水利基础处理工程

第三章基础处理工程

水工建筑物的基础，按照地层的性质可分为两大类型：①岩基②软基（包括土基和沙砾石基）。一．各类型的水工建筑物对地基基础的要求

1．具有足够的强度，能够承受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．具有足够的抗渗性和耐久性，防止发生严重的渗漏和渗透破坏及地下水的侵蚀破坏。二．地基处理的方法

1．地基开挖：在地基范围内将不合设计要求的覆盖层、分化破碎有缺陷的岩层挖掉，是一种最通用可靠的处理方法

2．断层、软弱夹层、破碎带处理方法

砼塞、砼拱、截水槽、防渗墙常用

岩溶处理可用堵、铺、截、围、导、灌

3．砂砾石、软土地基处理

防渗：截水槽、打板桩、防渗墙

加固：预压、换砂、砂井、振动密实、打桩、灌浆等

第一节坝基岩石灌浆一．岩基灌浆的分类及部位

岩基灌浆按目的可分为帷幕灌浆、固结灌浆和接触灌浆。1．帷幕灌浆：①目的：减少坝基的渗流量、降低渗透压力，保证地基的渗透稳定。

②部位：布置在坝基迎水面下的基础内，形成一道连续而垂直或向上游倾斜的幕墙。

③特点：孔较深，通常要求孔深入到岩基，多采用单孔灌浆，使用的灌浆压力较大；斜幕一般比直幕效果好，但施工较复杂；

灌浆时间应在水库蓄水前完成；通常都在基础灌浆廊道内进行，廊道尺寸通常宽2～3m，高3～4m。(图3-1)2．固结灌浆：

①目的：提高和改善岩基的物理力学性能(强度和整体性)，减少开挖深度，增强防渗效果。

②部位：灌浆的范围主要根据大坝地基的地质条件、岩石破碎情况、坝型和基础岩石应力等条件而定。

③特点：孔深一般为5～8m，也有深达15～40m；孔在平面上呈网格交错布置，通常采用群孔冲洗和群孔灌浆；灌浆时间多是在基础开挖和坝基基础部位混凝土浇筑等工序间穿插进行。3．接触灌浆：

①目的：加强坝体混凝土与岸坡或地基之间的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性，同时也能增加岩基的固结强度和防渗性能

②部位：在固结灌浆部位，可结合固结灌浆进行

③特点：可通过混凝土钻孔压浆或预先在接触面上埋设灌浆盒及相应的管道系统；应安排在坝体混凝土达到稳定温度后，防止混凝土冷缩拉裂；灌浆压力通常不超过0.1～0.3MPa。二、岩基灌浆材料浆液应具备可灌性；有防渗性，强度和粘结力；流动性；稳定性水泥灌浆、水泥粘土灌浆、化学灌浆。三种材料比较：

水泥浆液最为普遍，可靠、设备和工艺简单、成本低廉的优点；

水泥粘土浆虽成本低但结石强度不高；

化学灌浆是为解决有特殊地质条件或建筑物的裂缝等采用通常的颗粒材料难以灌进，成本较高，施工复杂，工艺要求严。

二．水泥灌浆对材料的要求

1．水泥：颗粒细、稳定性好、胶结性强、结石强度高和耐久性好，标号不低于425号。水泥细度要求一般来讲水泥颗粒粒径应不大于岩石裂隙宽度的1/3～1/5，水泥浆才易于灌入。

2．掺合料：惰性材料如砂、粘土、粉煤灰用以节约水泥；活性材料如减水剂、速凝剂、缓凝剂等有助于加强浆液流动性和扩散性，提高灌浆效果。

3．水：与一般混凝土拌和用水一样。三、水泥灌浆施工1．钻孔：①钻孔机械：回转式钻机②要求：孔位、孔向、孔深应符合设计要求。孔位偏差不超过10cm，对垂直或倾角小于5度的帷幕孔其孔斜偏差不得大于规定数值；孔径上下均一，孔壁平整；帷幕钻孔方向原则上应较多地穿过裂隙和岩层层面，钻孔角度通常控制在0度～10度之间。（图3-2）2．冲洗：在灌浆以前将残存在孔底和粘滞在孔壁的岩粉铁末冲洗出孔外，并将岩层裂隙和孔洞中的充填物冲洗干净。

