水利灌浆工程施工讲义课件PPT93

水利工程施施工任课教师：：唐会燕E_mail:tanlywork@163.com第六章灌灌浆工工程所谓灌浆就就是利用利用灌浆泵或浆液自重，通过钻孔孔、埋管或或其它方法法把浆液压压送到岩体体的裂隙、、混凝土裂裂缝、接缝缝或空洞内内的工程措措施。作用：阻渗渗、提高岩岩体的整体体性和抗变变形能力、、增强围岩岩或结构的的密实性、、增强强坝坝体整体性性以及接触触面结合能能力。按灌浆作用用分：帷幕灌灌浆、固结结灌浆、回回填灌浆、、接缝灌浆浆、接触灌灌浆等。按灌浆材料料分：水泥灌灌浆、化学学灌浆等。。岩石地基固固结灌浆和和帷幕灌浆浆均以水泥泥基浆液为为主，遇到一些特特殊地质条条件，例如如断层、破破碎带、微微细裂隙等等，当使用用水泥浆液液难以达到到预期效果果时，方采用化学灌灌浆材料作作为补充，而且化学灌浆多多在水泥灌灌浆基础上上进行。砂砾石地基基帷幕灌浆浆则多以水水泥黏土浆浆为主。（一）固结结灌浆固结灌浆是是用浆液灌灌入岩体裂裂隙或破碎碎带，以提提高岩体的的整体性、、均匀性和和抗变形的的能力。坝基灌浆的的范围和孔孔深，主要要根据坝型型、坝基地地质条件、、岩石破碎碎情况和岩岩石应力等等因素而定定。固结灌灌浆一般采采用群孔冲冲洗和群孔孔灌浆。钻钻孔一般为为直孔。固结灌浆工工程（二）帷幕幕灌浆帷幕灌浆是是用浆液灌灌入岩体或或土层的裂裂隙、孔隙隙，形成阻阻水幕，以以减小渗流流量或降低低扬压力的的灌浆。通常在坝体体迎水面下下的基础内内，形成一一道连续而而垂直或向向上游倾斜斜的幕墙，，设计和施施工中多采采用单孔灌灌浆，孔较较深且灌浆浆压力较大大。一般地地质条件时时，常用帷帷幕深度为为坝高的0.3~0.7倍。坝基主排廊廊道帷幕灌灌浆施工场场景帷幕的形式式依其是否否接到相对对不透水层层而分为接地式帷幕幕和悬挂式式帷幕。接地式帷帷幕是坝址址的相对不透水水层埋藏较较浅，帷幕能深深入到相对对不透水层层，形成封封闭式的阻阻水幕，此此种形式防防水效果好好。悬挂式式帷幕是坝坝址的相对不透水水层埋藏较较深，帷幕不接接到相对不不透水层，，防渗效果果较差。需需与其他的的防渗措施施配合使用用。（三）接触触灌浆接触灌浆是是用浆液灌灌入混凝土土与基岩或或混凝土与与钢板之间间的缝隙，，以增强接接触面的结结合能力。。在固结灌灌浆的部位位，结合固固结灌浆进进行。（四）接缝缝灌浆接缝灌浆是是通过埋设设管路或其其他方法将将浆液灌入入混凝土坝坝体的接缝缝，以改善善传力条件件，增强坝坝体的整体体性。（五）回填填灌浆回填灌浆是是用浆液填填充混凝土土与围岩或或混凝土与与钢板之间间的空隙和和孔洞，以以增强围岩岩或结构的的密实性的的灌浆。浆液类型：1、纯水泥浆浆一种最常用用的灌注浆浆液，适用用于：基岩固结灌灌浆和基础础帷幕灌浆浆。2、细水泥浆浆分为干磨细细水泥浆、、湿磨细水水泥浆和超超细水泥浆浆。适用于于：微细裂隙基基岩的灌浆浆。3、稳定浆液液常在水泥浆浆液中掺少少量稳定剂剂。适用于于：高压帷幕灌灌浆和遇水水性能易恶恶化或注入入量较大的的地层的灌灌浆。水泥灌浆4、混合浆液液在水泥浆液液中掺有掺掺合料，例如水泥砂浆、、水泥黏土土浆、水泥泥粉煤灰浆浆、水泥水水玻璃浆等等。适用于：注注入量大或或地下水流流速较大地地层的灌浆浆。5、膏状浆液液这种浆液塑塑性屈服强强度大（常常＞20Pa），稠度如如牙膏。适用于：大大孔隙地层层（如喀斯斯特空洞、、岩体宽大大裂隙、堆堆石体等））的灌浆。。6、粘土灌浆浆7、化学灌浆浆化学灌浆是是将有机高分子子材料所配配制的浆液液，灌入到需要要处理的部部位如地基基或建筑物物裂隙中，，经胶结固固化后，达达到防渗堵堵漏、补强强加固的目目的。