第3章-基础处理工程.ppt

1、第三章 基础处理工程,第三章 基础处理工程,学习本章的意义： 根据水利水电建设经验，由于地基基础方面的原因引起水工建筑物失事占相当大的比例（近40），必须十分重视地基处理，做好基础工程，以确保水工建筑物的安全运行。通过本章学习，掌握水利水电工程地基处理的施工方法。,第三章 基础处理工程,本章的内容： 水工建筑物对地基基础的要求 岩基灌浆的分类、以水泥灌浆为重点介绍灌浆施工的问题 砂砾地基灌浆 防渗墙的施工方法 高压喷射灌浆施工的施工方法。,第三章 基础处理工程,本章的内容： 水工建筑物对地基基础的要求 岩基灌浆的分类、以水泥灌浆为重点介绍灌浆施工的问题 砂砾地基灌浆 防渗墙的施工方法 高压喷射

2、灌浆施工的施工方法。,第三章 基础处理工程,水工建筑物的地基，按地层的性质可分为： 岩基 软基：包括土基和砂砾石地基。 基础处理：根据建筑物对地基的要求，采用特定的技术手段来减少或消除地基的天然缺陷，改善和提高地基的物理力学性能，使地基具有足够的强度、整体性、抗渗性及稳定性，以保证工程的安全和正常运行。,第三章 基础处理工程,水工建筑物对地基基础的基本要求： 具有足够的强度，能够承担上部结构传递的应力。 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 具有足够的抗渗性，以免发生严重的渗漏和渗透破坏。 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。,Kiss,由于沉降相互影响，

3、两栋相邻的建筑物上部接触,9,岩基开挖,开挖处理是岩基处理中最普遍也最可靠的一种处理方法。 开挖处理 定义：在地基范围内开挖土石方，将不合设计要求的覆盖层、风化破碎有缺陷的岩层挖掉，使坝体修建在完整坚实的岩体上。,心墙基础开挖,作好开挖前的准备工作： 熟悉基本资料：详细分析坝址区的工程地质和水文地质资料，了解岩性，掌握各种地质缺陷的分布及发育情况； 明确水工建筑物设计对地基的具体要求； 熟知工程的施工条件和施工技术水平及装备力量； 与业主、地质、设计、监理等人员共同研究，确定适宜的地基开挖范围、深度和形态；,开挖处理注意的问题 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。

4、 排除地表水、修排水沟、布置好集水排水系统 合理安排开挖程序，保证施工安全。 原则：自上而下分层开挖、先岸坡后河槽。 在临近设计开挖线处，应预 留一定厚度的保护层。 通盘规划运输线路，组织好 出渣运输工作。 原则：运输距离最小 或运输费用最小,正确选择开挖方法，保证坝基开挖质量。 岩基开挖的主要方法：钻孔爆破，分层开挖。 岩基开挖的轮廓应符合设计要求，防止欠挖，控制超挖。 保护层的厚度及开挖。（具体见P.68) 坝基形态控制。,图 坝基开挖形态 （a）锯齿形； （b）台阶形 1原基岩面；2基岩开挖面,合理组织弃碴的堆放，充分利用开挖的土石方。 意义：减少弃碴占地，节约建设资金。 例如：（1）利

5、用弃碴修筑土石副坝或围堰，填塘补坑开辟施工场地；（2）将合格的砂石料加工成混凝土骨料或修筑堆砌工程等。 进行土石方平衡： 将整个工程的土石方开挖量和土石方堆筑量进行全面规划，综合平衡，做到开挖和利用相结合，就近利用有效开挖量。,第一节 坝基岩石灌浆,第一节 坝基岩石灌浆,目的： 提高岩基强度与整体性，改善岩基的抗渗性。 定义： 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。,第一节 坝基岩石灌浆,基岩灌浆的分类 灌浆的材料 水泥灌浆的施工 化学灌浆,基岩灌浆的分类,按目的不同，可分为固结灌浆

6、、帷幕灌浆和接触灌浆。,按灌注材料不同，可分为水泥灌浆、水泥粘土灌浆和化学灌浆。,帏幕灌浆,定义： 布置在靠近上游迎水面的坝基内，形成一道连续的防渗幕墙。 目的： 减少坝基的渗流量 降低坝底渗透压力 保证基础的渗透稳定。 灌浆方法： 单孔灌浆 施工时间： 安排在水库蓄水前完成。,灌浆廊道,固结灌浆,固结灌浆,目的：提高基岩的整体性与强度，并降低基础的透水性。 灌浆部位： 基岩地质条件较好，布置在坝基上、下游应力较大的部位; 地质条件差而坝体较高，对坝基进行全面的固结灌浆，甚至在坝基以外上下游一定范围内也要进行固结灌浆。 灌浆方法：群孔冲洗和群孔灌浆。 施工时间：先固结灌浆后帏幕灌浆。,接触灌浆

