地基处理与灌浆施工方法（53页）

1、水利水电工程管理与实务精讲班主讲老师：王飞寒1F413000 水利水电工程地基处理与灌浆施工1F413010地基基础的要求及地基处理的方法 1F413011掌握地基基础的要求一、水工建筑物的地基分类水工建筑物的地基分为两大类型，即岩基和软基。1岩基是由岩石构成的地基，又称硬基。2软基是由淤泥、壤土、砂、砂砾石、砂卵石等构成的地基。又可细分为砂砾石地基、软土地基。(1)砂砾石地基是由砂砾石、砂卵石等构成的地基，它的空隙大，孔隙率高，因而渗透性强。(2)软土地基是由淤泥、壤土、粉细砂等细微粒子的土质构成的地基。孔隙率大、压缩性大、含水量大、渗透系数小、水分不易排出、承载能力差、沉陷大、触变性强等特

2、点，在外界的影响下很易变形。 1F413011掌握地基基础的要求二、水工建筑物对地基基础的基本要求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。能够避免发生严重的渗漏和渗透破坏。4具有足够的耐久性。能够防止在地下水长期作用下发生侵蚀破坏。 1F413011掌握地基基础的要求1F413012掌握地基处理的方法 水利水电工程地基处理的基本方法主要有开挖、灌浆、防渗墙、桩基础、锚固，还有置换法、排水法以及挤实法等。 (一)开挖 开挖处理是将不符合设计要求的覆盖层、风化破碎有缺陷的岩层挖掉，是地基处理最通用的方法。 (二)

3、灌浆 灌浆是利用灌浆泵的压力，通过钻孔、预埋管路或其他方式，把具有胶凝性质的材料(水泥)和掺合料(如黏土等)与水搅拌混合的浆液或化学溶液灌注到岩石、土层中的裂隙、洞穴或混凝土的裂缝、接缝内，以达到加固、防渗等工程目的的技术措施。1F413012掌握地基处理的方法 (三)防渗墙 防渗墙是使用专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔，以泥浆固壁，孔内浇灌混凝土或其他防渗材料等，或安装预制混凝土构件，而形成连续的地下墙体。也可用板桩、灌注桩、旋喷桩或定喷桩等各类桩体连续形成防渗墙。(四)置换法 置换法是将建筑物基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，换填无侵蚀性及低压缩性的散粒材料，从而加速软土固结的一种方法。

4、1F413012掌握地基处理的方法 (五)排水法 排水法是采取相应措施如砂垫层、排水井、塑料多孔排水板等，使软基表层或内部形成水平或垂直排水通道，然后在土壤自重或外荷压载作用下，加速土壤中水分的排除，使土壤固结的一种方法。(排水固结的过程)(六)挤实法 挤实法是将某些填料如砂、碎石或生石灰等用冲击、振动或两者兼而有之的方法压人土中，形成一个个的柱体，将原土层挤实，从而增加地基强度的一种方法。1F413012掌握地基处理的方法 (七)桩基础 可将建筑物荷载传到深部地基，起增大承载力，减小或调整沉降等作用。桩基础有打入桩、灌注桩、旋喷桩及深层搅拌桩。1打入桩。将不同材料制作的桩，采用不同工艺打入、

5、振入或插入地基。2灌注桩。向使用不同工艺钻出不同形式的钻孑L内，灌注砂、砾石(碎石)或混凝土，建成砂桩、砾(碎)石桩或混凝土灌注桩。1F413012掌握地基处理的方法3旋喷桩。利用高压旋喷射流，将地层与水泥基质浆液搅动混合而成的圆断面桩。4深层搅拌桩。以机械旋转方法搅动地层，同时注入水泥基质浆液或喷入水泥干粉，在松散细颗粒地层内形成的桩体。1F413012掌握地基处理的方法例题1.水工建筑物地基可分为软基和（）。A砂砾石地基 B软土地基C岩基 D淤泥1F413012掌握地基处理的方法2.水工建筑物对地基基础的基本要求是（）。A具有足够的强度，能够承受上部结构传递的应力B具有足够的整体性，能够防

