水利工程施工基礎(chǔ)灌漿講義

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(duì)地基的要求，采用特定的技術(shù)手段，來(lái)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(guò)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(dòng)性和膠凝性的漿液，按一定的配比要求，通過(guò)鉆孔用灌漿設(shè)備壓入巖層的孔（裂）隙中，經(jīng)過(guò)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(jiǎn)稱(chēng)基巖灌漿）帷幕幕灌灌漿漿布置置在在靠靠近近上上游游迎迎水水面面的的壩壩基基內(nèi)內(nèi)，，形形成成一一道道連連續(xù)續(xù)的的防防滲滲幕幕墻墻。。其其目目的的是是減減少少壩壩基基的的滲滲流流量量，，降降低低壩壩底底滲滲透透壓壓力力，，保保證證基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的滲滲透透穩(wěn)穩(wěn)定定。。帷幕幕灌灌漿漿的的深深度度主主要要由由作作用用水水頭頭及及地地質(zhì)質(zhì)條條件件等等確確定定，，較較之之固固結(jié)結(jié)灌灌漿漿要要深深得得多多，，有有些些工工程程的的帷帷幕幕深深度度超超過(guò)過(guò)百百米米。。施工工中中，，通通常常采采用用單單孔孔灌灌漿漿，，所所使使用用的的灌灌漿漿壓壓力力比比較較大大。。固結(jié)結(jié)灌灌漿漿目的是提提高基巖巖的整體體性與強(qiáng)強(qiáng)度，并并降低基基礎(chǔ)的透透水性。。當(dāng)基巖地地質(zhì)條件件較好時(shí)時(shí)，一般般在可在在壩基上上、下游游應(yīng)力較較大的部部位布置置固結(jié)灌灌漿孔；；在地質(zhì)質(zhì)條件較較差而壩壩體較高高的情況況下，則則需要對(duì)對(duì)壩基進(jìn)進(jìn)行全面面的固結(jié)結(jié)灌漿，，甚至在在壩基以以外上、、下游一一定范圍圍內(nèi)也要要進(jìn)行固固結(jié)灌漿漿。灌漿孔的的深度一一般為5~8m，也有深深達(dá)15~40m的，各孔孔在平面面上呈網(wǎng)網(wǎng)格交錯(cuò)錯(cuò)布置。。通常采采用群孔孔沖洗和和群孔灌灌漿。接觸灌漿漿目的是加加強(qiáng)壩體體混凝土土與壩基基或岸肩肩之間的的結(jié)合能能力，提提高壩體體的抗滑滑穩(wěn)定性性。一一般般是通過(guò)過(guò)混凝土土鉆孔壓壓漿或預(yù)預(yù)先在接接觸面上上埋設(shè)灌灌漿盒及及相應(yīng)的的管道系系統(tǒng)。接接觸灌漿漿應(yīng)安排排在壩體體混凝土土達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定溫度度以后進(jìn)進(jìn)行，以以利于防防止混凝凝土收縮縮產(chǎn)生拉拉裂。灌漿的材材料漿液要求求：（1）漿液在在受灌的的巖層中中應(yīng)具有有良好的的可灌性性，即在在一定的的壓力下下，能灌灌入到裂裂隙、空空隙或孔孔洞中，，充填密密實(shí)。（2）漿液硬硬化成結(jié)結(jié)石后，，應(yīng)具有有良好的的防滲性性能、必必要的強(qiáng)強(qiáng)度和粘粘結(jié)力。。（3）為便于于施工和和增大漿漿液的擴(kuò)擴(kuò)散范圍圍，漿液液應(yīng)具有有良好的的流動(dòng)性性。（4）漿液應(yīng)應(yīng)具有較較好的穩(wěn)穩(wěn)定性，，析水率率低。基巖灌漿漿以水泥灌漿漿最普遍。。灌入基基巖的水水泥漿液液，由水水泥與水水按一定定配比制制成，水水泥漿液液呈懸浮浮狀態(tài)。。