7、,接触灌浆,目的：加强坝体混凝土与坝基或岸肩之间的结合力，提高坝体的抗滑稳定性。 灌浆方法：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。 施工时间：安排在坝体混凝土达到稳定温度以后进行。 应用：大坝的基岩处理，水工隧洞围堰固结、衬砌回填、超前支护，混凝土大坝接缝，建（构）筑物补强、堵漏等。,第一节 坝基岩石灌浆,基岩灌浆的分类 灌浆的材料 水泥灌浆的施工 化学灌浆,灌浆的材料,岩基灌浆的浆液，一般应该满足如下要求： 浆液在受灌的岩层中应具有良好的可灌性，即在一定的压力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密实。 浆液硬化成结石后，应具有良好的防渗性能、必要的强度和粘结力。 为便

8、于施工和增大浆液的扩散范围，浆液应具有良好的流动性。 浆液应具有较好的稳定性、析水率低。,灌浆的材料,水泥灌浆 水泥粘土灌浆 化学灌浆,水泥灌浆,水泥是最普遍的岩基灌浆的浆液。 采用标号不低于C45的普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥。 水泥颗粒的细度对于灌浆的效果有较大影响。水泥颗粒越细，越能够灌入细微的裂隙中，水泥的水化作用也越完全。 帷幕灌浆，对水泥细度的要求为通过 80m 方孔筛的筛余量不大于 5% 。 对于岩体裂隙宽度小于 200 m 的地层，需使用超细水泥（平均粒径4m，比表面积8000cm2/s） 掺外加剂，如速凝剂、减 水剂、早强剂及稳定剂等。 特点：效果可靠，成本比较低廉。,水泥

9、粘土灌浆,在水泥浆液里掺入粘土、砂、粉煤灰，制成水泥粘土浆、水泥砂浆、水泥粉煤灰浆等掺和料。 目的：节省水泥、降低材料成本。 特点：成本更低，但结石强度不高。 应用：用于注入量大、对结石强度要求不高的基岩灌浆，如砂砾石地基的灌浆。,化学灌浆,适用条件：一些特殊的地质条件如断层、破碎带、细微裂隙等，采用普通水泥浆液难于达到工程要求时。 材料：以环氧树脂、聚氨脂、甲凝等高分子材料为基材制成的浆液。 特点：其材料成本较高，灌浆工艺比较复杂。 在基岩处理中，化学灌浆仅起辅助作用，一般是先进行水泥灌浆，再在其基础上进行化学灌浆，这样既可提高灌浆质量，也比较经济。 应用：还未广泛应用，只用来修补水工建筑物

10、的某些缺陷和处理地基基础的一些局部问题。,第二节 坝基岩石灌浆,基岩灌浆的分类 灌浆的材料 水泥灌浆的施工 化学灌浆,水泥灌浆的施工,（一）钻孔 （二）钻孔冲洗 （三）压水试验 （四）灌浆的方法与工艺 （五）灌浆的质量检查,（一）钻孔,钻头的选择： 帷幕灌浆的钻孔宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头，钻孔的孔径一般在 75 91mm ； 固结灌浆则可采用各式合适的钻机与钻头。,钻孔的质量对灌浆效果影响很大。,确保孔深、孔向、 孔位符合设计要求； 力求孔径上下均一，孔壁平顺； 钻进过程中产生的岩粉细屑较少 。,垂直的或顶角小于5的帷幕灌浆孔，其孔底的偏差值不得大于表31中的规定。,表31

11、钻孔孔底最大允许偏差,（二）钻孔冲洗,目的：将钻孔残存物及孔洞、裂隙中的充填物冲洗干净。 钻孔冲洗：将残存在孔底和粘滞在孔壁的岩粉、铁屑等冲洗出来； 岩层裂隙冲洗：将岩层裂隙中的充填物冲洗出孔外，以便浆液进入到腾空的空间，使浆液结石与基岩胶结成整体。,（二）钻孔冲洗,方法：采用灌浆泵将水压入孔内循环管路进行冲洗。 冲洗管插入孔内，用阻塞器将孔口堵紧，用压力水冲洗。也可采用压力水和压缩空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗。 回水澄清510min结束冲洗。,岩层裂隙的冲洗方法可分为： 单孔冲洗：岩层比较完整、裂隙比较少的地方。 高压压水冲洗 高压脉动冲洗 扬水冲洗 群孔冲洗：岩层破碎、节理裂隙比

