第三章基础处理工程.ppt

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1、第三章第三章基础处理工程基础处理工程基础分类v岩基v软基土基砂砾石地基 基础处理n减少、消除天然缺陷n改善、提高物理力学性能q强度q整体性q抗渗性q稳定性n保证工程的安全最通用可靠的基础处理方法 基础开挖 把不符合要求的地层挖除 形成设计要求的建基面 开挖深度有限 不能清除深层的缺陷基础处理工程分类灌浆岩基、软基防渗墙软基桩基软基预应力锚固岩基局部开挖置换回填岩基本章内容涉及范围其中的一部分第一节坝基岩石灌浆岩石灌浆的方法和目的 方法：配制浆液，钻孔注入岩层孔隙 浆液硬化胶结形成结石目的：提高强度与整体性，改善抗渗性盖重混凝土基岩节理裂缝拌浆桶钻孔灌浆机（泵）一、基岩灌浆的分类 n帷幕灌浆 n

2、固结灌浆n接触灌浆n其他灌浆n水工隧洞n衬砌回填n围岩固结n超前支护n混凝土坝体接缝n构筑物补强、堵漏二、灌浆的材料 水泥浆液最普遍的灌浆材料水泥：水1：n水泥品种要求 标号C45或以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥水泥细度要求 帷幕灌浆80m方孔筛的筛余量不大于5颗粒越细越好裂隙宽度小于200m，超细水泥灌浆，平均粒径约4mm，微米，毫米的千分之一水泥浆液中的辅助材料v外加剂 速凝剂、减水剂、早强剂、稳定剂等v填充材料粘土、砂、粉煤灰v作用v保证浆液的性能v用于特定的场合化学灌浆材料n环氧树脂、聚氨酯、甲凝等n主要用于补强堵漏三、水泥灌浆的施工(一一)钻孔钻孔(二二)钻孔钻孔(裂隙裂隙)冲

3、洗冲洗(三三)压水试验压水试验(四四)灌浆的方法与工艺灌浆的方法与工艺(五五)灌浆的质量检查灌浆的质量检查(一一)钻孔钻孔v钻孔机具钻孔机具回转式钻机回转式钻机v硬质合金钻头硬质合金钻头v金刚石钻头金刚石钻头v钻粒钻头钻粒钻头v都可以取芯都可以取芯回转冲击式钻机回转冲击式钻机v无法取芯无法取芯钻机选用v帷幕灌浆宜采用回转式钻机、金刚石钻头或硬质合金钻头钻孔的直径一般7591mmv固结灌浆可采用各种钻机与钻头钻孔的质量要求 孔深、孔向、孔位的偏差小于允许值 孔径上下均一、孔壁平顺灌浆栓塞能够卡紧卡牢，灌浆时不致产生返浆 产生的岩粉细屑较少钻孔的岩粉细屑容易堵塞孔壁的缝隙，影响灌浆质量漏水通道漏水

4、通道基岩基岩相对不透水层相对不透水层漏水通道漏水通道(二)钻孔(裂隙)冲洗n钻孔冲洗清除岩粉铁屑防止堵塞缝隙n岩层裂隙冲洗清除充填物为浆液腾出空间n冲洗的质量对灌浆效果影响很大冲洗方法（1）钻孔钻孔钻钻杆杆通水通水冲洗方法（2）基岩基岩节理、裂隙节理、裂隙填充物填充物阻塞器阻塞器冲洗管（钻杆）冲洗管（钻杆）压力水压缩空气不同情况的岩层裂隙冲洗方法 单孔冲洗高压压水冲洗高压脉动冲洗扬水冲洗 岩层完整，裂隙较少 群孔冲洗岩层破碎，节理裂隙发育，钻孔之间串通(三)压水试验v方法往钻孔里按规定的方法压水v目的测定地层渗透特性，检查灌浆实际效果v成果透水率qv单位时间、单位长度、单位压力下压入的水量vq