水泥灌灌漿具有有灌漿效效果可靠靠，灌漿漿設(shè)備與與工藝比比較簡(jiǎn)單單，材料料成本低低廉等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。灌漿施工工過(guò)程1．鉆孔孔回轉(zhuǎn)式鉆鉆機(jī)和硬硬質(zhì)合金金鉆頭，，其鉆進(jìn)進(jìn)效率較較高，不不受孔深深、孔向向、孔徑徑和巖石石硬度的的限制，，還可鉆鉆取巖芯芯。孔徑一般般在75~91mm。鉆孔的質(zhì)質(zhì)量對(duì)灌灌漿效果果影響。。包括：：（1）確保孔孔深、孔孔向、孔孔位符合合設(shè)計(jì)要要求；（2）力求孔孔徑上下下均一，，孔壁平平順；（3）鉆進(jìn)過(guò)過(guò)程中產(chǎn)產(chǎn)生的巖巖粉細(xì)屑屑較少。?？讖骄灰?，孔壁壁平順，，則灌漿漿栓塞能能夠卡緊緊卡牢，，灌漿時(shí)時(shí)不致產(chǎn)產(chǎn)生返漿漿。鉆進(jìn)進(jìn)過(guò)程中中產(chǎn)生過(guò)過(guò)多的巖巖粉細(xì)屑屑，容易易堵塞孔孔壁的縫縫隙，影影響灌漿漿質(zhì)量。。鉆孔的方方向與深深度是保保證帷幕幕灌漿質(zhì)質(zhì)量的關(guān)關(guān)鍵。如如果鉆孔孔方向有有偏斜，，鉆孔深深度達(dá)不不到要求求，則通通過(guò)各鉆鉆孔所灌灌注的漿漿液，不不能聯(lián)成成一體，，將形成成漏水通通路，2．鉆孔（（裂隙））沖洗沖洗分為為：①鉆孔沖洗洗，②巖層裂隙隙沖洗在巖層比比較完整整，裂隙隙比較少少的地方方，可采采用單孔孔沖洗。。沖洗方方法有高高壓壓水水沖洗、、高壓脈脈動(dòng)沖洗洗和揚(yáng)水水沖洗等等。（1）高壓壓壓水沖洗洗整整個(gè)沖洗洗過(guò)程均均在高壓壓下進(jìn)行行，裂隙隙中的充充填物沿沿著加壓壓的方向向推移和和壓實(shí)。。（2）高壓脈脈動(dòng)沖洗洗即即采用高高壓低壓壓水反復(fù)復(fù)變換沖沖洗。（3）揚(yáng)水沖沖洗（4）群孔沖沖洗一一般適適用于巖巖層破碎碎，節(jié)理理裂隙比比較發(fā)育育且在鉆鉆孔之間間互相串串通的地地層中。。采用高壓壓水或高高壓水氣氣沖洗時(shí)時(shí)，要注注意觀測(cè)測(cè)，防止止沖洗范范圍內(nèi)巖巖層的抬抬動(dòng)和變變形。3．壓水試試驗(yàn)壓水試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康模海簻y(cè)定地層層的滲透透特性，為基巖巖的灌漿漿施工提提供基本本技術(shù)資資料。壓壓水試驗(yàn)驗(yàn)也是檢檢查地層層灌漿實(shí)實(shí)際效果果的主要要方法。。壓水試驗(yàn)驗(yàn)的原理理：在一一定的水水頭壓力力下，通通過(guò)鉆孔孔將水壓壓入到孔孔壁四周周的縫隙隙中，根根據(jù)壓入入的水量量和壓水水的時(shí)間間，計(jì)算算出代表表巖層滲滲透特性性的技術(shù)術(shù)參數(shù)。。在我國(guó)，，采用透水率q來(lái)表示巖巖層的滲滲透特性性。所謂謂透水率率，就是是在單位位時(shí)間內(nèi)內(nèi)，通過(guò)過(guò)單位長(zhǎng)長(zhǎng)度試驗(yàn)驗(yàn)孔段，，在單位位壓力作作用下所所壓入的的水量。。壓水試試驗(yàn)有單單點(diǎn)法和和五點(diǎn)法法兩種，，4．灌漿的的方法與與工藝提高巖基基灌漿的的質(zhì)量，，必須注注意以下下問(wèn)題（1）鉆孔灌漿的的次序基基巖的鉆孔與與灌漿應(yīng)遵循循分序加密的的原則進(jìn)行。。（2）注漿方式按按照灌漿漿時(shí)漿液灌注注和流動(dòng)的特特點(diǎn)，灌漿方方式有純壓式式和循環(huán)式兩兩種。（3）鉆灌方法按按照同同一鉆孔內(nèi)的的鉆灌順序，，有全孔一次次鉆灌和全孔孔分段鉆灌兩兩種方法。全孔一次鉆灌灌系將灌漿孔孔一次鉆到全全深，并沿全全孔進(jìn)行灌漿漿。