水利工程施工经典教材-第3章-基础工程.doc

第3章 基础工程 水工建筑物的基础，按照地层的性质可以分为两大类型：岩基;软基（包括土基和沙砾石基） 第一节 基础开挖 一 各种类型的水工建筑物对地基基础的基本要求1 具有足够的强度，能够承担上部结构传递的应力。2 具有足够的整体性和均一性，能够防止基础的滑动和不均匀沉陷。3 具有足够的抗渗性，以免发生严重的渗漏和渗透破坏。4 具有足够的耐久性，以防在地下水长期作用下发生侵蚀破坏。 二 开挖处理 开挖处理是将不合要求的覆盖层、风化破碎有缺陷的岩层挖掉。三 开挖处理注意的问题1 及时排除基坑渗水、积水和地表水，确保开挖工作在不受水的干扰下进行。2 合理安排开挖程序，保证施工安全。3 通盘规划运输线路，组织好出渣运输工作。4 正确选择开挖方法，保证坝基开挖的质量。5 合理组织弃渣的堆放，充分利用开挖的土石方。 第二节 岩基灌浆 一 岩基灌浆岩基灌浆是提高岩基强度，加强岩基整体性和抗渗性的有效措施。岩基灌浆处理是将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的空隙中，经过硬化胶结以后，形成结石，以达到改善基岩物理力学性能的目的。 岩基灌浆按目的不同，有固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆。 岩基灌浆按灌注材料不同，主要有水泥灌浆、水泥粘土灌浆和化学灌浆二 灌浆施工的主要问题1 钻孔 钻孔方向和钻孔深度是保证帷幕灌浆质量的关键。2 冲洗 钻孔以后，要将残存在孔底和粘滞底在孔壁的岩粉铁末冲出孔外，并将岩层裂隙和孔中的填充物冲洗干净。冲洗工作通常分为：1）钻孔冲洗 2）岩层裂隙冲洗冲洗方法有高压压水冲洗、高压脉动冲洗和扬水冲洗等3 压水实验 压水实验是在一定的压力之下，通过钻孔将水压入到孔壁四周的缝隙中，根据压水量和压水的时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数。(1)代表岩层的渗透特性的参数单位吸水量 就是在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位水头作用下所压入的水量。可按下式计算 Q/LH 式中 Q-单位时间内实验孔段的注水总量，L/min H-压水实验的计算水头,m L-压水实验实验孔段的长度 m -单位吸水量,L/(minmm)（2)压水实验的主要目的是确定地层的渗透特性，为岩基处理的设计和施工提供技术资料。 4 灌浆 为确保岩基灌浆的质量注意以下问题：(1)钻孔灌浆次序 地基灌浆一般按照先固结后帷幕的顺序。(2)灌浆方法 按照灌浆时浆液灌注和流动的特点,灌浆方法有纯压式和循环式两种。按照钻孔灌浆的顺序,有全孔一次灌浆和分段灌浆两种。(3)灌浆压力 灌浆压力通常是指作用在灌浆段中部的压力,灌浆压力是控制灌浆质量的一个主要指标。由下式来确定 P=P1+P2P3 式中 P-灌浆压力,Pa; P1-灌浆管路中压力表的指示压力, Pa; P2-计入地下水水位影响以后的浆液自重压力,按最大的浆液比重进行计算,Pa; P3-浆液在管路中流动时的压力损失, Pa确定灌浆压力的原则 是在不致破坏基础和坝体的前提下,尽可能采用较高的压力。高压灌浆可以使浆液更好的压入缩小缝隙内,增大浆液扩散半径,析出多余的水分,提高灌注材料的密实度。当然灌浆也不能过高,以致使裂隙扩大,引起岩层或坝体的抬高变形。(4) 灌浆压力和浆液稠度的控制提高灌浆质量的重要因素：合理的灌浆压力和浆液稠度使。灌浆压力的控制基本上两种类型：一次升压法和分次生压法。(5)灌浆的结束条件和封孔灌浆的结束条件两个控制指标：残余吸浆量,又称最终吸浆量,即灌到最后的限定吸浆量；吸浆时间,即在残余吸浆量的条件下保持设计规定压力的延续时间。(6)灌浆的质量检查 5 化学灌浆化学灌浆是将有机高分子材料配制成的浆液灌入地基或建筑物的裂隙中,经胶结固化以后,达到防渗、堵漏、补强、加固的目的。第三节 岩基锚固 一 岩基锚固 是用预应力锚束对岩基施加主动预应力的一种锚固技术,常和建筑物的加固结合起来,以期加固或改善其受力条件。 二 锚固的结构型式 锚固的结构型式很多,但都由锚孔、锚束两部分组成,其中锚束又由锚头、锚束自由段和锚固段构成。第四节 砂砾地基灌浆 一、砂砾石地基的可灌性 砂砾石地基的可灌性是指砂砾石地层能否接受灌浆材料灌入的一种特性。它是决定灌浆效果的先决条件。1.可灌性决定因素 主要决定于地层的颗粒级配、灌浆材料的细度、灌浆压力和灌浆工艺等因素。 2.可灌性衡量参数在工程实践中,常以可灌比来进行衡量. M=D15/d85 式中 M-可灌比; D15 -砂砾石地层颗粒级配曲线上含量为15%的粒径，mm； d85-灌浆材料颗粒级配曲线上含量为85%的粒径，mm ； 二、灌浆材料岩基灌浆多用水泥浆，而砂砾石地基灌浆，以采用水泥粘土浆为好。 三、灌浆方法 砂砾石地层的钻孔灌浆方法有：1.打管灌浆 2.套管灌浆 3.循环钻灌 4.预埋花管灌浆等。第五节 防渗墙施工一 防渗墙防渗墙是修建在挡水建筑物和透水地层中防止渗透的地下连续墙,它的实际应用远远超过了防渗的范围,除了用来控制闸坝基础的渗流外,还用于坝体的防渗加固,泄水建筑物下游基础的防冲,水工建筑物基础的承重,地下水库的修筑等。二 防渗墙的基本型式防渗墙的基本型式是槽孔型。它是由一段段槽孔套接而成的地下墙。先施工的槽孔称一期槽孔,后施工的称二期槽孔。三 防渗墙的施工过程中应注意的问题 1. 造孔准备 (1) 必须根据防渗墙的设计要求和槽孔长度的划分,作好槽孔的测量定位工作,并在此基础上,设置导向槽。 (2) 导向槽安置好后,在槽侧铺设造孔钻机的轨道,安装钻机,修筑运输道路,架设动力和照明线路以及供水供浆管道,做好排水、排浆系统。 (3)向槽内充满泥浆,保持泥浆面在槽顶以下30-50cm。2. 泥浆和泥浆系统 为了确保防渗墙的施工质量,在造孔成墙的过程中必须维持槽孔孔壁的稳定。工程中常用泥浆固壁来解决这个问题，泥浆除了固壁作用外,在造孔过程中, 尚有悬浮岩屑和冷却润滑钻头的作用;成墙以后,渗入孔壁的泥浆和胶结在孔壁的泥皮,还有防渗作用。 3. 造孔 (1) 用钻挖机械开挖槽孔,修筑混凝土或粘土防渗墙。 (2) 用