12、较发育且在钻孔之间互相串通的地层中。,高压压水冲洗 整个冲洗过程均在高压下进行，以便将裂隙中的充填物沿着加压的方向推移和压实。 冲洗压力：采用同段灌浆压力 的 70% 80% ，但1MPa； 停止条件：回水洁净，流量稳定 20min 。 可根据冲洗试验中得出的升压、降压过程和流量的关系（图 3-4 ），来判断岩层裂隙冲洗后透水性增值情况 。,同一级压力下，降压时的流量和升压时的流量相差越大，则透水性愈大，说明冲洗效果越好。,高压脉动冲洗 用高压低压水反复变换冲洗：先用高压水冲洗，冲洗压力采用灌浆压力的 80% ，经 5 10min 以后，将孔口压力在几秒钟内突然降低到零，形成反向脉冲水流，将裂

13、隙中的碎屑带出。 当回水洁净，延续10 20min 就可结束冲洗； 压力差愈大，冲洗效果愈好。,扬水冲洗 冲洗时先将管子下到孔底部，上端接风管，通入 压缩空气。孔中水气混合以后，由于比重减轻，在地下水压力作用下，再加压缩空气的释压膨胀与返流作用，挟带着孔内的碎屑杂物喷出孔外，如果孔内水位恢复较慢，则可向孔内补水，间歇地扬水，直到将孔洗净为止。 适用于地下水位较高，地下水补给条件良好的钻孔。,群孔冲洗 将两个或两个以上的钻孔组成一个孔组，轮换地向一个孔或几个孔压进压力水或压力水混合压缩空气，从另外的孔排出污水，这样反复交替冲洗，直到各个孔出水洁净为止， 如图 3-5 所示。 适用于岩层破碎，节理

14、裂隙比较发育充分且在钻孔之间互相串通的地层中。,冲洗孔组的划分： 将裂隙互相串通的钻孔分在同一孔组内、同一孔组内钻孔的数目以35个为宜。,（三）压水试验,时间：冲洗完成并开始灌浆施工前。 目的：测定地层的渗透特性，为岩基的灌浆施工提供基本技术资料。压水试验也是检查地层灌浆实际效果的主要方法。 原理：在一定的水头压力下，通过钻孔将 水压入到孔壁四周的缝隙中，根据压入的水量和压水的时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数。,（三）压水试验,衡量指标：透水率 在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位水头压力作用下所压入的水量。可按下式计算： q = Q/(PL) 式中：q 为地层的透水率，Lu（吕容

15、），L/(min.MPa.m)； Q 为单位时间内试验孔段的注水总量，L/min； P 为作用于试验段内的全压力，MPa； L 为压 水试验段的长度（一般为5m，最长不超过 10m），m 。 透水率q和渗透系数K之间的关系： 1Lu （11.3）10-5cm/s,（三）压水试验,技术要求： 灌浆施工时的压水试验，使用的压力通常为同段灌浆压力的80%，但一般不大于 1MPa。试验时，可在预定压力之下，每隔 5min记录一次流量读数，直到流量稳定 30min-60min，取最后的流量作为计算值，再按式（ 3-1 ）计算该地层的透水率 q 。,1. 坝基灌浆前作压水试验。压水试验段长5m，不同压力水

16、头下5min的注水量列入表1-A-2。求灌浆的临界压力及在此压力时的透水率。,表1-A-2 不同压力水头下的5min吸水量,由曲线可知，当水头达30m时，注水量突然增大，故临界压力为30m水头，压力即0.3MPa。此压力时的透水率为,（三）压水试验,对于构造破碎带、裂隙密集带、岩层接触带以及岩溶洞穴等透水性较强的岩层，应根据具体情况确定试验的长度。同一试段不宜跨越透水性相差悬殊的两种岩层，这样所获得的试验资料才具有代表性。 如果地层比较单一完整，透水性又较小时，试段长度可适当延长，但不宜超过10m。 对于有岩溶泥质充填物和遇水性能恶化的地层，在灌浆前可以不进行裂隙冲洗，也不宜做压水试验。,（四

17、）灌浆的方法与工艺,钻孔灌浆的次序 注浆方式 钻灌方法 灌浆压力 灌浆的结束条件与封孔,原则：分序加密 原因：提高浆液结石的密实性，通过后灌 序孔透水率和单位吸浆量的分析，可推断先灌序孔的灌浆效果，同时还有利于减少相邻孔串浆现象。,钻孔灌浆的次序,钻孔灌浆的次序,钻灌次序：先固结、后帷幕 固结灌浆：混凝土覆盖下，混凝土达到50设计强度后进行灌浆。 两序孔：岩层比较完整、孔深5m左右的浅孔 三序孔：孔深5m以上的中深孔 帷幕灌浆：先灌下游排，再上游排，最后灌中间排；每排分序逐渐加密，一般分为三序。,两序孔：（a）、 （b）、 （d）,三序孔：（c）、 （e）,1,1,1,2,2,3,3,3,3,

