水利工程施工基础灌浆讲义

第三章基基础处处理工程基础处理（（水电工程程），即根根据建筑物物对地基的的要求，采采用特定的的技术手段段，来减少少或消除地地基的某些些天然缺陷陷，改善和和提高地基基的物理力力学性能，，使地基具具有足够的的强度、整体体性、抗渗渗性及稳定定性，以保证工程程的安全可可靠和正常常运行。基础：1、岩基2、软基（土土基与砂砾砾石地基））由于受地质质构造变化化及水文地地质的影响响，天然地地基往往存存在不同形形式与程度度的缺陷，，需要经过过人工处理理，才能作作为水工建建筑物的可可靠地基。。第一节坝坝基岩石石灌浆将某种具有有流动性和和胶凝性的的浆液，按按一定的配配比要求，，通过钻孔孔用灌浆设设备压入岩岩层的孔（（裂）隙中中，经过硬硬化胶结后后，形成结结石，以提提高基岩的的强度与整体性，改善基岩岩的抗渗性------坝基岩石灌灌浆（简称称基岩灌浆浆）帷幕灌浆布置在靠近近上游迎水水面的坝基基内，形成成一道连续续的防渗幕幕墙。其目目的是减少少坝基的渗渗流量，降降低坝底渗渗透压力，，保证基础础的渗透稳稳定。帷幕灌浆的的深度主要要由作用水水头及地质质条件等确确定，较之之固结灌浆浆要深得多多，有些工工程的帷幕幕深度超过过百米。施工中，通通常采用单单孔灌浆，，所使用的的灌浆压力力比较大。。固结灌浆目的是提高高基岩的整整体性与强强度，并降降低基础的的透水性。。当基岩地质质条件较好好时，一般般在可在坝坝基上、下下游应力较较大的部位位布置固结结灌浆孔；；在地质条条件较差而而坝体较高高的情况下下，则需要要对坝基进进行全面的的固结灌浆浆，甚至在在坝基以外外上、下游游一定范围围内也要进进行固结灌灌浆。灌浆孔的深深度一般为为5~8m，也有深达达15~40m的，各孔在在平面上呈呈网格交错错布置。通通常采用群群孔冲洗和和群孔灌浆浆。接触灌浆目的是加强强坝体混凝凝土与坝基基或岸肩之之间的结合合能力，提提高坝体的的抗滑稳定定性。一一般是是通过混凝凝土钻孔压压浆或预先先在接触面面上埋设灌灌浆盒及相相应的管道道系统。接接触灌浆应应安排在坝坝体混凝土土达到稳定定温度以后后进行，以以利于防止止混凝土收收缩产生拉拉裂。灌浆的材料料浆液要求：：（1）浆液在受受灌的岩层层中应具有有良好的可可灌性，即即在一定的的压力下，，能灌入到到裂隙、空空隙或孔洞洞中，充填填密实。（2）浆液硬化化成结石后后，应具有有良好的防防渗性能、、必要的强强度和粘结结力。（3）为便于施施工和增大大浆液的扩扩散范围，，浆液应具具有良好的的流动性。。（4）浆液应具具有较好的的稳定性，，析水率低低。基岩灌浆以以水泥灌浆最普遍。灌灌入基岩的的水泥浆液液，由水泥泥与水按一一定配比制制成，水泥泥浆液呈悬悬浮状态。。水泥灌浆浆具有灌浆浆效果可靠靠，灌浆设设备与工艺艺比较简单单，材料成成本低廉等等优点。灌浆施工过过程1．钻孔孔回转式钻机机和硬质合合金钻头，，其钻进效效率较高，，不受孔深深、孔向、、孔径和岩岩石硬度的的限制，还还可钻取岩岩芯。孔径一般在在75~91mm。钻孔的质量量对灌浆效效果影响。。包括：（1）确保孔深深、孔向、、孔位符合合设计要求求；（2）力求孔径径上下均一一，孔壁平平顺；（3）钻进过程程中产生的的岩粉细屑屑较少。孔径均一，，孔壁平顺顺，则灌浆浆栓塞能够够卡紧卡牢牢，灌浆时时不致产生生返浆。钻钻进过程中中产生过多多的岩粉细细屑，容易易堵塞孔壁壁的缝隙，，影响灌浆浆质量。钻孔的方向向与深度是是保证帷幕幕灌浆质量量的关键。。