冲洗方法有单孔冲洗和群孔冲洗。

3．压滩水试买验：庭压水御试验厉主要辟是测枪定岩俭层的葡渗透剖特性颠，为润岩基菜灌浆茧或处抱理提塔供必余要的封依据岁。在迈一定杆压力煮之下摊，通蜘过钻深孔将到水压塌入孔扫壁四取周的泰缝隙后中，部根据千压入撒的水蜘量和兰压水躲时间尊，计挪算出跟代表废岩层玻渗透府特性鲜的技塞术参拨数q。地踢层透水群率q=Q/剪LPq——地层透水意率，Lu作/()Q——压入稿流量哗，L/摇mi节nP——试验尝压力钉，m，通栽常为意同段悔灌浆吊压力咱的70赌%～80挑%L——试验旅孔段借长度讨，m，与缓灌浆音段长召一致汇，一年般为5～6m在预闲定压世力下样，每5m鹅in测读境一次纸流量伞，当植试验蚁结果粉符合鞠下列某标准珍之一啊时即汪可结基束试孕验，絮以最罢终流洁量作等为计竖算流款量，樱标准只如下箱：①压流量台之一横大于5L矩/m组in时，猾连续碌四次害读数恶，其浅最大劣值与惧最小秆值之饰差小移于最房诚终值10牛%。②到流量圆均小表于5L拳/m写in时，爷连续异四次肚读数厚，其艘最大萝值与葬最小丙值之笼差小莫于最姐终值20治%。③以连续栏四次蹲读数闹，流址量均次小于0.颂5L知/m睬in。4．灌炎浆的泽方法塌和工同艺：①辨钻孔宾灌浆与次序页：遵昨循分按序加忌密的译原则闯。a.分序猜加密，浆软液逐共渐挤漂压密给实，星可促红进灌想浆区膏域的疯连续部性；b.逐序猪提高拣灌浆夏压力，有资利于两浆液假的扩揭散和小提高斗浆液唇的密所实性椅；c.通过己后灌永序孔斩和单肺位吸望浆量般的变岩化可贸推断伪先灌难序孔轨的灌躁浆质构量和静效果踢；d.可减遍少相鞠邻孔疑串浆从现象捕，有孔利于旁施工铺。地基断灌浆设一般蜓按照鹊先固亮结后症帷幕洋顺序窜。②惹灌浆跨方法糊：按矿灌浆工时浆壮液灌醉注和丈流动互的特然点，感分纯压冒式和循环艘式。按钻服孔灌毅浆顺拥序，纱分全去孔一镰次灌咽浆和刻分段园灌浆丢。③灌浆虏压力：通厘常指妻作用齿在灌漫浆段墨中部功的压涉力，泄是灌棵浆施太工中露的重涨要控寄制参富数，根在不骆致破枯坏岩伴基稳狂定和凡坝体铁安全打的前曾提下跌，尽淋可能棕采用继比较阵高的炊压力旱。一般有认为剑帷幕总灌浆冰表层宫孔段球的灌师浆压饼力不挪宜小拼于1～1.领5倍帷扒幕的它工作腥水头跨，底低部则不以2～3倍工剩作水煎头为暗宜；券固结愉灌浆牛的压号力，隙浅孔狼无压静重时跪，可吸采用0.胁2～0.踏5M父Pa，有敏压重偷时，缴可采赠用0.园3～0.音7M涝Pa，深剥孔固安结灌充浆可碌参照狗帷幕趟灌浆研确定损。④灌浆宽压力拔和吸近浆率淘的控捐制及稍浆液洗稠度春的变晨换：a．以灌础浆压严力为惑主的锁控制适用机于透贡水性房诚不大娱，裂冬隙不香太发曾育，左岩层纺比较秆坚硬扔完整嫂、使资用的抗灌浆虑压力衣不高侧的地逐层。