18、4,4,4,4,4,图 3-6 单排帷幕孔的钻灌次序 1-第序孔；2-第序孔；3-第序孔；4-第序孔,先钻灌第序孔，然后依次 钻灌第、第序孔，如有必要再钻灌第序孔。,注浆方式,分纯压式和循环式两种。（见图37）,纯压式： 单向灌注（灌浆机钻孔） 缺点：浆液流动速度较慢，易沉淀，形成堵塞，不利浆液扩散。 适用条件：吸浆量大，有大裂隙存在，孔深不超过 12 15m 的情况。,循环式： 浆液一部分被压入岩层缝隙中，另一部分由回浆管路返回拌浆筒中 特点：浆液保持流动，减少沉淀，还可判断吸浆情况。,钻灌方法,按照同一钻孔内的钻灌的顺序，有全孔一次钻灌和分段钻灌两种方法。 全孔一次钻灌 定义：将灌浆孔一次

19、钻到全深，并沿全部孔深进行灌浆。 适用条件：孔深不超过 6m，地质条件比较良好，基岩比较完整。,钻灌方法,按照同一钻孔内的钻灌的顺序，有全孔一次钻灌和分段钻灌两种方法。 分段钻灌 自上而下分段钻灌法 自下而上分段钻灌法 综合灌浆法 孔口封闭灌浆法,自上而下分段钻灌法 施工顺序：钻一段灌一段，待凝一定时间以后， 再钻灌下一段，钻孔和灌浆交替进行，直到设计深度，如图 3-8 所示。,优点：（1）可逐段增加灌浆压力；（2）不易产生岩层抬 动和地面冒浆等现象；（3）压水试验的成果比较准确。 缺点：设备搬移频繁，影响施工进度。 适用条件：基岩岩石破碎、孔壁不稳固、竖向节理、裂隙发育、渗漏严重等情况。,自

20、下而上分段钻灌法 施工顺序：一次将孔钻到全深，然后自下而上逐段灌浆，如图 3-9 所示。,优缺点与自上而下分段钻灌法刚好相反。 适用条件：多用在岩层比较坚硬、裂隙不发育、渗透性小完整或基岩上部已有足够压重不致引起地面抬动的情况。,综合灌浆法 对于深孔灌浆，上部孔段采用自上而下法钻灌，下部孔段则用自下而上法钻灌。 原因：接近地表的岩层较破碎，愈往下愈完整。 适用条件：地质条件比较复杂而灌浆孔又深的情况。,孔口封闭灌浆法 先在孔口镶铸不小于 2m 的孔口管，以便安设孔口封 闭器；采用小孔径（d 55 60mm ）的钻孔，自上而下逐段 钻孔与灌浆；上段灌后不必待凝，进行下段钻灌，如此循环，直至终孔。

21、 优点：可以多次重复灌浆，可以使用较高的灌浆压力。 缺点：当灌注时间较长时，容易造成灌浆管被水泥浆凝住的现象；且对孔口封闭器的质量要求较高。 适用条件：灌浆压力大于3MPa的高压灌浆。,灌浆孔段的长度应根据岩层裂隙分布情况确定，每一孔段的裂隙分布应大体均匀，以便施工操作和提高灌浆质量。 一般情况下，灌浆孔段的长度多控制在56m。如果地质条件好，岩层比较完整，段长可适当放长，但也不超过10m；在岩层破碎、裂隙发育的部位，段长可取34m；而在破碎带、大裂隙等漏水严重的地段以及坝体与基岩的接触面，应单独分段进行处理。,灌浆压力,灌浆压力：是指作用在灌浆段中部的压力 ，可由下式来确定 P = P1 +

22、 P2 Pf (3-2) 式中： P 为灌浆压力， MPa ； P1 为灌浆管路中压力表的指示压力， MPa ； P 2 为计入地下水水位影响以后的浆液自重压力， 浆液密度按最大值进行计算， MPa ； Pf 为浆液在管路中流动时的压力损失， MPa， 当压力表安设在孔口进浆管上（纯压式灌浆），取“”；当压力表安设在孔口回浆管上（循环式灌浆）， 取“”。,灌浆压力,确定灌浆压力的原则：在不致破坏基础和坝体的前提下，尽可能采用较高的压力。 原因：高压灌浆可以使浆液更好地压入细小缝隙内，增大浆液扩散半径，析出多余的水分，提高灌注材料密实度。,实际施工时可根据试验确定灌浆压力。,Q：注水量 P：压力

