水利工程施工基礎(chǔ)灌漿講義PPT

1、第三章 基礎(chǔ)處理工程 基礎(chǔ)處理（水電工程），即根據(jù)建筑物對地基的要求，采用特定的技術(shù)手段，來減少或消除地基的某些天然缺陷，改善和提高地基的物理力學(xué)性能，使地基具有足夠的強(qiáng)度、整體性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性，以保證工程的安全可靠和正常運(yùn)行,基礎(chǔ)：1、巖基 2、軟基（土基與砂礫石地基） 由于受地質(zhì)構(gòu)造變化及水文地質(zhì)的影響，天然地基往往存在不同形式與程度的缺陷，需要經(jīng)過人工處理，才能作為水工建筑物的可靠地基,第一節(jié) 壩基巖石灌漿 將某種具有流動性和膠凝性的漿液，按一定的配比要求，通過鉆孔用灌漿設(shè)備壓入巖層的孔（裂）隙中，經(jīng)過硬化膠結(jié)后，形成結(jié)石，以提高基巖的強(qiáng)度與整體性，改善基巖的抗?jié)B性 -壩基巖石灌漿（簡

2、稱基巖灌漿,帷幕灌漿 布置在靠近上游迎水面的壩基內(nèi)，形成一道連續(xù)的防滲幕墻。其目的是減少壩基的滲流量，降低壩底滲透壓力，保證基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定。 帷幕灌漿的深度主要由作用水頭及地質(zhì)條件等確定，較之固結(jié)灌漿要深得多，有些工程的帷幕深度超過百米。 施工中，通常采用單孔灌漿，所使用的灌漿壓力比較大,固結(jié)灌漿 目的是提高基巖的整體性與強(qiáng)度，并降低基礎(chǔ)的透水性。 當(dāng)基巖地質(zhì)條件較好時，一般在可在壩基上、下游應(yīng)力較大的部位布置固結(jié)灌漿孔；在地質(zhì)條件較差而壩體較高的情況下，則需要對壩基進(jìn)行全面的固結(jié)灌漿，甚至在壩基以外上、下游一定范圍內(nèi)也要進(jìn)行固結(jié)灌漿。 灌漿孔的深度一般為58m，也有深達(dá)1540m的，各孔在平

3、面上呈網(wǎng)格交錯布置。通常采用群孔沖洗和群孔灌漿,接觸灌漿,目的是加強(qiáng)壩體混凝土與壩基或岸肩之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。 一般是通過混凝土鉆孔壓漿或預(yù)先在接觸面上埋設(shè)灌漿盒及相應(yīng)的管道系統(tǒng)。接觸灌漿應(yīng)安排在壩體混凝土達(dá)到穩(wěn)定溫度以后進(jìn)行，以利于防止混凝土收縮產(chǎn)生拉裂,灌漿的材料,漿液要求： （1）漿液在受灌的巖層中應(yīng)具有良好的可灌性，即在一定的壓力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密實(shí)。 （2）漿液硬化成結(jié)石后，應(yīng)具有良好的防滲性能、必要的強(qiáng)度和粘結(jié)力。 （3）為便于施工和增大漿液的擴(kuò)散范圍，漿液應(yīng)具有良好的流動性。 （4）漿液應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性，析水率低。 基巖灌漿以水泥灌漿最普遍

4、。灌入基巖的水泥漿液，由水泥與水按一定配比制成，水泥漿液呈懸浮狀態(tài)。水泥灌漿具有灌漿效果可靠，灌漿設(shè)備與工藝比較簡單，材料成本低廉等優(yōu)點(diǎn),灌漿施工過程,1鉆 孔 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和硬質(zhì)合金鉆頭，其鉆進(jìn)效率較高，不受孔深、孔向、孔徑和巖石硬度的限制，還可鉆取巖芯。 孔徑一般在7591mm。 鉆孔的質(zhì)量對灌漿效果影響。包括： （1）確?？咨?、孔向、孔位符合設(shè)計(jì)要求； （2）力求孔徑上下均一，孔壁平順； （3）鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖粉細(xì)屑較少。 孔徑均一，孔壁平順，則灌漿栓塞能夠卡緊卡牢，灌漿時不致產(chǎn)生返漿。鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生過多的巖粉細(xì)屑，容易堵塞孔壁的縫隙，影響灌漿質(zhì)量。 鉆孔的方向與深度是保證帷幕灌漿質(zhì)量的