5、=Q/PLq 单位 Lu-吕容(升/Mpa m min）Q 压水注入流量，升/minP 作用于试验段内的全压力，MPaL 压水试验段的长度，m阻塞器阻塞器花管花管PQL吕容值帷幕灌浆钻灌次序序孔序孔序孔序孔序孔序孔序孔序孔基岩15m基岩单排帷幕 按序孔、序孔、序孔、序孔的次序逐渐加密双排帷幕 先灌下游排，后灌上游排（15m高差）排内按次序加密，一般三序多排帷幕 先灌边排，后灌中间排 排内按次序加密，边排三序，中间排二序固结灌浆钻灌次序n两序孔q岩层比较完整、孔深5m左右的浅孔固结灌浆n三序孔q孔深5m以上的中深孔固结灌浆n孔距和排距q与基岩地质情况及应力条件等有关q最后一个序孔36m序孔序孔序

6、孔序孔序孔序孔序孔序孔序孔序孔2注浆方式n纯压式n循环式n帷幕灌浆优先采用纯压式灌浆 特点设备简单操作方便浆液容易沉淀 适用条件大裂隙地层吸浆量大孔深小于1215m基岩节理裂缝拌浆桶拌浆桶钻孔钻孔灌浆塞灌浆塞灌浆管灌浆管压力表压力表灌浆泵灌浆泵循环式灌浆 解决浆液沉淀问题，保证灌浆质量 可以掌握灌浆进程基岩基岩节理裂缝节理裂缝拌浆桶拌浆桶钻孔钻孔灌浆塞灌浆塞进浆管进浆管压力表压力表灌浆泵灌浆泵回浆管回浆管3钻灌方法全孔一次钻灌全孔分段钻灌全孔一次钻灌 施工简便 适用条件孔深小于6m，地质条件良好，基岩比较完整全孔分段钻灌o 自上而下法o 自下而上法o 综合灌浆法o 孔口封闭法(1)自上而下分段

7、钻灌法优点：压力逐段提高，质量逐段提高，成果精度高缺点 钻、灌交替，设备频繁移动，施工进度慢第一段第一段第二段第二段第一段第一段第二段第二段第三段第三段(2)自下而上分段钻灌法 优缺点与自上而下法相反 多用于岩层比较完整或基岩上部己有足够压重不致引起地面抬动的情况第一段第一段第二段第二段第三段第三段(4)孔口封闭灌浆法孔口管孔口管砂浆镶筑砂浆镶筑孔口封闭器孔口封闭器2m2m第一段第一段第二段第二段优点 工艺简便 成本低 效率高 灌浆效果好缺点 操作不当易堵管 孔口封闭器质量要求高灌浆孔段的划分n理想做法q根据岩层裂隙分布情况确定n实际施工q56m第一段第一段第二段第二段第三段第三段灌浆孔段灌浆

8、孔段4灌浆压力v作用在灌浆段中部的压力v计算公式：PP1P2Pf自行看书了解v是灌浆的重要参数确定灌浆压力的原则v尽可能采用比较高的压力在不破坏基础和坝体的前提下v参考类似工程v现场灌浆试验确定v施工中调整v高压可能产生的破坏岩体裂隙扩大基础、坝体抬动变形为什么会产生抬动？常用灌浆压力范围o 帷幕灌浆n表层孔段o 大于115倍帷幕工作水头n底部孔段o 大于23倍工作水头o 固结灌浆n浅孔无盖重o 0.20.5MPan有盖重o 0.30.7MPan地质条件较差或软弱岩层适当降低高压灌浆 灌浆压力大于34MPa称为高压灌浆 岩溶地区主要、可靠的防渗手段 工程实例隔河岩帷幕5MPa龙羊峡固结试验6M