這種方法法施工簡(jiǎn)便，，多用于孔深深不超過(guò)6m，地質(zhì)條件良良好，基巖比比較完整的情情況。全孔分段鉆灌灌又分自上而而下法、自下下而上法、綜綜合灌漿法及及孔口封閉法法等。（4）灌漿壓力所所謂灌漿漿壓力，通常常是指作用在在灌漿段中部部的壓力灌漿壓力是控控制灌漿質(zhì)量量、提高灌漿漿經(jīng)濟(jì)效益的的重要因素。。確定灌漿壓壓力的原則是是：在不致破破壞基礎(chǔ)和壩壩體的前提下下，盡可能采采用比較高的的壓力。高壓壓灌漿可以使使?jié){液更好地地壓入細(xì)小縫縫隙內(nèi)，增大大漿液擴(kuò)散半半徑，析出多多余的水分，，提高灌注材材料的密實(shí)度度。GIN灌漿法5）灌漿壓力和和漿液稠度的的控制在灌漿過(guò)程中中，合理地控控制灌漿壓力力和漿液稠度度，是提高灌灌漿質(zhì)量的重重要保證。灌灌漿過(guò)過(guò)程中灌漿壓壓力的控制基基本上有兩種種類(lèi)型，即一一次升壓法和和分級(jí)升壓法法。6）灌漿的結(jié)束束條件與封孔孔灌漿的結(jié)束條條件，一般用用兩個(gè)指標(biāo)來(lái)來(lái)控制，一個(gè)個(gè)是殘余吸漿漿量，又稱(chēng)最最終吸漿量，，即灌到最后后的限定吸漿漿量；另一個(gè)個(gè)是閉漿時(shí)間間，即在殘余余吸漿量不變變的情況下保保持設(shè)計(jì)規(guī)定定壓力的延續(xù)續(xù)時(shí)間。5.灌漿的質(zhì)量檢檢查基巖灌漿隱蔽蔽性工程，必必須加強(qiáng)灌漿漿質(zhì)量的控制制與檢查。為為此，一方面面要認(rèn)真做好好灌漿施工的的原始記錄，，嚴(yán)格灌漿施施工的工藝控控制，防止違違規(guī)操作；另另一方面，要要在一個(gè)灌漿漿區(qū)灌漿結(jié)束束以后，進(jìn)行行專(zhuān)門(mén)性的質(zhì)質(zhì)量檢查，作作出科學(xué)的灌灌漿質(zhì)量評(píng)定定?；鶐r灌漿漿的質(zhì)量檢查查結(jié)果，是整整個(gè)工程驗(yàn)收收的重要依據(jù)據(jù)。灌漿質(zhì)量檢查查的方法很多多，常用的有有：對(duì)已灌地地區(qū)，鉆設(shè)檢檢查孔，通過(guò)過(guò)壓水試驗(yàn)和和漿液注入率率試驗(yàn)進(jìn)行檢檢查；通過(guò)檢檢查孔，鉆取取巖芯進(jìn)行檢檢查，或進(jìn)行行鉆孔照相和和孔內(nèi)電視，，觀察孔壁的的灌漿質(zhì)量；；開(kāi)挖平洞、、豎井或鉆設(shè)設(shè)大口徑鉆孔孔，檢查人員員直接進(jìn)去觀觀察檢查，并并在其中進(jìn)行行抗剪強(qiáng)度、、彈性模量等等方面的試驗(yàn)驗(yàn)；利用地球球物理勘探技技術(shù)，測(cè)定基基巖的彈性模模量、彈性波波速等，對(duì)比比這些參數(shù)在在灌漿前后的的變化，借以以判斷灌漿的的質(zhì)量和效果果。四、化學(xué)灌漿漿化學(xué)灌漿是在在水泥灌漿基基礎(chǔ)上發(fā)展起起來(lái)的新型灌灌漿方法。它它是將有機(jī)高高分子材料配配制成的漿液液灌入地基或或建筑物的裂裂縫中，經(jīng)膠膠凝固化后，，達(dá)到防滲、堵漏、、補(bǔ)強(qiáng)、加固固的目的?；瘜W(xué)灌漿在基基巖處理中，，是作為水泥泥灌漿輔助手手段的。它主要用于：：裂隙與空隙隙細(xì)?。?.1mm以下），顆粒粒材料不能灌灌入；對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)的防滲或強(qiáng)強(qiáng)度有較高要要求；滲透水水流的速度較較大，其它灌灌漿材料不能能封堵等情況況。1.化學(xué)灌漿特性性材料分防滲堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固兩大類(lèi)。前者者有水玻璃、、丙凝類(lèi)、聚聚氨脂類(lèi)等，，后者有環(huán)氧氧樹(shù)脂類(lèi)、甲甲凝類(lèi)等。