6、止基础的滑动C具有足够的抗渗性，能够避免发生严重的渗漏和渗透破坏D具有足够的耐久性，能够防止在地下水长期作用下发生侵蚀破坏E具有足够的均一性，能够防止基础的沉陷超过设计要求 1F413012掌握地基处理的方法1F413020 灌浆与防渗墙施工1F413021掌握灌浆施工要求 一、灌浆分类 (一)按灌浆材料分类按浆液材料主要分为水泥灌浆、黏土灌浆和化学灌浆等。1F413021掌握灌浆施工要求 (二)按灌浆目的分类按灌浆目的分为帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、接缝灌浆和回填灌浆等。1帷幕灌浆。帷幕灌浆是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成防水幕，以减小渗流量或降低扬压力的灌浆。2固结灌浆。用浆液灌

7、人岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性和抗变形能力的灌浆。1F413021掌握灌浆施工要求 3接触灌浆。通过浆液灌人混凝土与基岩或混凝土与钢板之间的缝隙，以增加接触面结合能力的灌浆。 4接缝灌浆。通过埋设管路或其他方式将浆液灌人混凝土坝体的接缝，以改善传力条件增强坝体整体性的灌浆。5回填灌浆。用浆液填充混凝土与围岩或混凝土与钢板之间的空隙和孔洞，以增强围岩或结构的密实性的灌浆。1F413021掌握灌浆施工要求 1 . 帷幕浂浆2 . 固结浂浆3 . 接触浂浆4 . 接缝浂浆5 . 回填浂浆二、钻孔灌浆用的机械设备 (一)钻孔机械 有回转式、回转冲击式、冲击式三大类。目前用得最多的是回转式钻机，

8、其次是回转冲击式钻机，纯冲击式钻机用得很少。 (二)灌浆机械 灌浆机械主要有灌浆泵、浆液搅拌机及灌浆记录仪等。1F413021掌握灌浆施工要求 三、灌浆方式和灌浆方法 (一)灌浆方式灌浆方式有纯压式和循环式两种。1纯压式 （1）概念：纯压式灌浆是指浆液注入孔段内和岩体裂隙中，不再返回的灌浆方式。(只进不出)（2）特点：这种方式设备简单，操作方便；但浆液流动速度较慢，容易沉淀，堵塞岩层缝隙和管路，（3）适用：多用于吸浆量大，并有大裂隙存在和孔深不超过15m的情况。1F413021掌握灌浆施工要求 2循环式（1）概念：循环式灌浆是指浆液通过射浆管注入孔段内，部分浆液渗入到岩体裂隙中，部分浆液通过回

9、浆管返回，保持孔段内的浆液呈循环流动状态的灌浆方式。（2）特点：浆液保持流动状态，防止水泥沉淀，灌浆效果好；根据进浆和回浆液比重的差值，判断岩层吸收水泥的情况。（有进有出）1F413021掌握灌浆施工要求 1F413021掌握灌浆施工要求 图1F413021-1 浆液灌注方式（a）纯压式；（b）循环式1-水 ；2-拌浆筒；3-灌浆泵；4-压力表；5-灌浆管；6-灌浆塞；7-回浆管（a）（b） (二)灌浆方法 灌浆方法可分为全孔一次灌浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法和孔口封闭灌浆法等。1全孔一次灌浆将孔一次钻完，全孔段一次灌浆。特点：施工简便。适用：孔深不深，地质条件比较

10、良好，基岩比较完整的情况。1F413021掌握灌浆施工要求 2自下而上分段灌浆 将灌浆孔一次钻进到底，然后从钻孔的底部往上，逐段安装灌浆塞进行灌浆，直至孔口的灌浆方法。3自上而下分段灌浆法 从上向下逐段进行钻孔，逐段安装灌浆塞进行灌浆，直至孔底的灌浆方法。1F413021掌握灌浆施工要求 1F413021掌握灌浆施工要求 （a）（b）（c）（d）（a）（b）（c）（d）（e）（f）图1F413021-2 自下而上分段灌浆（a）钻孔（b）第三段灌浆（c）第二段灌浆（d）第一段灌浆图1F413021-3 自上而下分段灌浆（a）钻孔（b）第三段灌浆（c）第二段灌浆（d）第一段灌浆（e）第三段钻孔（f