23、,在开始阶段，Q和P大致呈直线关系，当压力上升到某一数值时，注水量突然增大，说明岩层的裂隙已被扩宽，这时的压力即为临界压力，如点pA、pB,灌浆压力临界压力,影响因素：孔深、岩层性质、有无压重以及灌浆质量要求等。 帷幕灌浆 表层孔段的灌浆压力不宜小于 1 1.5 倍帷幕的工作水头 ； 底部孔段不宜小于 23 倍工作水头 。 固结灌浆 浅孔，且无盖重时，其压力可采用0.2 0.5 MPa ； 有盖重时，可采用 0.30.7MPa。 高压灌浆：灌浆压力大于 3 4MPa 的灌浆。,灌浆压力和浆液稠度的控制,灌浆压力控制的两种基本类型： 一次升压法 分级升压法,一次升压法,灌浆开始后，一次将压力升高

24、到预定的压力，并在这个压力作用下，灌注由稀到浓的浆液。 随着浆液浓度的增加，裂隙将被逐渐充填，浆液注入率将逐渐减少，当达到结束标准时，就结束灌浆，其过程如右图所示。（图中， P 为灌浆压力； G 为浆液注入率； t 为灌浆时间 ）,适用条件：透水性不大，裂隙不甚发育，岩层比较坚硬完整的地方。,分级升压法,将整个灌浆压力分为几个阶段，逐级升压直到预定的压力。 开始时，从最低一级压力起灌，当浆液注入率减少到规定的下限时，将压力升高一级，如此逐级升压，直到在预定压力。（如右图所示）,当浆液注入率超过规定的上限时，应将压力降低一级。 分级升压法的压力分级不宜过多， 一般以三级为限。 浆液注入率的上限可

25、定为 80 100L/min ，下限为 30 40L/min 。 适用条件：岩层破碎透水性很大或有渗透途径与外界连通的孔段。,0.4P,0.7P,P,灌浆压力和浆液稠度的控制,浆液稠度的控制 根据灌浆压力或吸浆率的变化情况，适时地调整浆液的稠度，使岩层的大小缝隙既能灌饱，又不浪费。 浆液稠度变换控制的原则：先稀后浓。 帷幕灌浆的浆液配比即水灰比，一般可采用5:1 、 3:1 、 2:1 、 1:1 、 0.8:1 、 0.6:1 、 0.5:1 七个比级。,灌浆的结束条件和封孔,结束条件 控制指标： 残余（最终）吸浆量：最后的限定吸浆量 闭浆时间：在残余吸浆量不变的情况下保持设计规定压力的延续

26、时间。 帷幕灌浆：在设计规定的压力之下， 灌浆孔段的浆液注入率小于 0.4L/min 时，再延续灌注 60min （自上而下法）或 30min( 自下而上 法 ) ；或浆液注入率不大于 1.0L/min 时，继续灌注 90 min 或 60 min ， 就可结束灌浆。 固结灌浆：结束标准是浆液注入率小于 0.4L/min ，延续时间 30min ，灌浆可以结束。,灌浆的结束条件和封孔,封孔： 灌浆结束以后，应随即将灌浆孔清理干净。 对于帷幕灌浆孔，宜采用浓浆灌浆法填实，再用水泥砂浆封孔。 对于固结灌浆，孔深 10m 时， 可采用机械压浆法进行回填封孔，即通过深入孔底的灌浆管压入浓水 泥浆或砂浆

27、，顶出孔内积水，随浆面的上升，缓慢提升灌浆管。当孔 深大于 10m 时，其封孔与帷幕孔相同。,（五）灌浆的质量检查,做好两方面工作： 一方面要认真做好灌浆施工的原始记录，严格灌浆施工 的工艺控制，防止违程操作； 另一方面要在一个灌浆区灌浆结束以后，进行专门性的质量检查，作出科学的灌浆质量评定。,（五）灌浆的质量检查,灌浆质量检查常用的方法： 对已灌地区，钻设检查孔，通过压水试验和浆液注入率试验进行检查；或通过检查孔， 钻取岩芯进行检查，或进行钻孔照相和孔内电视，观察孔壁的 灌浆质量； 开挖平洞、竖井或钻设大口径钻孔，检查人员直接 进去观察检查，并在其中进行抗剪强度、弹性模量等方面的试 验； 利

28、用地球物理勘探技术，测定基岩的弹性模量、弹性波速等，对比这些参数在灌浆前后的变化，借以判断灌浆的质量和效果 。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,目的：提高基岩的整体性与强度，并降低基础的透水性。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,重点为在坝基上、下游应力较大的地区；在地质条件差而坝体较高的情况下，对坝基进行全面的固结灌浆；有些高坝甚至在坝基以外上下游一定范围内也要进行固结

