普通混凝土： 高流动性 粘土混凝土： 加1220粘土 粉煤灰混凝土： 加一定比例粉煤灰 高强混凝土： 强度25MPa 柔性材料 抗压强度则5MPa，弹性模量l0000MPa 塑性混凝土： 粘土、膨润土取代大部分水泥 自凝灰浆： 加入水泥和缓凝剂拌制固壁浆液 固化灰浆： 成槽后再向固壁浆液加入水泥等材料搅拌,三、施工工艺,1 .造孔准备 2.固壁泥浆和泥浆系统 3造孔成槽 4.终孔验收和清孔换浆 5墙体浇筑,1 .造孔准备,防渗墙中心线,槽段,防渗墙设计边线,导向槽,泥浆,划分槽段 设置导向槽 铺设钻机轨道 安装钻机 修筑道路 架设水、电、浆管路 准备排水排浆系统 向槽内充灌泥浆,2.固壁泥浆和泥浆系统,泥皮,固壁泥浆的作用 维持槽孔孔壁的稳定 排除岩屑 冷却润滑钻头 泥皮辅助防渗 制浆材料 膨润土、粘土、水 掺和料 加重剂 增粘剂 分散剂 堵漏剂,泥浆系统,土料储存 泥浆拌制 泥浆储存 泥浆输送 泥浆再生净化,膨润土 储料罐,泥浆搅拌机,补浆泵,储浆池,供浆泵,防渗墙 槽 孔,回浆泵,沉淀再生池,筛网,3造孔成槽,开挖槽孔的机具 冲击钻机 回转钻机 钢绳抓斗 液压铣槽机 一般多种机具配套使用,槽孔范围,主孔,泥浆,副孔,主孔钻进、副孔劈打 冲击钻钻凿主孔 一定深度后，劈打副孔 副孔出渣 用泵连同泥浆吸走 接砂斗出渣,(1)钻劈法,副孔,槽孔范围,主孔,泥浆,主孔钻进，副孔抓取 冲击钻、回转钻钻主孔 抓斗抓挖副孔,(2)钻抓法,防渗墙中心线,槽孔范围,端孔,端孔,(3)分层钻进法,常采用回转式钻机造孔,防渗墙中心线,槽孔范围,端孔,端孔,采用液压双轮铣槽机 先从槽段一端开始铣削，然后逐层下挖成槽,(4)铣削法,4.终孔验收和清孔换浆,终孔验收 按照规定项目和标准进行 清孔换浆 1h后孔底淤积厚度不大于10cm 孔内泥浆密度不大于1.3 粘度不大于30s 含砂量不大于10%,5墙体浇筑,采用泥浆下的直升导管法,已浇筑 防渗墙,已浇筑 防渗墙,导向槽,槽孔,泥浆,导管,导注塞,四、防渗墙的质量检查,检查内容看书了解 隐蔽工程 重点在于过程中的检查,第四节 高压喷射灌浆施工,一、高压喷射灌浆特点,软基处理 浆液以水泥浆为