水利灌浆工程施工讲义课件PPT（93页）

1、水利工程施工任课教师：唐会燕E_mail:第六章 灌浆工程 所谓灌浆就是利用利用灌浆泵或浆液自重，通过钻孔、埋管或其它方法把浆液压送到岩体的裂隙、混凝土裂缝、接缝或空洞内的工程措施。 作用：阻渗、提高岩体的整体性和抗变形能力、增强围岩或结构的密实性、增强强坝体整体性以及接触面结合能力。 按灌浆作用分：帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆、接触灌浆等。按灌浆材料分：水泥灌浆、化学灌浆等。岩石地基固结灌浆和帷幕灌浆均以水泥基浆液为主，遇到一些特殊地质条件，例如断层、破碎带、微细裂隙等，当使用水泥浆液难以达到预期效果时，方采用化学灌浆材料作为补充，而且化学灌浆多在水泥灌浆基础上进行。砂砾石地基帷幕

2、灌浆则多以水泥黏土浆为主。（一）固结灌浆 固结灌浆是用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性、均匀性和抗变形的能力。 坝基灌浆的范围和孔深，主要根据坝型、坝基地质条件、岩石破碎情况和岩石应力等因素而定。固结灌浆一般采用群孔冲洗和群孔灌浆。钻孔一般为直孔。 固结灌浆工程 （二）帷幕灌浆 帷幕灌浆是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成阻水幕，以减小渗流量或降低扬压力的灌浆。 通常在坝体迎水面下的基础内，形成一道连续而垂直或向上游倾斜的幕墙，设计和施工中多采用单孔灌浆，孔较深且灌浆压力较大。一般地质条件时，常用帷幕深度为坝高的0.30.7倍。 坝基主排廊道帷幕灌浆施工场景 帷幕的形式依其是否

3、接到相对不透水层而分为接地式帷幕和悬挂式帷幕。接地式帷幕是坝址的相对不透水层埋藏较浅，帷幕能深入到相对不透水层，形成封闭式的阻水幕，此种形式防水效果好。悬挂式帷幕是坝址的相对不透水层埋藏较深，帷幕不接到相对不透水层，防渗效果较差。需与其他的防渗措施配合使用。 （三）接触灌浆 接触灌浆是用浆液灌入混凝土与基岩或混凝土与钢板之间的缝隙，以增强接触面的结合能力。在固结灌浆的部位，结合固结灌浆进行。 （四）接缝灌浆 接缝灌浆是通过埋设管路或其他方法将浆液灌入混凝土坝体的接缝，以改善传力条件，增强坝体的整体性。 （五）回填灌浆 回填灌浆是用浆液填充混凝土与围岩或混凝土与钢板之间的空隙和孔洞，以增强围岩或

4、结构的密实性的灌浆。 浆液类型： 1、纯水泥浆一种最常用的灌注浆液，适用于：基岩固结灌浆和基础帷幕灌浆。2、细水泥浆分为干磨细水泥浆、湿磨细水泥浆和超细水泥浆。适用于：微细裂隙基岩的灌浆。3、稳定浆液常在水泥浆液中掺少量稳定剂。适用于：高压帷幕灌浆和遇水性能易恶化或注入量较大的地层的灌浆。水泥灌浆 4、混合浆液在水泥浆液中掺有掺合料，例如水泥砂浆、水泥黏土浆、水泥粉煤灰浆、水泥水玻璃浆等。适用于：注入量大或地下水流速较大地层的灌浆。5、膏状浆液这种浆液塑性屈服强度大（常20Pa），稠度如牙膏。适用于：大孔隙地层（如喀斯特空洞、岩体宽大裂隙、堆石体等）的灌浆。6、粘土灌浆7、化学灌浆 化学灌浆是

5、将有机高分子材料所配制的浆液，灌入到需要处理的部位如地基或建筑物裂隙中，经胶结固化后，达到防渗堵漏、补强加固的目的。 化学灌浆抗渗性好，强度高，但工程费用较昂贵。同时应注意对废弃浆液的处理，防止污染环境。 辅助灌浆 第二节 岩基灌浆 岩基灌浆处理是通过地层钻孔，将具有流动性和胶凝性的浆液，用灌浆设备压入岩层的裂隙中，使其充填密实，胶结硬化成整体，以提高和改善岩石的强度、整体性和抗渗性。根据灌浆的作用不同分为固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆。也可按材料不同分类。岩基灌浆以水泥灌浆为主。 一、钻孔钻孔前先用测量仪器放出灌浆孔的位置，帷幕灌浆还需测出各孔高程。岩基灌浆多用回转式钻机钻孔，也可采用风钻或架