29、灌浆。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,多数在必要厚度的混凝土面上进行。也有些工程岩基比较坚硬、完整，直接在岩石表面进行无混凝土压重的固结灌浆。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,多一般为方格形、梅花形和六角形。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,遵循逐序加密的

30、原则进行。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,采用较大压力为宜。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,采用浓度较大的浆液，变换的比级宜少。 例如水灰比值为3、2、1、0. 8四级，或2、1、0.8三级。,工程实例,岩石地基固结灌浆 固结灌浆的范围 固结灌浆施工条件 灌浆孔布设的形式 灌浆孔灌浆次序 灌浆压力 水泥浆液配合比和变换 固结灌浆质量检查,以力学性能指标为主。 灌浆施

31、工技术规范SL62-94中规定：“固结灌浆质量检查宜采用测量岩体波速或弹性模量的方法”。,工程实例,岩石地基固结灌浆 工程实例 铜街子水电站大坝,工程实例,大坝基岩帷幕灌浆 认真查明地质情况 做好灌浆试验 分地段进行帷幕设计 分地段布设必要数量先导孔,目的：防止坝基渗漏,工程实例,大坝基岩帷幕灌浆 认真查明地质情况 做好灌浆试验 分地段进行帷幕设计 分地段布设必要数量先导孔,枯水易渗漏的通路：顺河断层，尤其是陡倾角断层。,目的：防止坝基渗漏,工程实例,大坝基岩帷幕灌浆 认真查明地质情况 做好灌浆试验 分地段进行帷幕设计 分地段布设必要数量先导孔,常在施工现场选择有代表性的地段进行灌浆试验，以试

32、验所得的成果作为防渗帷幕设计的主要依据。,目的：防止坝基渗漏,工程实例,大坝基岩帷幕灌浆 认真查明地质情况 做好灌浆试验 分地段进行帷幕设计 分地段布设必要数量先导孔,根据帷幕线上各部位不同的地质条件以及该部位水工建筑物对防渗帷幕的具有要求。,目的：防止坝基渗漏,工程实例,大坝基岩帷幕灌浆 认真查明地质情况 做好灌浆试验 分地段进行帷幕设计 分地段布设必要数量先导孔,参数 1：灌浆帷幕的防渗标准,参数 2：灌浆帷幕的形式和深度 (1) 接地式帷幕：防渗效果好 (2) 悬挂式帷幕：对于相对不透水岩层埋藏深的地段，防渗效果相对较差。 参数 3：灌浆帷幕的厚度和灌浆孔的排数 参数 4：灌浆压力,化学

33、灌浆,化学灌浆：将有机高分子材料配制成的浆液灌入地基或建筑物的裂缝中，经胶凝固化以后，达到防渗、堵漏、补强、加固的目的。 水泥灌浆的辅助手段。 应用：裂隙与空隙细小（ 0.1mm），颗粒材料不能灌入；对基础的防渗或强度有较高要求；渗透水流的速度较大，其它灌浆材料不能封堵等情况。,化学灌浆,化学灌浆材料 按灌浆目的可分为 防渗堵漏：水玻璃、丙凝类、聚氨酯类 补强加固：环氧树脂类、甲凝类,化学灌浆,化学灌浆的特性 粘度低，流动性好，可灌性高 ，可以灌入水泥浆液灌不进去的细微裂隙中； 聚合时间可以比较准确地控制； 渗透系数很小，防渗效果好； 强度及粘结强度比较高 ，可承受高水头； 稳定性和耐久性均较

34、好，能抗酸、碱及 微生物的侵蚀 ，但存在有老化问题； 有一定毒性。,化学灌浆,施工 灌浆方式： 纯压式 钻孔和清洗工艺及技术要求，与水泥灌浆基本相同，也遵循分序加密的原则进行钻孔灌浆。 灌浆方法： 单液法：一 次配制成的浆液或两种浆液组分在泵送灌注前先行混合的灌浆方法。（实际采用较多） 双液法：两种浆液组分在泵送后才混合的灌浆方法。 专用的灌浆设备：电动式比例泵。,基岩化学灌浆工程实例,第三章 基础处理工程,第二节 砂砾石地层灌浆,第二节 砂砾石地层灌浆,砂砾石地层上建坝的防渗设施有多种，如 用灌浆方法建造防渗帏幕 优点：对基础变形具有较好的适应性，施工灵活性大，较之其它方法，更适合于在深厚砂