优点辈：使匹细小定的裂躲缝得趴到充买分的冷灌注赢，有交利于壁提高打灌浆协质量裁。缺点聪：可比能造哭成浆直液扩妻散太汗远，锡在缓毅倾角尸地质语软弱棒面时梢，易夜引起侧岩层著抬动称。可结鹿合吸胸浆率去和浆滨液稠已度一摊起考欲虑。防当吸艇浆较欲小时踩应灌口稀浆柿，尽世快升艳到规芬定的放最大顽灌浆府压力上；当葱吸浆花率较杆大时铅，应渔灌浓货浆，脾并逐级渐升陪压。b．以吸朵浆率胶为主移的控蚀制适用以岩层疑破碎命，透餐水性睬较大援或使饰用的叫灌浆惑压力遇较高尾时。优点扰：可飘以减啦少浆旷液的倡流失段，不茅易引译起岩摊层的垃抬动线，不洋需使遗用大样排浆补量的般灌浆夕泵。缺点扛：影桶响细冲小裂耳缝的六灌注对效果肿，增耐加钻俩孔数师量。在灌撒浆过披程中趁对吸导浆率哗大小档的控泛制，各主要锡视地黄质结巷构而贵定。渣对具碧有缓青倾角捧裂缝马和软其弱面长的岩扣层，荷一般膊可控波制在5L伞/（mi扯n.列m）左风右。侍若吸堆浆率摊大于好规定软值，森就降恼低压授力，导以控双制吸秩浆率求不超肢过规同定值慢。c．浆液然稠度晌变换岩基垦灌浆煌中的签浆液授稠即役水灰眉比有8∶冰1、5∶列1、3∶户1、2∶尾1、1.愉5∶起1、1∶榨1、0.误8∶野1、0.粮6∶架1、0.汪5∶搂1。灌浆为过程义中，鸟必须态根据如灌浆宋压力炕或吸腾浆率坑的变掌化，见适时斯调整丘浆液司稠度验。浆液普稠度卸的变演换遵捡循由暖稀到旺浓的涌原则。当匹灌浆蜂压力插保持粘不变凝，吸跳浆率并均匀盐减少认时；金或吸扶浆率难不变顿，压挽力均犯匀升隔高时故，不墓得改妖变水捕灰比缺。采抹用限触量法恩控制摆时一蔬般当槐某一扶级水她灰比致浆液绍的灌尾入量适已超晒过限咳量，页而灌以浆压婆力或黎吸浆票率均菜无改棒变或哨改变滤不明组显时猴，应傍加浓锡一级喘水灰椒比。⑤灌由浆结烘束条侨件和刷封孔a．结势束标筋准：数一般用两胁个指纳标控那制，一舌个是粮残余巾吸浆贝量即浴灌到刚最后栋的限选定吸腥浆量膊；一烤个是茫闭浆殃时间扎即在饥残余连吸浆域量的故情况佛下保猎持设姑计规瞒定压厕力的点延续配时间溉。士国内洋帷幕蝇灌浆禽工程粉中，把大多腰规定眉在设容计规亏定压渡力之裹下，谷灌浆勺孔段靠的单田位吸吗浆小偏于0.带4L墓/m片in时，四延续30～60询mi略n，就羡可结脸束；米固结泽灌浆型的结词束标言准是警单位齿吸浆要量小缓于0.汽4L赶/m燃in时，状延续波时间30盾mi释n。b．封堪孔：付灌浆修结束茄后，惊随即息将灌唤浆孔精清理巨干净秆用水倍泥砂蚊浆填厘实。⑥质厕量检背查钻检裕查孔急，通属过压贯水试漂验和唇浆液逆注入翼率检丈查通过勿检查幻玉孔，湾钻芯扑检查嘉，或乒钻孔号照相嗓、摄辅像，区观察自质量开挖救平洞宵、竖栋井或蚂大口貌径钻兆孔，雅让人晶进入艇检查凝，并绍可直复接进酬行抗抬剪强寸度、贴模量降等试片验地球船物探秤方法唱，静违（动示）力鸽触探郊，瑞雹利波击等四、陵化学突灌浆将有仗机高益分子张材料弃配制串成的易浆液恋灌入岁地基缎或建茶筑物检裂缝煮中，天经胶督凝固窜化后巴，达子到防潜渗、哀堵漏箩、补靠强、隔加固抵的目悼的。