水库大坝基础处理帷幕灌浆技术讲义

石门水库大坝基础处理

帷幕灌浆施工技术38团石门水库项目部水工技术课件：

徐钧华2014年11月

日自我介绍姓名：徐钧华学校：哈尔滨建筑大学（函授）专业：水工、民房建筑工作岗位：总工程师工作经历：18年水利水电工程技术管理项目经历：浙江省丽水市万顺建筑工程有限公司、陕西省镇坪县鸿源水电开发有限公司、陕西镇坪县桂花水能开发有限公司、陕西省旬阳县水利局防洪工程指挥部、课堂纪律上课时不准吸烟、讲话，不能在下面做小动作或窃窃私语，严禁大声喧哗，饮酒者不得进入教室上课；上课均应按座次表就座，不经讲师允许，不得随意换座位；上课期间不能在培训教室接打电话，请将手机等设备调制静音或震动状态，不准随意离席走动，如特殊原因需离开教室，应争得讲师同意；保持课堂秩序，注意听讲，认真做好学习笔记，按照讲师要求积极练习。

石门水库大坝平面布置图利用本人大坝施工管理前例来说明

大坝的结构和使用功能今天讲课内容大坝帷幕灌浆施工技术上课开始帷幕灌浆施工一.钻孔二.钻孔冲洗三.压水试验四.灌浆五.灌浆的质量检查一.钻孔钻孔质量和灌浆效果紧密相关，钻孔进度是控制灌浆工程进度的重要因素，其质量必须符合灌浆技术规范中的规定。1.钻孔方法