5、關(guān)鍵。如果鉆孔方向有偏斜，鉆孔深度達(dá)不到要求，則通過各鉆孔所灌注的漿液，不能聯(lián)成一體，將形成漏水通路,2鉆孔（裂隙）沖洗,沖洗分為： 鉆孔沖洗， 巖層裂隙沖洗 在巖層比較完整，裂隙比較少的地方，可采用單孔沖洗。沖洗方法有高壓壓水沖洗、高壓脈動沖洗和揚(yáng)水沖洗等。 （1）高壓壓水沖洗 整個沖洗過程均在高壓下進(jìn)行，裂隙中的充填物沿著加壓的方向推移和壓實(shí)。 （2）高壓脈動沖洗 即采用高壓低壓水反復(fù)變換沖洗。 （3）揚(yáng)水沖洗 （4）群孔沖洗 一般適用于巖層破碎，節(jié)理裂隙比較發(fā)育且在鉆孔之間互相串通的地層中。 采用高壓水或高壓水氣沖洗時，要注意觀測，防止沖洗范圍內(nèi)巖層的抬動和變形,3壓水試驗(yàn),壓水試驗(yàn)?zāi)康?/p>

6、：測定地層的滲透特性，為基巖的灌漿施工提供基本技術(shù)資料。壓水試驗(yàn)也是檢查地層灌漿實(shí)際效果的主要方法。 壓水試驗(yàn)的原理：在一定的水頭壓力下，通過鉆孔將水壓入到孔壁四周的縫隙中，根據(jù)壓入的水量和壓水的時間，計(jì)算出代表巖層滲透特性的技術(shù)參數(shù)。 在我國，采用透水率q來表示巖層的滲透特性。所謂透水率，就是在單位時間內(nèi)，通過單位長度試驗(yàn)孔段，在單位壓力作用下所壓入的水量。壓水試驗(yàn)有單點(diǎn)法和五點(diǎn)法兩種,4灌漿的方法與工藝,提高巖基灌漿的質(zhì)量，必須注意以下問題 （1）鉆孔灌漿的次序 基巖的鉆孔與灌漿應(yīng)遵循分序加密的原則進(jìn)行。 （2）注漿方式 按照灌漿時漿液灌注和流動的特點(diǎn)，灌漿方式有純壓式和循環(huán)式兩種。 （3

7、）鉆灌方法 按照同一鉆孔內(nèi)的鉆灌順序，有全孔一次鉆灌和全孔分段鉆灌兩種方法。 全孔一次鉆灌系將灌漿孔一次鉆到全深，并沿全孔進(jìn)行灌漿。這種方法施工簡便，多用于孔深不超過6m，地質(zhì)條件良好，基巖比較完整的情況。 全孔分段鉆灌又分自上而下法、自下而上法、綜合灌漿法及孔口封閉法等,4）灌漿壓力 所謂灌漿壓力，通常是指作用在灌漿段中部的壓力 灌漿壓力是控制灌漿質(zhì)量、提高灌漿經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。確定灌漿壓力的原則是：在不致破壞基礎(chǔ)和壩體的前提下，盡可能采用比較高的壓力。高壓灌漿可以使?jié){液更好地壓入細(xì)小縫隙內(nèi)，增大漿液擴(kuò)散半徑，析出多余的水分，提高灌注材料的密實(shí)度。 GIN灌漿法,5）灌漿壓力和漿液稠度的控

8、制 在灌漿過程中，合理地控制灌漿壓力和漿液稠度，是提高灌漿質(zhì)量的重要保證。 灌漿過程中灌漿壓力的控制基本上有兩種類型，即一次升壓法和分級升壓法。 6）灌漿的結(jié)束條件與封孔 灌漿的結(jié)束條件，一般用兩個指標(biāo)來控制，一個是殘余吸漿量，又稱最終吸漿量，即灌到最后的限定吸漿量；另一個是閉漿時間，即在殘余吸漿量不變的情況下保持設(shè)計(jì)規(guī)定壓力的延續(xù)時間,5. 灌漿的質(zhì)量檢查,基巖灌漿隱蔽性工程，必須加強(qiáng)灌漿質(zhì)量的控制與檢查。為此，一方面要認(rèn)真做好灌漿施工的原始記錄，嚴(yán)格灌漿施工的工藝控制，防止違規(guī)操作；另一方面，要在一個灌漿區(qū)灌漿結(jié)束以后，進(jìn)行專門性的質(zhì)量檢查，作出科學(xué)的灌漿質(zhì)量評定?；鶐r灌漿的質(zhì)量檢查結(jié)果，