堵漏猎类：水唇玻璃险，聚舞氨酯咽类等锡；补强获类：环踪蝶氧树至脂类土，甲下凝类叮等。第二右节茫砂供砾石同地层脸灌浆砂砾壶石地集层具画有结征构松沸散，炎空隙撞率大销，渗衰透性首强的自特点慎。采用乳固结敞灌浆拨或帷周幕灌器浆筒。一、旺砂砾仓石地离基的怕可灌朴性砂砾动石地添基的递可灌表性是道指砂内砾石炕地层躺能否玩接受捕灌浆李材料巨灌入液的一控种特默性。隔它是箩决定录灌浆六效果瘦的先欣决条仅件。1.可灌比性决贝定因伸素主要策决定旋于地层秆的颗必粒级竟配、灌浆凶材料翠的细胞度、灌浆托压力偿和灌熄浆工佛艺等因辰素。2.可灌械性衡映量参胁数在工膀程实用践中,常以板可灌尿比来骑进行抽衡量.M=D15乓/d85式中M-可灌犹比;M越大佩，可敌灌性舟越好惩。D15咱-砂砾估石地喷层颗相粒级驶配曲舒线上敢含量刑为15宋%的粒四径，mm；d85恳-灌浆船材料缩慧颗粒荷级配确曲线赶上含镜量为85非%的粒绪径，mm；二、扇灌浆芬材料垫：以水饺泥粘慕土浆肠为宜煌。三、馆钻灌眼方法匆：打管字灌浆伴（贞图3-叛10）自下撇而上秧，简沃单，棋防渗宫性能念较差招，多圣用于最临时求工程挤（围墨堰）闯。套管嘉灌浆边钻蕉孔，确边跟银套管灵，自撒下而纱上，六不会庆产生送坍孔俊埋钻盖问题招，但艇易产观生地盈表冒幕浆。循环女钻灌伯（图3-正11）自上繁而下舌，钻李一段指灌一摔段，妹钻杆吊兼作记灌浆热管。革应封舟闭孔雨口，焰防止技地面抗抬动军和地个表冒章浆。预埋毙花管迟灌浆励（夫图3-戚12）钻机蚊钻孔岂，跟姐套管林，套嚷管内狗安设爬花管计，花议管与尸套管杀间灌鸭注填谅料，双边拔奶套管光边灌雄注，犹形成蝴强度胜后，铅再花炕管注领浆。可重如复灌弦浆，突确保斯质量灿，但菌管材永耗用塌多。第三占节曲防渗羊墙施竭工一梅防渗河墙防渗喷墙是魄修建照在挡掘水建地筑物珍和透玻水地伪层中帝防止君渗透途的地嘉下连露续墙勺。作用您：1.控制鲜闸、今坝基板础、场土石蓄围堰登及其厉基础宵渗流肆；2.防止励泄水属建筑劳物下督游基法础的苦冲刷3.水工摸建筑筹物基退础的聪承重4.加固管病害垄的土怠石坝露及堤蜜防工踏程5.地下绸水库数的修毯筑等二誓防渗灶墙的陷基本恳型式防渗隔墙的篮基本脖型式腾是槽稻孔型波。它痛是由数一段烤段槽欺孔套膛接而怠成的舍地下济墙。尊先施职工的炊槽孔陈称一雾期槽帽孔,后施田工的射称二瞎期槽兔孔。三散防渗省墙的姜材料1.刚性舍材料(1续)普通惜混凝墙土。(2依)粘土园混凝血土。(3捞)掺粉宪煤灰浊混凝留土。2.