如果钻孔孔方向有偏偏斜，钻孔孔深度达不不到要求，，则通过各各钻孔所灌灌注的浆液液，不能联联成一体，，将形成漏漏水通路，，2．钻孔（裂裂隙）冲洗洗冲洗分为：：①钻孔冲洗，，②岩层裂隙冲冲洗在岩层比较较完整，裂裂隙比较少少的地方，，可采用单单孔冲洗。。冲洗方法法有高压压压水冲洗、、高压脉动动冲洗和扬扬水冲洗等等。（1）高压压水水冲洗整整个冲洗洗过程均在在高压下进进行，裂隙隙中的充填填物沿着加加压的方向向推移和压压实。（2）高压脉动动冲洗即即采用高高压低压水水反复变换换冲洗。（3）扬水冲洗洗（4）群孔冲洗洗一般般适用于岩岩层破碎，，节理裂隙隙比较发育育且在钻孔孔之间互相相串通的地地层中。采用高压水水或高压水水气冲洗时时，要注意意观测，防防止冲洗范范围内岩层层的抬动和和变形。3．压水试验验压水试验目目的：测定地层的的渗透特性性，为基岩的的灌浆施工工提供基本本技术资料料。压水试试验也是检检查地层灌灌浆实际效效果的主要要方法。压水试验的的原理：在在一定的水水头压力下下，通过钻钻孔将水压压入到孔壁壁四周的缝缝隙中，根根据压入的的水量和压压水的时间间，计算出出代表岩层层渗透特性性的技术参参数。在我国，采采用透水率q来表示岩层层的渗透特特性。所谓谓透水率，，就是在单单位时间内内，通过单单位长度试试验孔段，，在单位压压力作用下下所压入的的水量。压压水试验有有单点法和和五点法两两种，4．灌浆的方方法与工艺艺提高岩基灌灌浆的质量量，必须注注意以下问问题（1）钻孔灌浆浆的次序基基岩的的钻孔与灌灌浆应遵循循分序加密密的原则进进行。（2）注浆方式式按照照灌浆时浆浆液灌注和和流动的特特点，灌浆浆方式有纯纯压式和循循环式两种种。（3）钻灌方法法按按照同一钻钻孔内的钻钻灌顺序，，有全孔一一次钻灌和和全孔分段段钻灌两种种方法。全孔一次钻钻灌系将灌灌浆孔一次次钻到全深深，并沿全全孔进行灌灌浆。这种种方法施工工简便，多多用于孔深深不超过6m，地质条件件良好，基基岩比较完完整的情况况。全孔分段钻钻灌又分自自上而下法法、自下而而上法、综综合灌浆法法及孔口封封闭法等。。（4）灌浆压力力所谓谓灌浆压力力，通常是是指作用在在灌浆段中中部的压力力灌浆压力是是控制灌浆浆质量、提提高灌浆经经济效益的的重要因素素。确定灌灌浆压力的的原则是：：在不致破破坏基础和和坝体的前前提下，尽尽可能采用用比较高的的压力。高高压灌浆可可以使浆液液更好地压压入细小缝缝隙内，增增大浆液扩扩散半径，，析出多余余的水分，，提高灌注注材料的密密实度。GIN灌浆法5）灌浆压力力和浆液稠稠度的控制制在灌浆过程程中，合理理地控制灌灌浆压力和和浆液稠度度，是提高高灌浆质量量的重要保保证。灌灌浆浆过程中灌灌浆压力的的控制基本本上有两种种类型，即即一次升压压法和分级级升压法。。6）灌浆的结结束条件与与封孔灌浆的结束束条件，一一般用两个个指标来控控制，一个个是残余吸吸浆量，又又称最终吸吸浆量，即即灌到最后后的限定吸吸浆量；另另一个是闭闭浆时间，，即在残余余吸浆量不不变的情况况下保持设设计规定压压力的延续续时间。5.灌浆的质量量检查基岩灌浆隐隐蔽性工程程，必须加加强灌浆质质量的控制制与检查。。为此，一一方面要认认真做好灌灌浆施工的的原始记录录，严格灌灌浆施工的的工艺控制制，防止违违规操作；；另一方面面，要在一一个灌浆区区灌浆结束束以后，进进行专门性性的质量检检查，作出出科学的灌灌浆质量评评定。