6、钻。 钻孔质量要求： 施工顺序： 分序加密二、钻孔（裂隙）冲洗1、单孔冲洗： 方法有三种： 2、群孔冲洗： 一般适用于岩石破碎，节理裂缝比较发育而且在钻孔相互串通的地层中。 方法： 把两个或两个以上的钻孔组成一个孔组，轮换的向一个孔或几个孔压入压力水或压力水和压缩空气，从另一个或几个孔排出污水，这样反复交替冲洗，直到各个孔出水洁净为止。 （二）压水试验： 灌浆方法：钻孔灌浆的次序，应遵循分序加密的原则进行。通过浆液逐渐挤压密实可促进灌浆区域的连续性；逐序提高灌浆压力有利于浆液的扩散和提高浆液的密实性，同时可分析先灌序孔的灌浆质量和效果。地基灌浆一般按照先固结后帷幕的顺序。 全孔分段灌浆：灌浆方

7、式：浆液灌注方式分为纯压式和循环式两种 灌浆压力： 灌浆压力是指作用在灌浆孔段中心点的压力，是影响灌浆质量的重要因素。 在不破坏岩层结构的前提下，压力越大，浆液扩散越远，胶体越密实，灌浆范围越大，灌浆效果越好。 P=P1+P2+P3 P孔段中心点压力，MPa；P1灌浆管路中压力表的压力，MPa；P2浆液自重压力（考虑地下水的影响后），MPaP3压力表处至灌浆孔段间管路摩擦压力损失，MPa，当压力表安在孔口进浆管上时，取负值，压力表安在孔口回浆管上时，取正值。 灌浆压力的大小与孔深、岩层性质和灌浆段上有无压重等因素有关，目前国内常根据下面公式进行计算。 P=P0+m D+Kgh P0基岩表层的允

8、许压力，Pa，可由表4-4中查得； D灌浆段以上岩层的厚度，m；m灌浆段以上岩层每增加一米所能增加的灌浆压力，Pa/m，亦可由表4-4中查得；h灌浆孔以上压重的厚度，m；压重的容重，kg/m3； g 重力加速度，m/s2； K 系数，可选用13。灌浆压力的控制有两种方法：一次升压法 灌浆开始后，在较短的时间内，将压力升到设计压力，直到终止 。逐级升压法将压力分三级，即依次从0.3P、0.7P、1.0P逐级升压 浆液稠度控制 稠度即水与干料的比值。 以水灰比表示。帷幕灌浆浆液水灰比可采用分为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级。灌浆可从5:1开始，根据灌浆压

9、力和吸浆率的变化及时调整，应遵循由稀到浓的原则，形成循序渐进的灌浆过程，先灌稀浆，逐步变浓，直到结束。 限量法：根据每一级稠度的浆液灌入量来控制。当某级稠度的浆液灌入量超过限量标准（300L以上或灌注时间超过1h），而灌浆压力及吸浆量均无改变，或无明显改变时，将浆液加浓一级；如果发现变浓后，吸浆量显著下降，或灌浆压力突然上升，说明裂隙被浓浆堵塞，变浓不当，应立即变回原稠度。 灌浆结束： 对于帷幕灌浆：当采用自上而下分段灌浆法时，在设计压力下，灌入率不大于0.4L/min时，继续灌60min ；或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆结束。采用自下而上分段灌浆法时，继续灌注的时间可相应地

10、减少为30min和60min，灌浆可以结束。 灌浆结束： 固结灌浆：在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min，继续灌注30min，灌浆可结束。封孔（简介） 灌浆质量检查 ： 帷幕灌浆质量检查，应以检查孔压水试验成果为主 。 检查孔应设在：帷幕中心线上；岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂部位；注入量大的孔段附近；经资料分析灌浆不正常对灌浆质量有影响的部位。 灌浆质量检查 ： 检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%。检查孔压水试验宜在灌浆结束14d后进行，采用自上而下分段压水试验，并采取岩芯，结束后，按技术进行灌浆和封孔。 灌浆质量检查 ： 固结灌浆质量检查宜采用测量岩体波速或静弹性模量的方法

11、。检查的时间应分别在灌浆结束14d、28d后进行。检查孔的数量不宜小于灌浆孔总数的5%，检查结束后，按技术要求进行灌浆和封孔。 对于压水试验检查，检查的时间应分别在灌浆结束3d、7d后进行。 第三节 砂砾石地基灌浆砂砾石地基空隙率大、透水性强，要进行防渗处理方可作水工建筑物的地基。由于砂砾石是由颗粒材料组成的，对灌浆效果影响大，孔壁容易坍塌，在灌浆中需要了解和掌握地基可灌程度、灌浆材料与灌浆方法。 钻灌方法： （1）打管灌浆 钻灌方法： （2）套管灌浆 钻灌方法： （）循环灌浆 是一种自上而下，钻一段灌一段，无需待凝，钻孔与灌浆循环进行的灌浆方法。钻孔时需用粘土浆固壁，每个孔段长度视孔壁稳定和