35、砾石地层施工。 防渗墙（见第三节）： 砂砾石层深度4050m 高压喷射灌浆（见第四节）,我国早在1957年就开始应用灌浆方法在砂砾石坝基中建造防渗帏幕马岭混凝土重力坝。 施工方法：先在砂砾石层中进行灌浆试验，采用套管法，灌注纯水泥。 效果：渗透系数由灌前的220m/d降低到灌后的0.1m/d。 以后在一些工程中相继采用了不同方法进行了帏幕灌浆，灌浆材料改用水泥粘土浆，防渗效果均很好。,第二节 砂砾石地层灌浆,砂砾石地基的可灌性（地质条件） 灌浆材料 钻灌方法,砂砾石地基的可灌性,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。 影响因素：地层的颗粒级配、灌浆材料的细度、灌浆压力和灌浆工艺

36、等因素。 衡量指标：可灌比值M。,砂砾石地层颗粒级配曲线上含量为15的粒径（mm）,灌浆材料颗粒级配曲线上含量为85的粒径（mm）,可灌比愈大，接受颗粒浆材的可灌性愈好。 当M15时，可以灌注水泥浆； 当M=1015时，可以灌注水泥粘土浆； 当M=510时，宜灌含水玻璃的高细度水泥粘土浆。 灌浆实践经验表明：当砂砾石地层粒径0.1mm的颗粒小于5时，可以实施水泥粘土浆的有效灌注。,可灌比值M = D15 / d85,灌浆材料,以水泥粘土浆为宜。 粘土：要求遇水以后，能迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和粘结力。 浆液的配比：水泥和粘土的的比例为1114 （重量比） ，水和干料的比例多在1

37、131 （重量比） 。 优点：稳定性好，能灌细小孔隙，费用低廉。 缺点：析水率低，排水固结时间长，浆液结石强度低，抗渗性及抗冲性较差。,钻灌方法,打管灌浆 套管灌浆 循环钻灌 预埋花管灌浆,打管灌浆,带灌浆花管的厚壁无缝钢管，直接打入受灌地层中，并利用其进行灌浆。 施工程序： 打管（至设计深度） 冲洗 （自下而上）灌浆,多用于砂砾石层较浅的临时性工程（如围堰）。,套管灌浆,施工程序： 边钻孔、边下护壁套管（或随打入护壁套管，随冲淘管内沙砾石），到孔底后逐渐提升灌浆管和套管，分段灌浆。 缺点： 浆液易沿套管向上流动 拔管困难 近期很少采用。,循环钻灌,我国自创的灌浆方法。 自上而下，钻一段灌一段

38、，无需待凝，钻孔与灌浆循环进行的施工方法。 钻孔时用粘土浆或最稀一级水泥粘土浆固壁。 没有阻塞器，而是采用孔口管顶端的封闭器阻浆。 操作简便，进度快，较适合我国国情。,预埋花管灌浆,国际上通用的一种灌浆方法。 施工程序 钻孔及护壁 清孔 下花管和下填料 开环 灌浆,工程实例密云水库大坝,密云水库，斜心墙土坝，坝高66m。大坝修在冲积层上，最厚达44m，砾石层颗粒直径一般为2030mm，大者达1m，不均匀系数2080，孔隙率1622.9%，渗透系数300600m/d。 河床中部砂砾石层最深，采用帏幕灌浆，长度240m，两岸防渗采用混凝土防渗墙。 灌浆帏幕由三排孔组成，排距3.5m，孔距4m，采用

39、预埋花管法施工，开环最大压力为5.5MPa。,工程实例密云水库大坝,浆液为水泥粘土浆，配合比见下表，最大灌浆压力为3MPa。,表 浆液配合比,工程实例密云水库大坝,砂砾石帏幕灌浆于1959年施工，经灌浆后，渗透系数降低为0.5m/d左右，满足设计要求。经30多年运行，地基情况正常，表面帏幕灌浆防渗效果良好。,第三章 基础处理工程,第三节 防渗墙施工,第三节 防渗墙施工,防渗墙： 修建在挡水建筑物（如土石坝（堰）和松散透水地层中防止渗透的地下连续墙，具有较广泛的用途。 特点： 适用性较广： 实用性较强： 施工要求比较宽： 比较安全、可靠：,适用于各种地质条件。,广泛应用于各个领域。,施工时噪音小

40、、震动小，可昼夜施工。,渗透系数可达10-7m/s以下。,第三节 防渗墙施工,作用与结构特点 墙体材料 施工工艺 质量检查,防渗墙的作用与结构特点,防渗墙的作用 控制闸、坝基础的渗流 控制土石围堰及其基础的渗流 防止泄水建筑物下游基础的冲刷。 加固一些有病害的土石坝及堤防工程。 作为一般水工建筑物基础的承重结构。 拦截地下潜流，抬高地下水位，形成地下水库 。,防渗,防冲,地下截流,防渗墙的作用与结构特点,结构特点 分槽孔（板）型和桩柱型两类。 槽孔（板）型：由一段段槽孔套接而成的地下墙。（见下图）,基本型式,（先施工）,（后施工）,槽孔厚度d：，即防渗墙的有效厚度，由结构要求、筑墙材料和筑墙方