柔性着材料(1染)塑性箱混凝递土（隐粘土/膨润齐土）师。(2蹈)凝灰奇浆。(3蹦)固化谢灰浆考。四捐防渗欠墙的搜施工1.造孔放准备(1禁)必须闷根据樱防渗候墙的补设计教要求霸和槽碧孔长少度的涂划分,作好趋槽孔扯的测亭量定图位工斩作,并在拌此基视础上,设置彻导向赵槽。(2托)导向此槽安淡置好督后,在槽谅侧铺侍设造亩孔钻因机的肿轨道,安装展钻机,修筑混运输裹道路,架设路动力锁和照炕明线赔路以筐及供政水供云浆管捷道,做好底排水幅、排瘦浆系京统。(3用)向槽科内充居满泥睁浆,保持秧泥浆鼻面在恩槽顶耻以下30斯-5餐0c谷m。2.泥浆范和泥扑浆系卵统为了恢确保择防渗壳墙的德施工侦质量,在造何孔成玻墙的外过程搜中必袋须维碗持槽艳孔孔栽壁的垄稳定傅。工巷程中短常用膛泥浆筒护壁纲来解分决这拌个问迷题，鞋泥浆身除了固壁败作用外,在造绒孔过唤程中,尚有悬浮拐岩屑和冷却植润滑节钻头的作吵用;成墙杨以后,渗入惊孔壁修的泥质浆和耳胶结奸在孔艺壁的猫泥皮,还有防渗额作用。3.造孔遍成槽(1孤)钻劈椒法，分适用唤于砂叼砾石炮地层(2裂)钻抓李法，婆适用猛于松丑散软残弱地傍层(3稳)分层特钻进盼法(4邮)铣削切法4.混凝杜土浇近筑防渗当墙的辰混凝孔土浇沉筑和络一般削的混瓶凝土涛浇筑氧不同,是在才泥浆躬液面哑下进处行的桶。必朋须：（1）不尊允许克形成撤泥浆烈夹层叔；（2）确塔保混勒凝土衣与基竭础以恩及一沟、二括期混优凝土论之间磨的结铃合（材施工灾缝）学；（3）连糠续浇示筑、违一气耐呵成柏。泥浆裳下浇舞筑混坊凝土抚常用糟直升封导管赢法（红图3-陷18）。确保咸导管嫁底端约始终满埋在技混凝姐土和喝砂浆醋里面桥。五、兄质量钉检查戴：槽智孔检甲查、膛清孔城检查醋、混娱凝土柏质量肚检查袍、墙款体质拥量检硬测。第四蹈节虫高压叶喷射渡灌浆陆施工一、认高压韵（10膜-3羽0M光Pa）喷狼射灌典浆作辅用冲切然掺搅其作用升扬院置换悉作用挤压烈渗透钱作用位移久握裹朱作用二、数高压裙喷射看凝结协体三、铃高压衬喷射凉灌浆贼施工晕方法盗：单拆管、分双管由、三麦管和多拴管法应。四、性施工保程序颜与工荒艺：海造孔电、下突喷射根管、筒喷射病提升喂、成浸桩（慰墙）没。单管浆液双管内浆外气三管气水浆向家塔坝上名游围姻堰防套渗墙娘壮观和的施河工场帅景帷幕宜灌浆支施工明现场非（分术序加段密施躬工法桐）高压困旋喷激桩施须工高喷鱼防渗脏墙在虏深厚帆覆盖奸层施呆工第五蹦节眼软土导地基派处理踪蝶方法1、软予土地突基的首工程肢问题德及解本决途驱径含水良量大些于液巧限、拿孔隙临比大漠于1.腔0的粘匪性土要及标拌准贯粱入击蛛数小驳于4的砂棋性土需地基否通称靠软基已。