9、是整個工程驗(yàn)收的重要依據(jù)。 灌漿質(zhì)量檢查的方法很多，常用的有：對已灌地區(qū)，鉆設(shè)檢查孔，通過壓水試驗(yàn)和漿液注入率試驗(yàn)進(jìn)行檢查；通過檢查孔，鉆取巖芯進(jìn)行檢查，或進(jìn)行鉆孔照相和孔內(nèi)電視，觀察孔壁的灌漿質(zhì)量；開挖平洞、豎井或鉆設(shè)大口徑鉆孔，檢查人員直接進(jìn)去觀察檢查，并在其中進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、彈性模量等方面的試驗(yàn)；利用地球物理勘探技術(shù)，測定基巖的彈性模量、彈性波速等，對比這些參數(shù)在灌漿前后的變化，借以判斷灌漿的質(zhì)量和效果,四、化學(xué)灌漿 化學(xué)灌漿是在水泥灌漿基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型灌漿方法。它是將有機(jī)高分子材料配制成的漿液灌入地基或建筑物的裂縫中，經(jīng)膠凝固化后，達(dá)到防滲、堵漏、補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的。 化學(xué)灌漿在基巖處

10、理中，是作為水泥灌漿輔助手段的。 它主要用于：裂隙與空隙細(xì)?。?.1mm以下），顆粒材料不能灌入；對基礎(chǔ)的防滲或強(qiáng)度有較高要求；滲透水流的速度較大，其它灌漿材料不能封堵等情況,1. 化學(xué)灌漿特性 材料分防滲堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固兩大類。前者有水玻璃、丙凝類、聚氨脂類等，后者有環(huán)氧樹脂類、甲凝類等。 特性：1）化學(xué)漿液的粘度低，有的接近于水，有的比水還小。其流動性好，可灌性高，可以灌入水泥漿液灌不進(jìn)去的細(xì)微裂隙中。 2）化學(xué)漿液的聚合時間（或稱膠凝時間，固化、硬化時間）可以比較準(zhǔn)確地控制，從幾秒到幾十分鐘，有利于機(jī)動靈活地進(jìn)行施工控制。 3）化學(xué)漿液聚合后的聚合體，滲透系數(shù)很小，一般為10-610-8c

11、m/s，幾乎是不透水的，防滲效果好,4）有些化學(xué)漿液聚合體本身的強(qiáng)度及粘結(jié)強(qiáng)度比較高，可承受高水頭。如用于加固補(bǔ)強(qiáng)的甲凝、環(huán)氧樹脂等，而聚氨脂對防滲與加固都有作用。 5）化灌材料聚合體的穩(wěn)定性和耐久性均較好，能抗酸、堿及微生物的侵蝕。但一般高分子化學(xué)材料都存在有老化問題。 6）化灌材料都有一定毒性，在配制、施工過程中要十分注意防護(hù)，并切實(shí)防止對環(huán)境的污染,2. 化學(xué)灌漿施工 化學(xué)漿液為真溶液，不存在粒狀灌漿材料的沉淀問題，化學(xué)灌漿都采用純壓式灌漿。 化學(xué)灌漿的鉆孔和清洗工藝及技術(shù)要求，與水泥灌漿基本相同，也遵循分序加密的原則進(jìn)行鉆孔灌漿。 化學(xué)灌漿的方法，按漿液的混合方式區(qū)分，有單液法灌漿和雙

12、液法灌漿。一次配制成的漿液或兩種漿液組分在泵送灌注前先行混合的灌漿方法稱為單液法。兩種漿液組分在泵送后才混合的灌漿方法稱為雙液法。前者施工相對簡單，在工程中使用較多,工程實(shí)例： 三峽工程永久船閘南五豎井f1096斷層的處理，在運(yùn)用水泥化學(xué)復(fù)合灌漿方面取得較好的經(jīng)驗(yàn)。該斷層寬度5m左右，內(nèi)含軟弱泥化的角礫巖、碎裂花崗巖及疏松軟塑夾堅(jiān)硬碎屑等，斷層的規(guī)模大、性狀差，對結(jié)構(gòu)受力極為不利。施工中分別采用高壓旋噴灌漿技術(shù)處理松軟物質(zhì)；用水泥灌漿充填擠壓大裂隙，增加被灌巖體的強(qiáng)度；最后將化學(xué)漿液灌注到細(xì)微裂隙中，使多裂隙的斷層膠結(jié)成一個整體，極大提高了其物理力學(xué)性質(zhì),水泥灌漿采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法，逐段灌注改性水泥漿材，全段灌漿壓力控制在5MPa以內(nèi)?；瘜W(xué)灌漿的漿材為長江科學(xué)院的CW系材料，采用分段阻塞、純壓式灌注的方式，各段壓力逐級增加，最終控制在5MPa以內(nèi)。在施工中，按水泥序孔、水泥序孔、化灌序灌水泥漿、化灌序孔及化灌序孔逐步進(jìn)行鉆灌，根據(jù)壓水試驗(yàn)成果，各序孔的透水率呈明顯遞減，如豎井北壁，其透水率的遞減為：2.87Lu2.76Lu1.15Lu0.37Lu0.22Lu0Lu，且灌前灌后的彈性波速平