11、）第三段灌浆4综合灌浆法 某些段采用自上而下分段灌浆，另一些段采用自下而上分段灌浆的方法。5孔口封闭灌浆法 在钻孔的孔口安装孔口管，自上而下分段钻孔和灌浆，各段灌浆时都在孔口安装孔口封闭器进行灌浆的方法。 灌浆孔的基岩段长小于6m时，可采用全孔一次灌浆法；大于6m时，可采用自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。1F413021掌握灌浆施工要求 四、帷幕灌浆工艺：钻孔、钻孔冲洗、压水试验、灌浆和灌浆的质量检查等。(一)钻孔帷幕灌浆宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。钻孔质量要求有：1钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm。2孔深应符合设计规定。1F41

12、3021掌握灌浆施工要求 (一)钻孔 3灌浆孔宜选用较小的孔径，钻孔孔壁应平直完整。4钻孔必须保证孔向准确。钻机安装必须平正稳固；钻孔宜埋设孔口管；钻机立轴和孔口管的方向必须与设计孔向一致；钻进应采用较长的粗径钻具并适当地控制钻进压力。1F413021掌握灌浆施工要求 (二)钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验 灌浆孔(段)在灌浆前应进行钻孔冲洗，孔内沉积厚度不得超过20cm。同时在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆压力的80，该值若大于1MPa时，采用1MPa。1F413021掌握灌浆施工要求 冲洗时，可将冲洗管插入孔内，用阻塞器将孔口堵紧，用压力水冲洗，压力水和压缩

13、空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗。 帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，先导孔应自上而下分段进行压水试验，各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆前宜进行简易压水；采用自下而上分段灌浆法时，先导孔仍应自上而下分段进行压水试验。各次序灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次钻孔冲洗和裂隙冲洗。除孔底段外，各灌浆段在灌浆前可不进行裂隙冲洗和简易压水。压水试验应在裂隙冲洗后进行，采用五点法或单点法。 1F413021掌握灌浆施工要求 （三）灌浆方式和灌浆方法1灌浆方式优先采用循环式，射浆管距孔底不得大于50cm。2灌浆方法帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行。 由三排孔组成的帷幕，应先进行边排孔的灌浆，然后进行中排孔的灌浆

14、。边排孔宜分为三序施工，中排孔可分为二序或三序施工；由两排孔组成的帷幕，宜先进行下游排孔的灌浆，然后进行上游排孔的灌浆。每排孔宜分为三序施工；单排帷幕灌浆孔应分为三序施工。1F413021掌握灌浆施工要求 1F413021掌握灌浆施工要求 1F413021-4 帷幕灌浆孔的施工序P先导孔 ：、第一、二、三次序孔：C检查孔 帷幕灌浆段长度宜采用56m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。采用自上而下分段灌浆法时，灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；孔口无涌水的孔段，灌浆结束后可不待凝，但在断层、破碎带等地质条件复杂地区则宜待凝。采用自下而上分段灌浆法时，灌浆段的长度因故超过

15、10m，对该段宜采取补救措施。1F413021掌握灌浆施工要求 (四)灌浆压力和浆液变换1灌浆压力 纯压式灌浆，压力表应安装在孔口进浆管路上；循环式灌浆，压力表应安装在孔口回浆管路上。灌浆应尽快达到设计压力，但注入率大时应分级升压。 灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。浆液水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级。开灌水灰比可采用5:1。1F413021掌握灌浆施工要求 2灌浆浆液变换 不变条件：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比（注入率相对减少）。 改变条件：当某一比级浆液的注入量已达300L以上

16、或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；当注入率大于30Lmin时，可根据具体情况越级变浓。（量、率、时间） 灌注细水泥浆液，可采用水灰比为2:1、1:1、0.6:1，或1:1、0.8:1、0.6:1 三个比级。1F413021掌握灌浆施工要求 (五)灌浆结束标准和封孔方法1灌浆结束标准（两种情况） 自上而下分段灌浆：在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min；或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆可以结束。 自下而上分段灌浆：继续灌注的时间可相应地减少为30min和60min，灌浆可以结束。1F413021掌握灌浆施工要求