41、法来定。 钢板桩水泥砂浆或水泥砂浆灌注墙，d=1020cm； 泥浆槽级配料填筑墙，d=300cm； 一般混凝土、粘土混凝土防渗墙，d=6080cm。 槽孔长度l：尽可能长，减少接头数量、提高墙体的整体性， l=59m,防渗墙的作用与结构特点,结构特点 分槽孔（板）型和桩柱型两类。 桩柱型：修筑桩柱灌注防渗墙。,图 板桩灌注防渗墙 1进浆管；2钢板桩；3打桩机；4透水层； 5防渗墙。,防渗墙的作用与结构特点,结构特点 立面布置： 封闭式：墙体插入到基岩或相对不透水层一定深度，以实现全面截断渗流的目的。 悬挂式：墙体只深入地层一定深度，仅能加长渗径，无法完全封闭渗流。,墙体材料,普通混凝土 粘土混

42、凝土 粉煤灰混凝土 塑性混凝土 自凝灰浆 固化灰浆,刚性材料,塑性材料,抗压强度5MPa,弹性模量10000Pa,抗压强度5MPa,弹性模量10000Pa,墙体材料,普通混凝土： 粘土混凝土： 粉煤灰混凝土： 塑性混凝土： 自凝灰浆： 固化灰浆：,是指除水泥、砂、石等一般材料外，不加其它掺和料的抗压强度在7.520MPa的一般混凝土。 适用条件：所受水压力较小、墙深又较浅、墙内不会产生的地方，如低水头的闸、坝或临时围堰。,墙体材料,普通混凝土： 粘土混凝土： 粉煤灰混凝土： 塑性混凝土： 自凝灰浆： 固化灰浆：,混凝土粘土（1220）：改善混凝土的和易性和降低其弹性模量。,墙体材料,普通混凝土

43、： 粘土混凝土： 粉煤灰混凝土 塑性混凝土： 自凝灰浆： 固化灰浆：,混凝土粉煤灰：改善其和易性，降低发热量，提高砼密实性和抗侵蚀性，具有较高的后期强度。,墙体材料,普通混凝土： 粘土混凝土： 粉煤灰混凝土： 塑性混凝土： 自凝灰浆： 固化灰浆：,以粘土和（或）膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥所形成的一种柔性墙体材料。 特点：具有较低的弹性模量，可提高墙体适应变形的能力。,墙体材料,普通混凝土： 粘土混凝土： 粉煤灰混凝土： 塑性混凝土： 自凝灰浆： 固化灰浆,在固壁溶液加入水泥和缓凝剂所制成的一种灰浆。 特点：强度和弹性模量均较低，能满足不高水头对防渗的要求。 适用条件：水头不大的堤坝基础

44、剂围堰工程。,墙体材料,普通混凝土 粘土混凝土： 粉煤灰混凝土 塑性混凝土 自凝灰浆 固化灰浆：,固壁泥浆水泥掺和料（砂子、粉煤灰）外加剂（水玻璃）。 特点：强度和弹性模量均较低，能满足中低水头对防渗的要求。,施工工艺,打孔准备 固壁泥浆和泥浆系统 造孔成槽 终孔验收和清孔换浆,打孔准备,槽孔定位，设置导向槽； 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、照明线路以及供水供浆管路，作好排水排浆系统； 向槽内充满泥浆，保持泥浆面在槽顶以下3050cm。,导向墙：在地层表面沿防渗墙轴线设在槽孔上方的临时构筑物。 形式：,适用于表层土壤较好的土层，如紧密的粘性土,适用于不具有足够强度的表层土，如砂质较多的粘土层。,适用于表层地基土强度低且导墙需要承受较大荷载的情况。,适用于表层地基土为杂填土、砂土、粘软土等土质松散、胶结强度低的土层。,直板形,倒L形,L形,槽形,导向墙的作用：标定防渗墙位置，钻孔导向，锁固槽口，保持泥浆压力，防止坍塌和阻止废浆脏水倒流入槽以及用作安置导管的定位支撑。 材料：木料、条石、灰拌土或混凝土。 尺寸： 净宽：等于或略大于防渗墙的设计厚度； 高度：1.52.0m。 位置： 槽底：高出地下水位0.5m； 顶部高程：比两侧地面略高。,固壁泥浆和泥浆系统,泥浆固壁是维持槽孔