12、渗漏大小而定，一般取1-2m。此方法不设灌浆塞，而是在孔口管顶端封闭。孔口管设在起始段上，具有防止孔口坍塌、地表冒浆、钻孔导向的作用，以提高灌浆质量。 （4）埋花管灌浆 旋喷加固法（高压喷射灌浆）： 旋喷加固法（高压喷射灌浆）：旋喷法是利用旋喷机具建造旋喷桩以提高地基的承载能力。 旋喷法适用于砂土、粘性土、淤泥等地基的加固，对砂卵石（最大粒径不大于20cm）的防渗也有较好的效果。 孔位定点并埋设孔口管钻机就位钻孔旋喷高压浆液、提升喷管直至桩顶高程向桩中空穴进行低压注浆、起拔孔口管转入下一孔位施工 喷射方法有单管法、二重管法和三重管法。（）单管法 喷射水泥浆或化学浆液，成桩直径0.30.8m。（

13、）二重管法 两个管道，分别将浆液和压缩空气直接射入地层。适合处理地下水丰富、含大粒径块石及空隙率大的地层。（）三重管法 高压水、压缩空气和水泥浆液（或化学浆液）同轴喷射。成柱直径1.02.0m。常见高压喷射方式：施工程序： 目前我国喷旋法使用的浆液一般以单液水泥浆为主，水灰比（重量比）为1:1或1.5:1.0。根据需要也可适量加入外加剂。 旋喷法为高压施工，施工时应注意以下事项。（）管路，旋转活接头和喷嘴等必须拧紧，作到安全密封；高压水泥浆液、高压水和压缩空气各管路系统均应不堵、不漏、不串。（）旋喷法进入预定深度后，应先进行试喷，待达到预定压力、流量后，再提升旋喷。如途中发生故障，应立即停止提

14、升和旋喷，以防止桩体中断。（）旋喷结束后要进行压力注浆，以补填桩柱凝结收缩后产生的顶部空穴。（）旋喷水泥浆必须严格过滤，防止水泥结块和杂物堵塞喷嘴及管路。特殊情况处理 混凝土坝的分缝分块为控制坝体施工期混凝土坝温度应力并适应施工机械设备的浇筑能力，需要用垂直于坝轴线的横缝和平行于坝轴线的纵缝以及水平缝，将坝体划分为许多浇筑块进行浇筑。 分缝分块方式 首先是沿坝轴线方向，将坝的全分为1520m左右的若干段，坝段 之间的缝称为横缝。 其次，每个坝段还需药根据施工条件，用纵缝、或斜缝、或错缝， 将一个坝段划分成若干坝块；或整个坝段不再分缝而进行通仓浇筑 所以坝段分块型式可分为 原因：防止不均匀沉陷和

15、温度裂缝发生， 同时考虑到浇筑能力的局限性一、分块浇筑法1、坝体施工的分缝分块纵缝分块斜缝分块错缝分块通仓浇筑1）纵缝分块 用平行于坝轴线的垂直缝，把坝段分为若干柱状体进行浇筑。 为了恢复整体性，纵缝须要设置键槽，并进行接缝灌浆处理。 键槽的两个斜面应尽可能分别 与坝体的两主应力垂直，从而 使两斜面上的剪应力接近于零。键槽形式直角三角形梯形2）斜缝分块 大体沿坝体两组主应力之一的轨迹面设置斜缝，缝面剪应力很小。 斜缝可不进行接缝灌浆，但需布置钢筋以确保坝体的整体性。斜缝分块的浇筑顺序不能颠倒，相邻高差控制也严格3）错缝分块 施工干扰大等等，现已很少采用4）通仓浇筑 由于浇筑尺寸大，所以温控要求

16、严。 典型工程实例：1972年美国德沃歇克坝 高219m，最大坝宽达153m，浇筑块高度1.5m 浇筑温度6.74.4oC 基础及老混凝土约束范围内，预埋冷却水管等 第四节 混凝土坝接缝灌浆目的： 恢复大坝的整体性和应力的有效传递灌浆时间： 坝体内部温度降到稳定温度，灌浆时间最好选择在低温季节和上游水位较低时进行混凝土坝接缝灌浆施工顺序应遵循以下原则：灌浆系统布置：灌浆系统布置：1拌浆筒；2灌浆机；3进浆管；4回浆管；5阀门；6压力表；7止浆片；8排气槽；9排气管；10支管；11出浆盒 止浆片 沿每一灌浆区四周埋设，其作用是阻止接缝通水及灌浆时水与浆液的外露。止水片过去多采用1.2mm的镀锌铁片，这类材料易于绣蚀，或因形状不好而与混凝土结合不良，常引起止浆片失效。近年来，已广泛应用塑料止水带。止水带宽度采用250300mm为宜。2 .灌浆管路 由进浆管、回浆管、支管、出浆盒、排气糟、排气管等组成。 3 .键槽 为保持坝体的整体稳定性，灌浆缝面需设置键槽，键槽分纵缝键槽及横缝键槽两种。4 .出浆盒 位于键槽上的出浆盒是灌浆时浆液从灌浆管道进入缝面通道，为了使浆液在进入缝面时易于扩散，出浆盒一般设计成圆锥形。 5 .排气槽和排气管 排气槽断面为三角形，水平设于每一灌浆区的顶端。 其作用是：在灌浆过程中排