9、Pa乌江渡帷幕68MPa 5灌浆压力和浆液稠度的控制 灌浆压力的控制 一次升压法 分级升压法(1)一次升压法 压力维持不变 适用条件透水性低，裂隙不发育，岩层坚硬完整G灌浆压力过程线灌浆压力过程线单位吸浆量单位吸浆量t 时间P灌浆压力灌浆压力 Mpa单位吸浆量单位吸浆量 L/min(2)分级升压法 逐级升降压 注入率上下限控制灌浆压力过程线灌浆压力过程线单位吸浆量上限单位吸浆量上限单位吸浆量下限单位吸浆量下限t 时间P灌浆压力灌浆压力 Mpa单位吸浆量单位吸浆量 L/min单位吸浆量过程线单位吸浆量过程线浆液稠度控制v先稀后浓v逐级变换可选比级（水灰比）v5:1v3:1v2:1v1:1v0.8

10、:1v0.6:1v0.5:1结束条件：用两个指标控制残余吸浆量最终吸浆量，即灌到最后的限定吸浆量闭浆时间在低于残余吸浆量的情况下保持设计压力的延续时间具体规定很复杂，工作中去了解封孔具体规定很复杂知道灌完浆要封孔闭浆时间闭浆时间t 时间G灌浆压力过程线灌浆压力过程线单位吸浆量单位吸浆量P灌浆压力灌浆压力 Mpa单位吸浆量单位吸浆量 L/minL/min残余吸浆量残余吸浆量(五)灌浆的质量检查 钻检查孔，取芯、压水 孔内照相和孔内电视 原位抗剪、弹模试验 物探测弹模、波速的变化四、化学灌浆v浆液一般为有机高分子材料v用于水泥灌浆不能处理的场合防渗堵漏v水玻璃、丙凝类、聚氨酯类补强加固v环氧树脂类

11、、甲凝类1化学灌浆的特性n效果好n一般有毒n局部采用2化学灌浆的施工 都采用纯压式灌浆单液法双液法 可采用专门的比例泵压送浆液 小型工程、个别部位，可采用手压泵采用灌浆方法来建造防渗帷幕采用灌浆方法来建造防渗帷幕一、砂砾石地基的可灌性v衡量指标-可灌比M：v MD15/d85D15砂砾石地层颗粒级配曲线上累计含量为15的粒径，mmd85灌浆材料颗粒级配曲线上累计含量为85%的粒径，mmv灌注水泥粘土浆M=1015，或地层中小于0.lmm的颗粒小于5%v灌注水泥浆M15v最终通过灌浆试验确定15D1585d85二、灌浆材料o 主要为水泥粘土浆n 浆液的配比o 水泥：粘土(重量比)1:11:4o

12、水 ：干料(重量比)1:13:1o 其他材料n 膨润土n 外加剂n 通过室内外的试验来确定打管灌浆盖重层盖重层砂砾石层砂砾石层防渗墙设计底线防渗墙设计底线灌浆花管灌浆花管盖重层盖重层砂砾石层砂砾石层防渗墙设计底线防渗墙设计底线冲洗管冲洗管灌浆花管灌浆花管压力水压力水盖重层盖重层砂砾石层砂砾石层防渗墙设计底线防渗墙设计底线第一段第一段盖重层盖重层砂砾石层砂砾石层防渗墙设计底线防渗墙设计底线第一段第一段盖重层盖重层第一段第一段砂砾石层砂砾石层防渗墙设计底线防渗墙设计底线第二段第二段盖重层盖重层第一段第一段砂砾石层砂砾石层防渗墙设计底线防渗墙设计底线第二段第二段第三段第三段套管灌浆设计底线设计底线套

13、管套管设计底线设计底线套管套管压力水压力水设计底线设计底线套管套管第一段第一段浆液灌注浆液灌注第二段第二段第三段第三段第四段第四段挖除挖除孔口管孔口管花管段花管段止浆环止浆环封口砼封口砼循环钻灌挖除挖除孔口管孔口管花管段花管段止浆环止浆环封口砼封口砼封闭器封闭器浆液灌注浆液灌注钻杆钻杆回浆回浆花管段灌浆花管段灌浆挖除挖除花管段花管段花管段灌浆花管段灌浆浆液灌注浆液灌注回浆回浆第一段第一段挖除挖除花管段花管段花管段灌浆花管段灌浆第一段第一段浆液灌注浆液灌注回浆回浆第三段第三段设计底线设计底线套管套管设计底线设计底线套管套管压力水压力水钢管钢管钻钻 孔孔直径直径1cm一排一排34个个3050cm3