软土渗的物方理力酸学特习性天然店孔隙遥比大预：e>1天然吧含水徐量高禁：w≥wl压缩谷系数策高渗透烘系数禾小抗剪肌强度之低灵敏潜度高具有滔明显庭的流展变性软土添地基讯问题暴及处工理方烤法2、欢在软搭基上研建筑古工程邻的主六要问怎题是坑地基慕的强颜度低功，地壮基承陶载力础低，患引起绩建筑升物下凳陷量写大，善建筑创物易劝失稳牺。必摆须进园行处浇理，在建筑们物结缎构方面呼采取节的措漏施采用室轻质妨材料懂；采捕用轻挪型结傲构；棕采用足深基逃础结滔构。在地基哄处理扁方面采取珠的措泉施：夯实舟法及眨碾压顿法换土窃垫层苍法排水理固结舱预压置法挤密乳法和竿振冲饱法强夯吨法深层组搅拌去法高压悉喷射沈注浆贿法夯实机法及团碾压氧法通过棉夯锤蜡或机遗械，懂夯击境或碾缺压填爷土、辱疏松头土层办，使劲其孔隙补体积歼减少鸦、密各实程飞度提饮高，这栽种作伸用称之为压实。压实饥能降绩低土胸的压拆缩性梳、提自高其咸抗剪妨强度夏、减愈弱土晃的透东水性岸，使浮经过饺处理扭的表评层弱某土成伸为能蜘承担立较大镜荷载半的地袜基持饺力层所。换土抢垫层爪法当建夸筑物剩基础州下的刑持力摔层比槽较软搏弱、羞不能粗满足毫上部还荷载蓄对地盒基的猪要求但时，至常采枣用换土搬垫层砌法来处倚理软针弱土名地基召，即纠将基两础下苗一定给深度艳内的菠土层矛挖去崇，然制后回约填以炕强度寇较高兔的砂钟、碎壤石或惭灰土便等，窗并夯妈至密跌实。换土诱垫层砍按其爱回填返的材豆料可杯分为不砂垫旬层、怕碎石熔垫层延、灰骗土垫知层等让。砂垫辩层的论主要下作用耍：1.提高胃浅基顺础下也地基寸的承钞载力个；2.减少崇沉降颠量；3.加速梢基底葛下软挎弱土准层的户排水亩固结汇；4.防止应冻胀杠；5.消除蛋膨胀拍土的封胀缩糖作用酿。换土斤垫层椅法碎石市垫层姻施工排水宿固结忽预压喝法排水变固结赚预压念法是利痒用地堤基土贵排水沉固结蚁的原跪理，希通过童施加滴预压套荷载匪，并孩增设胸各种宜排水负条件赴（砂融井、乖塑料梅排水究板、秘排水识垫层良等排艳水体筹），佳以加眨速饱烘和软醒粘土众固结肿发展孙的一亭种软钩土地缘瑞基处松理方处法。根据名固结殃理论年，粘性撑土固吵结所矛需时胁间与金排水南距离丧的平租方成熔正比。因排此，努为了订加速羞土层屑的固疯结，网最有邀效的伐方法梳是增孔加土府层的产排水前途径婆，缩招短排汪水距多离。（1）堆膝载预泻压法（2）塑予料排鉴水板仗堆载匙预压贺法（3）真恭空预任压法真空苦预压期处理已软基真空谷预压忌处理秋软基塑料撤排水暑板施愿工（1）塑料家排水壤板施序工（2）挤密还法和爪振冲轨法在砂伍土中呀，通括过机蹈械振傅动挤累压或蔬加水呆振动艰可以删使土收密实捐。挤哥密法存和振妥冲法屈就是飘利用光这个污原理谈发展军起来惭的两农种地凤基加尖固方附法。挤密书法的匙加固川机理违主要辆靠桩咐管打愿入地乎基中列，对颂土产煎生横循向挤嚷密作制用，蚁在一浅定挤事密功虽能作智用下键，土盯粒彼蛋此移陪动，逝小颗素粒填哑入大征颗