特性：1）化學(xué)漿液的的粘度低，有有的接近于水水，有的比水水還小。其流流動(dòng)性好，可可灌性高，可可以灌入水泥泥漿液灌不進(jìn)進(jìn)去的細(xì)微裂裂隙中。2）化學(xué)漿液的的聚合時(shí)間（（或稱(chēng)膠凝時(shí)時(shí)間，固化、、硬化時(shí)間））可以比較準(zhǔn)準(zhǔn)確地控制，，從幾秒到幾幾十分鐘，有有利于機(jī)動(dòng)靈靈活地進(jìn)行施施工控制。3）化學(xué)漿液聚聚合后的聚合合體，滲透系系數(shù)很小，一一般為10-6～10-8cm/s，幾乎是不透透水的，防滲滲效果好。4）有些化學(xué)學(xué)漿液聚合合體本身的的強(qiáng)度及粘粘結(jié)強(qiáng)度比比較高，可可承受高水水頭。如用用于加固補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)的甲凝凝、環(huán)氧樹(shù)樹(shù)脂等，而而聚氨脂對(duì)對(duì)防滲與加加固都有作作用。5）化灌材料料聚合體的的穩(wěn)定性和和耐久性均均較好，能能抗酸、堿堿及微生物物的侵蝕。。但一般高高分子化學(xué)學(xué)材料都存存在有老化化問(wèn)題。6）化灌材料料都有一定定毒性，在在配制、施施工過(guò)程中中要十分注注意防護(hù)，，并切實(shí)防防止對(duì)環(huán)境境的污染。。2.化學(xué)灌漿施施工化學(xué)漿液為為真溶液，，不存在粒粒狀灌漿材材料的沉淀淀問(wèn)題，化化學(xué)灌漿都都采用純壓壓式灌漿。化學(xué)灌漿的的鉆孔和清清洗工藝及及技術(shù)要求求，與水泥泥灌漿基本本相同，也也遵循分序序加密的原原則進(jìn)行鉆鉆孔灌漿。。化學(xué)灌漿的的方法，按按漿液的混混合方式區(qū)區(qū)分，有單單液法灌漿漿和雙液法法灌漿。一一次配制成成的漿液或或兩種漿液液組分在泵泵送灌注前前先行混合合的灌漿方方法稱(chēng)為單單液法。兩兩種漿液組組分在泵送送后才混合合的灌漿方方法稱(chēng)為雙雙液法。前前者施工相相對(duì)簡(jiǎn)單，，在工程中中使用較多多。工程實(shí)例：：三峽工程永永久船閘南南五豎井f1096斷層的處理理，在運(yùn)用用水泥化學(xué)學(xué)復(fù)合灌漿漿方面取得得較好的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)。該斷斷層寬度5m左右，內(nèi)含含軟弱泥化化的角礫巖巖、碎裂花花崗巖及疏疏松軟塑夾夾堅(jiān)硬碎屑屑等，斷層層的規(guī)模大大、性狀差差，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)受力極為為不利。施施工中分別別采用高壓壓旋噴灌漿漿技術(shù)處理理松軟物質(zhì)質(zhì)；用水泥泥灌漿充填填擠壓大裂裂隙，增加加被灌巖體體的強(qiáng)度；；最后將化化學(xué)漿液灌灌注到細(xì)微微裂隙中，，使多裂隙隙的斷層膠膠結(jié)成一個(gè)個(gè)整體，極極大提高了了其物理力力學(xué)性質(zhì)。水泥灌漿采采用孔口封封閉、孔內(nèi)內(nèi)循環(huán)法，，逐段灌注注改性水泥泥漿材，全全段灌漿壓壓力控制在在5MPa以?xún)?nèi)?；瘜W(xué)學(xué)灌漿的漿漿材為長(zhǎng)江江科學(xué)院的的CW系材料，采采用分段阻阻塞、純壓壓式灌注的的方式，各各段壓力逐逐級(jí)增加，，最終控制制在5MPa以?xún)?nèi)。在施施工中，按按水泥Ⅰ序孔、水泥泥Ⅱ序孔、化灌灌Ⅱ序灌水泥漿漿、化灌Ⅱ序孔及化灌灌Ⅰ序孔逐步進(jìn)進(jìn)行鉆灌，，根據(jù)壓水水試驗(yàn)成果果，各序孔孔的透水率率呈明顯遞遞減，如豎豎井北壁，，其透水率率的遞減為為：2.87Lu→2.76Lu→1.15Lu→→0.37Lu→0.22Lu→0Lu，且灌前灌灌后