14、050cm橡皮圈橡皮圈钢管钢管钻孔钻孔橡皮圈橡皮圈设计底线设计底线填料注入填料注入套管拔出套管拔出设计底线设计底线填料填料灌浆管灌浆管花管花管第一段第一段第二段第二段第三段第三段浆液灌入浆液灌入浆液灌入浆液灌入浆液灌入浆液灌入预埋花管灌浆第三节第三节防防 渗渗 墙墙 施施 工工防渗墙q软基中的地下连续墙n土石坝坝体或土石围堰堰体的防渗也可采用n覆盖层及土石围堰防渗处理的首选方案一、防渗墙的类型 按构造特点分类槽孔(板)型防渗墙 我国水电工程混凝土防渗墙的主要型式桩柱型防渗墙 按立面布置分类封闭式悬挂式双防渗墙防渗墙中心线防渗墙中心线砂砾层砂砾层槽孔板型防渗墙槽孔板型防渗墙套接套接防渗墙中心线防

15、渗墙中心线砂砾层砂砾层桩柱型防渗墙桩柱型防渗墙套接套接封闭式封闭式相对不透水层相对不透水层防渗墙防渗墙悬挂式悬挂式相对不透水层相对不透水层防渗墙防渗墙双防渗墙双防渗墙防渗体防渗体防渗墙防渗墙相对不透水层相对不透水层二、防渗墙的墙体材料 刚性材料 抗压强度5MPa，弹性模量10000MPa 普通混凝土普通混凝土：高流动性 粘土混凝土粘土混凝土：加1220粘土 粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土：加一定比例粉煤灰 高强混凝土高强混凝土：强度25MPa 柔性材料 抗压强度则5MPa，弹性模量l0000MPa 塑性混凝土塑性混凝土：粘土、膨润土取代大部分水泥 自凝灰浆自凝灰浆：加入水泥和缓凝剂拌制固壁浆液 固化

16、灰浆固化灰浆：成槽后再向固壁浆液加入水泥等材料搅拌三、施工工艺 1.造孔准备 2.固壁泥浆和泥浆系统 3造孔成槽 4.终孔验收和清孔换浆 5墙体浇筑1.造孔准备防渗墙中心线防渗墙中心线槽段槽段防渗墙设计边线防渗墙设计边线导向槽导向槽泥浆泥浆 划分槽段 设置导向槽 铺设钻机轨道 安装钻机 修筑道路 架设水、电、浆管路 准备排水排浆系统 向槽内充灌泥浆2.固壁泥浆和泥浆系统泥浆泥浆地下水位地下水位泥皮泥皮 固壁泥浆的作用维持槽孔孔壁的稳定排除岩屑冷却润滑钻头泥皮辅助防渗 制浆材料膨润土、粘土、水掺和料加重剂增粘剂分散剂堵漏剂泥浆系统土料储存泥浆拌制泥浆储存泥浆输送泥浆再生净化供水管供水管膨润土膨润土储料罐储料罐泥浆搅拌机泥浆搅拌机补浆泵补浆泵储浆池储浆池供浆泵供浆泵防渗墙防渗墙槽槽 孔孔回浆泵回浆泵沉淀再生池沉淀再生池筛网筛网3造孔成槽n开挖槽孔的机具q冲击钻机q回转钻机q钢绳抓斗q液压铣槽机q一般多种机具配套使用槽孔范围槽孔范围主孔主孔泥浆泥浆副孔副孔 主孔钻进、副孔劈打 冲击钻钻凿主孔 一定深度后，劈打副孔副孔出渣 用泵连同泥浆吸走 接砂斗出渣(1)钻劈法副孔副孔槽孔范围槽孔范围主孔主