17、 五)灌浆结束标准和封孔方法 2封孔方法 （两种情况） 自上而下分段灌浆：灌浆孔封孔应采用“分段压力灌浆封孔法”； 自下而上分段灌浆：应采用“置换和压力灌浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。1F413021掌握灌浆施工要求 (六)特殊情况处理 冒浆漏浆：应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。 串浆：如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔并行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。1F413021掌握灌浆施工要求 注：灌浆必须连续进行，若中断，及早恢复灌浆。否则冲洗后恢复灌浆；若无法冲洗或冲洗无

18、效，应进行扫孔，而后恢复灌浆。恢复灌浆时，应先使用开灌比级的水泥浆进行灌注。1F413021掌握灌浆施工要求 (七)工程质量检查 以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。 灌浆检查孔应在下述部位布置：1帷幕中心线上；2岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；3钻孔偏斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影响的部位。1F413021掌握灌浆施工要求 检查孔的数量：灌浆孔总数的l0。一个坝段或一个单元工程内，至少应布置一个检查孔； 检查孔压水试验时间：灌浆结束14d后进行；同时应自上而下分段卡塞进行压水试验，试验采用五点法或单点法。 检查孔压水试验

19、结束后，按技术要求进行灌浆和封孔；检查孔应采取岩芯，计算获得率并加以描述。1F413021掌握灌浆施工要求 五、固结灌浆 (一)灌浆方式与施工工艺 固结灌浆灌浆方式有循环式和纯压式两种；灌浆施工工艺和帷幕灌浆基本相同。 (二)灌浆技术要求 灌浆孔的施工按分序加密的原则进行，可分为二序或三序施工。每孔采取自上而下分段钻进、分段灌浆或钻进终孔后进行灌浆。压水试验采用单点法。试验孔数不宜少于总孔数的5。1F413021掌握灌浆施工要求 注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min，灌浆可以结束。 灌浆质量压水试验检查，孔段合格率应在80以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50，且不集中

20、。 灌浆孔封孔应采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。1F413021掌握灌浆施工要求 六、化学灌浆 化学灌浆是一种以高分子有机化合物为主体材料的灌浆方法。 (一)化学浆液的特点 化学灌浆冻液的黏度低，流动性好，可灌性好，小于0.1mm以下的缝隙也能灌人。防渗效果好。稳定性及耐久性均较好。有一定的毒性。分单液法灌浆和双液法灌浆两种。一般都采用纯压式灌浆。压送浆液的方式有气压法和泵压法。1F413021掌握灌浆施工要求 七、高压喷射灌浆(一)高压喷射灌浆的适用范围 软弱土层。实践证明，砂类土、黏性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，效果较好。(二)高压喷射灌浆的基本方法 高压喷射灌浆的基

21、本方法有：单管法(直径达0.50.9m)、二管法(0.81.5m )、三管法(1.02.0m)和多管法等。1F413021掌握灌浆施工要求 1F413021掌握灌浆施工要求 （a）（b）（c）图1F413021-5 高压喷射灌浆法施工方法（a）单管法； （b）二管法； （b）三管法(四)高压喷射灌浆的喷射形式 高压喷射灌浆的喷射形式有旋喷、摆喷、定喷三种。1F413021掌握灌浆施工要求 图1F413021-6 高喷凝结的形式（a）旋喷体 （b）摆喷体（板墙）；（c）定喷体（薄板墙）图1F413021-7 高压喷射灌浆施工流程示意图 (五)高压喷射灌浆的施工程序 高喷灌浆应分排分序进行。在坝、

22、堤基或围堰中，由多排孔组成的高喷墙应先施工下游排孔，后施工上游排孔，最后施工中间排孔。在同一排内如采用钻、喷分别进行的程序施工时，应先施工序孔，后施工序孔。先导孔应最先施工。施工程序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩成板或成墙等。 (六)高压喷射灌浆的质量检验 检测方法：有开挖检查、室内试验、钻孔检查、载荷试验以及其他非破坏性试验方法等。1F413021掌握灌浆施工要求 例题：1.为减小地基渗流量或降低扬压力，主要采用（）。A帷幕灌浆 B接触灌浆c接缝灌浆 D固结灌浆1F413021掌握灌浆施工要求 例题：2在坝、堤基或围堰中，由多排孔组成的高喷墙的施工顺序为（）。A先上游排孔，后中间排孔，最后下游排孔B先下