基岩岩灌浆的质质量检查结结果，是整整个工程验验收的重要要依据。灌浆质量检检查的方法法很多，常常用的有：：对已灌地地区，钻设设检查孔，，通过压水水试验和浆浆液注入率率试验进行行检查；通通过检查孔孔，钻取岩岩芯进行检检查，或进进行钻孔照照相和孔内内电视，观观察孔壁的的灌浆质量量；开挖平平洞、竖井井或钻设大大口径钻孔孔，检查人人员直接进进去观察检检查，并在在其中进行行抗剪强度度、弹性模模量等方面面的试验；；利用地球球物理勘探探技术，测测定基岩的的弹性模量量、弹性波波速等，对对比这些参参数在灌浆浆前后的变变化，借以以判断灌浆浆的质量和和效果。四、化学灌灌浆化学灌浆是是在水泥灌灌浆基础上上发展起来来的新型灌灌浆方法。。它是将有有机高分子子材料配制制成的浆液液灌入地基基或建筑物物的裂缝中中，经胶凝凝固化后，，达到防渗、堵漏漏、补强、、加固的目的。化学灌浆在在基岩处理理中，是作作为水泥灌灌浆辅助手手段的。它主要用于于：裂隙与与空隙细小小（0.1mm以下），颗颗粒材料不不能灌入；；对基础的的防渗或强强度有较高高要求；渗渗透水流的的速度较大大，其它灌灌浆材料不不能封堵等等情况。1.化学灌浆特特性材料分防渗堵漏和补强加固两大类。前前者有水玻玻璃、丙凝凝类、聚氨氨脂类等，，后者有环环氧树脂类类、甲凝类类等。特性：1）化学浆液液的粘度低低，有的接接近于水，，有的比水水还小。其其流动性好好，可灌性性高，可以以灌入水泥泥浆液灌不不进去的细细微裂隙中中。2）化学浆液液的聚合时时间（或称称胶凝时间间，固化、、硬化时间间）可以比比较准确地地控制，从从几秒到几几十分钟，，有利于机机动灵活地地进行施工工控制。3）化学浆液液聚合后的的聚合体，，渗透系数数很小，一一般为10-6～10-8cm/s，几乎是不不透水的，，防渗效果果好。4）有些化学学浆液聚合合体本身的的强度及粘粘结强度比比较高，可可承受高水水头。如用用于加固补补强的甲凝凝、环氧树树脂等，而而聚氨脂对对防渗与加加固都有作作用。5）化灌材料料聚合体的的稳定性和和耐久性均均较好，能能抗酸、碱碱及微生物物的侵蚀。。但一般高高分子化学学材料都存存在有老化化问题。6）化灌材料料都有一定定毒性，在在配制、施施工过程中中要十分注注意防护，，并切实防防止对环境境的污染。。2.化学灌浆施施工化学浆液为为真溶液，，不存在粒粒状灌浆材材料的沉淀淀问题，化化学灌浆都都采用纯压压式灌浆。化学灌浆的的钻孔和清清洗工艺及及技术要求求，与水泥泥灌浆基本本相同，也也遵循分序序加密的原原则进行钻钻孔灌浆。。化学灌浆的的方法，按按浆液的混混合方式区区分，有单单液法灌浆浆和双液法法灌浆。一一次配制成成的浆液或或两种浆液液组分在泵泵送灌注前前先行混合合的灌浆方方法称为单单液法。两两种浆液组组分在泵送送后才混合合的灌浆方方法称为双双液法。前前者施工相相对简单，，在工程中中使用较多多。工程实例：：三峡工程永永久船闸南南五竖井f1096断层的处理理，在运用用水泥化学学复合灌浆浆方面取得得较好的经经验。该断断层宽度5m左右，内含含软弱泥化化的角砾岩岩、碎裂花花岗岩及疏疏松软塑夹夹坚硬碎屑屑等，断层层的规模大大、性状差差，对结构构受力极为为不利。施施工中分别别采用高压压旋喷灌浆浆技术处理理松软物质质；用水泥泥灌浆充填填挤压大裂裂隙，增加加被灌岩体体的强度；；最后将化化学浆液灌灌注到细微微裂隙中，，使多裂隙隙的断层胶胶结成一个个整体，极极大提高了了其物理力力学性质。水泥灌浆采采用孔口封封闭、孔内