帷幕灌浆孔比较深，一般多采用回转式钻机钻进。石门水水库惟惟幕灌灌浆布布置及及基础础防渗渗解说说左坝段段惟幕幕灌浆浆布置置情况况解说说大坝左左岸惟惟幕灌灌浆布布置情情况解解说2.钻孔方方向帷幕灌灌浆：：一般般在工工程上上仍以以布设设铅直孔孔为多。。帷幕灌灌浆孔孔一定定要严严格按按照规规定的的钻孔孔方向向钻进进，并并应采采取一一切措措施保保证全全孔方方向正正确。2.钻孔方方向垂直或或顶角角小于于5°的帷幕幕灌浆浆孔，，其孔孔底的的偏差差值不不得大大于规规定。。孔深大大于60m时，孔孔底最最大允允许偏偏差值值应根根据工工程实实际情情况并并考虑虑帷幕幕的排排数具具体确确定，，一般般不宜宜大于于孔距距。顶角大大于5°的斜孔孔，孔孔底最最大允允许偏偏差值值可根根据实实际情情况按按钻孔孔孔底底最大大允许许偏差差值规规定适适当放放宽，，方位位角偏偏差值值不宜宜大于于5°。孔深2030405060最大允许偏差0.250.500.801.151.50二.钻孔冲洗灌浆孔(段)在灌浆前应应进行钻孔孔冲洗，孔孔内沉积厚厚度不得超超过20cm。帷幕灌浆浆孔(段)在灌浆前前宜采用用压力水水进行裂裂隙冲洗洗，直至至回水清清净时止止。冲洗洗压力可可为灌浆浆压力的的80%，该值若若大于lMPa时，采用用lMPa。1.洗孔洗孔的目目的：将残存存在孔底底岩粉和和粘附在在孔壁上上的岩粉粉、铁砂砂碎屑等等杂质冲冲出孔外外，以免免堵塞裂裂隙的通通道口而而影响灌灌浆质量量。钻孔孔钻到预预定的段段深并取取出岩芯芯后，将将钻具下下到孔底底，用大大流量水水进行冲冲洗，直直至回水水变清，，孔内残残存杂质质沉淀厚厚度不超超过10～20cm时，结束束洗孔。。2.冲洗冲洗的目目的：用压力力水将岩石裂隙隙或空洞洞中所充填填的松软软、风化化的泥质质充填物物冲出孔孔外，或或是将充充填物推推移到需需要灌浆浆处理的的范围外外，这样样裂隙被被冲洗干干净后，，利于浆浆液流进进裂隙并并与裂隙隙接触面面胶结，，起到防防渗和固固结作用用。使用压力力水冲洗洗时，在在钻孔内内一定深深度需要要放置灌浆浆塞。2.冲洗（1）方式单孔冲洗洗：仅能冲冲净钻孔孔本身和和钻孔周周围较小小范围内内裂隙中中的填充充物，因因此，此此法适用用于较完完整的、、裂隙发发育程度度较轻、、充填物物情况不不严重的的岩层。。群孔冲洗洗：把两个个以上的的孔组成成一组进进行冲洗洗，可以以把组内内各钻孔孔之间岩岩石裂隙隙中的充充填物清清除出孔孔外。2.冲洗（2）应用帷幕灌浆浆的冲洗洗方法：：一般均均为单孔冲洗洗，只有在在个别情情况下，，少数灌灌浆孔为为了某种种特殊目目的才进进行群孔孔冲洗。。①高压冲洗洗整个过程程在大的的压力下下进行，，以便将将裂隙中中的充填填物向远远处推移移或压实实，但要要防止岩岩层抬动动变形。。②高压脉动冲洗洗首先用高压冲冲洗，压力为为灌浆压力的的80～100%，连续冲洗5～10min后，将孔口压压力迅速降到到零，形成反反向脉冲流，，将裂隙中的的碎屑带出，，回水呈浑浊浊色。当回水水变清后，升升压用高压冲冲洗，如此一一升一降，反反复冲洗，直直至回水洁净净后，延续10～20min为止。。③扬水冲冲洗将管子子下到到孔底底、上上接风风管，，通入入压缩缩空气气，使使内的的水和和空气气混合合，由由于混混合水水体的的比重重轻，，将孔孔内的的水向向上喷喷出孔孔外，，孔内内的碎碎屑随随之喷喷出孔孔外。。三.灌浆施施工阶阶段进进行的的压水水试验验目的：：测定围岩吸水性，，核定围岩的渗透透性。为灌浆时选选取泵量，泵压及及浆液浓度或配方方提供依据，同时时冲洗钻孔，检查查止浆塞和灌浆管管路情况，并且通通过灌浆前后压水水试验的对比来检检验灌浆效果。三.灌浆施工阶段进行行的压水试验帷幕灌浆施工中，首先在先先导孔内需自上而下分段做压水试验。。除先导孔外，其其他灌浆孔每一灌灌浆段在灌浆前宜宜做简易压水试验验。先导孔：每一单元元最先施工的灌浆浆孔，其作用是用用于核对或补充水水文地质资料和帷帷幕设计是否合理理，指导后续施工工。四.灌浆1.灌浆施工次序划分分的原则2.灌浆孔的施工顺序序3.灌浆的施工方法4.灌浆压力5.浆液浓度和配合比比6.灌浆结束与封孔1.灌浆施工次序划分分的原则逐序缩小孔距，即即钻孔逐渐加密这样浆液逐渐挤密密压实，可以促进进灌浆帷幕的连续续性；能够逐序升高灌浆浆压力，有利于浆浆浓的扩散和提高高浆液结石的密实实性；根据各次序孔的单单位注入量和单位位吸水量的分析，，可起到反映灌浆浆情况和灌浆质量量的作用，为增、、减灌浆孔提供依依据；减少邻孔串浆现象象，有利于施工。。灌浆孔的施工顺序大坝的岩石基础帷帷幕灌浆通常是由由一排孔、二排孔、三排孔所构成，多于三排排孔的比较少。①单排孔施工次序常分为三三个次序例如：最终孔距为为2m时，则第一次序孔孔孔距为8m，第二次序孔的孔孔距缩小为4m，第三次序孔的孔孔距再缩小为2m。本大坝防渗墙的惟惟幕灌浆布孔②两排孔先钻灌下游排，后后钻灌上游排③三排或多排孔先钻灌下游排，再再钻灌上游排，最最后钻灌中间排3.灌浆的施工方法（1）基岩灌浆方式：：循环式和纯压式式帷幕灌浆应优先采用循环式；（2）灌浆方法：灌浆方法的选定主主要根据地质条件件，灌浆孔的深度度，灌浆的目的等等而定，一般分为为两大类：全孔一次灌浆和全孔分段灌浆。大坝灌浆平洞的布布置大坝左岸灌浆平洞洞的布置①全孔一次灌浆全孔一次灌浆：把全孔作为一段段来进行灌浆。一一般在孔深不超过6m的浅孔、地质条件良好、、岩石完整、渗漏漏较小的情况下，，无其它特殊要求求，可考虑全孔一一次灌浆、孔径也也可以尽量减小。。②全孔分段灌浆如果灌浆孔比较深深，为了保证灌浆浆质量，需要将全全孔分为若干段进进行灌浆。自上而下分段灌浆浆自下而上分段灌浆浆综合分段灌浆小孔径钻孔、孔口口封闭、无栓塞、、自上而下分段灌灌浆a.自上而下分段灌浆浆灌注孔口段：灌浆浆塞卡塞在孔口。。灌注孔口段以下各各段时：需将灌浆浆塞下入孔内，卡卡塞在该灌浆段顶顶部以上靠近顶部部的位置。若卡塞不住，只能能将灌浆塞上移，，而不能下放，以免灌浆塞放在在了该灌浆段顶部部以下的位置处，，发生漏灌情况。。适宜在岩石破碎、孔壁不不稳固、孔径不均均匀、竖向节理、、裂隙发育、渗漏漏情况严重的情况下采用。b.自下而上分段灌浆浆将钻孔一次钻到全全孔深，而后在孔孔内下入灌浆塞，，自下而上逐段灌灌浆。适合于在岩岩石坚硬完完整，裂隙隙不很发育育，渗透性性不大的岩岩石中进行行灌浆。c.综合分段灌灌浆法这种灌浆方方法是将自自上而下与与自下而上上两种方法法结合起来来的一种施施工方法，，适合与在在深的帷幕幕孔中进行行灌浆时采采用。它将钻孔全全深分成几几个综合段段，每个综综合段中又又分成几个个灌浆段。。从全孔的灌灌浆情况看看，以综合合段为单位位计，则表表现是自上上而下。从每个综合合段内的灌灌浆段看，，又是自下下而上大坝心墙砼砼、过渡层层和心墙基基座的连接接4.灌浆压力灌浆压力是是保证和控控制灌浆质质量提高灌灌浆经济效效益的一个个非常重要要的因素。。但是如何能能正确地选选定灌浆压压力，确非非易事。（1）灌浆压力力的选用由于浆液的的扩散能力力与灌浆压压力的大小小密切相关关，采用较高的灌浆浆压力，可可以减少钻钻孔数，且且有助于提提高可灌性性，使强度度和不透水水性等得到到改善。当孔隙被某某些软弱材材料充填时时，较高灌灌浆压力能能在充填物物中造成劈劈裂灌注，，提高灌浆浆效果。（1）灌浆压力力的选用6.0~10MPa的高压灌浆浆在采用提提高灌浆压压力措施和和浇筑砼盖盖板处理后后，在一些些大型水利利工程中应应用较广。。但是，当灌浆压力力超过地层层的压重和和强度而没没采取相应应措施时，，将有可能能导致地基基及其上部部结构的破破坏。（1）灌浆压力力的选用一般情况下下，以不使使地层结构构破坏或发发生局部的的和少量的的破坏，作作为确定地地基允许灌灌浆压力的的基本原则。灌浆压力宜通通过灌浆试验验确定，也可可通过公式或或经验先行拟拟定，而后在在灌浆施工过过程中调整确确定灌浆试验时，，一般将压力力升到一定数数值而注浆量量突然增大时时的这一压力力作为确定灌灌浆压力的依据（即临界压力力）。（2）灌浆过程中中灌浆压力的的控制灌浆压力的控控制应当结合合受灌岩石的的地质条件和和渗透性，灌灌浆时的吸浆浆量，以及对对浆液稠度的的变换等一般般考虑。一般情况下：：当吸浆量较小小时，可以尽尽快达到规定定的灌浆压力力在吸浆量较大大时，则可较较缓慢地升到到规定的灌浆浆压力灌浆压力控制制通常分为““一次升压法”和“分级升压法”①一次升压法灌浆开始将压力尽尽快地升高到规定定的压力，使整个个灌浆过程尽量是是在规定的压力下下进行。适用：透水性不大、裂裂隙不甚发育的较较坚硬、完整岩石石注意：对吸浆量有有一定限制，否则则对于较宽大的裂裂缝有可能导致浆浆液流串过远，造造成浪费。同时对对控制岩层抬动也也不利。②分级升压法在规定的压力下，，吸浆量超过了一定定限制，例如30L/min或40L/min，则需采用“分级级升压法”。将压压力分为几个阶段段，逐级升高到规规定的压力。适用：基础岩石透水严严重，吸浆量大的的情况。②分级升压法施加方法先使用最低一级的的压力进行灌浆，，当吸浆量减少到到一定限度（称为为下限）例如30L/min，则将压力升高一一级，此时吸浆量量将会增加。当吸吸浆量又减少到30L/min时，再将压力升高高一级。如此下去去，直至升高到规规定的压力，并在在规定的压力下，，灌到符合灌浆结结束标准时停止。。分级一般以两三个阶段为好。5.浆液浓度与配合比比灌浆压力和吸浆率是灌浆施工中相互互关联的两个重要要参数，其中一个个发生变化，就将将引起另一个随着着变化而浆液浓度却又与吸浆率有密切关系。为此，对灌浆施工工所用浆液的配比比和灌浆过程中浆浆液浓度的变换，，也需很好地研究究，他们也是保证证灌浆质量，提高高经济效益的重要要因素之一。（1）浆液的配合比浆液的配合比指组成浆液的水和干料的比例。浆液中水与干料的的比值越大，表示示浆液越稀，反之之则浆液越浓。这种浆液的浓稀程程度，称之为浆液的浓度。（2）浆液浓度的分级级水泥粘土浆由于材料品种、性性能以及对防渗要要求的不同，材料料的混合比例也不不同，正确的材料料配比应通过试验验来确定。（3）浆液浓度度使用的两两种方式①由稀浆开始始，逐级变变浓，直至至达到结束束标准时，，以所变至至的那一级级浆液浓度度结束。（（最常用））先灌稀浆的的目的是稀浆的流流动性能好好，宽窄裂裂隙和大小小空洞均能能进浆，优先将细缝缝、小洞灌灌好、填实实。而后将浆浆液变浓，，使中等或或较大的裂裂隙、空洞洞随后也得得到良好的的充填。一般情况下下，如果灌浆段细小小裂隙较多多时，稀浆浆灌注的历历时应长一一些，就是多灌灌一些稀的的浆液，反反之，如果果灌浆段宽大大裂隙较多多时，应较快地地换成较浓浓的浆液，，使浓浆灌注历历时长一些些。（3）浆液浓度度使用的两两种方式②由稀浆开始始，逐级变变浓，当单单位吸浆量量减少到某某规定数值值时，再将将浆液变稀稀，直灌至至达到结束束标准时，，用稀浆结束。（50年代有的工程曾