化学灌浆抗抗渗性好，，强度高，，但工程费费用较昂贵贵。同时应应注意对废废弃浆液的的处理，防防止污染环环境。辅助灌浆第二节岩岩基灌浆浆岩基灌浆处处理是通过过地层钻孔孔，将具有有流动性和和胶凝性的的浆液，用用灌浆设备备压入岩层层的裂隙中中，使其充充填密实，，胶结硬化化成整体，以提高和和改善岩石石的强度、、整体性和和抗渗性。。根据灌浆浆的作用不不同分为固固结灌浆、、帷幕灌浆浆和接触灌灌浆。也可可按材料不不同分类。。岩基灌浆以以水泥灌浆浆为主。一、钻孔钻孔前先用用测量仪器器放出灌浆浆孔的位置置，帷幕灌灌浆还需测测出各孔高高程。岩基灌浆多多用回转式式钻机钻孔孔，也可采采用风钻或或架钻。钻孔质量要要求：★施工顺序：：分序加密二、钻孔（（裂隙）冲冲洗1、单孔冲洗洗：方法有三种种：2、群孔冲洗洗：一般适用于于岩石破碎碎，节理裂裂缝比较发发育而且在在钻孔相互互串通的地地层中。方法：把两个或两两个以上的的钻孔组成成一个孔组组，轮换的的向一个孔孔或几个孔孔压入压力力水或压力力水和压缩缩空气，从从另一个或或几个孔排排出污水，，这样反复复交替冲洗洗，直到各各个孔出水水洁净为止止。（二）压水水试验：灌浆方法：：钻孔灌浆的的次序，应应遵循分序序加密的原原则进行。。通过浆液逐逐渐挤压密密实可促进进灌浆区域域的连续性性；逐序提提高灌浆压压力有利于于浆液的扩扩散和提高高浆液的密密实性，同同时可分析析先灌序孔孔的灌浆质质量和效果果。地基灌浆一一般按照先固结后帷帷幕的顺序。全孔分段灌灌浆：灌浆方式：：浆液灌注方方式分为纯纯压式和循循环式两种种灌浆压力：：灌浆压力是是指作用在在灌浆孔段段中心点的的压力，是是影响灌浆浆质量的重重要因素。。在不破坏岩层层结构的前前提下，压力越越大，浆液液扩散越远远，胶体越越密实，灌灌浆范围越越大，灌浆浆效果越好好。P=P1+P2+P3P——孔段中心点点压力，MPa；P1——灌浆管路中中压力表的的压力，MPa；P2——浆液自重压压力（考虑虑地下水的的影响后）），MPaP3——压力表处至至灌浆孔段段间管路摩摩擦压力损损失，MPa，当压力表表安在孔口口进浆管上上时，取负负值，压力力表安在孔孔口回浆管管上时，取取正值。灌浆压力的的大小与孔孔深、岩层层性质和灌灌浆段上有有无压重等等因素有关关，目前国国内常根据据下面公式式进行计算算。P=P0+mD+KγghP0——基岩表层层的允许许压力，，Pa，可由表表4-4中查得；；D——灌浆段以以上岩层层的厚度度，m；m——灌浆段以以上岩层层每增加加一米所所能增加加的灌浆浆压力，，Pa/m，亦可由由表4-4中查得；；h——灌浆孔以以上压重重的厚度度，m；γ——压重的容容重，kg/m3；g——重力加速速度，m/s2；K——系数，可可选用1~3。灌浆压力力的控制制有两种种方法：：一次升压压法灌浆开始始后，在在较短的的时间内内，将压压力升到到设计压压力，直直到终止止。逐级升压压法将压力分分三级，，即依次次从0.3P、0.7P、1.0P逐级升压压浆液稠度度控制稠度即水水与干料料的比值值。以以水灰比比表示。。帷幕灌浆浆浆液水水灰比可可采用分分为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级级。灌浆浆可从5:1开始，根根据灌浆浆压力和和吸浆率率的变化化及时调调整，应应遵循由稀到浓浓的原则，，形成循循序渐进进的灌浆浆过程，，先灌稀稀浆，逐逐步变浓浓，直到到结束。。限量法：：根据每一一级稠度度的浆液液灌入量量来控制制。当某级稠稠度的浆浆液灌入入量超过过限量标标准（300L以上或灌灌注时间间超过1h），而灌灌浆压力力及吸浆浆量均无无改变，，或无明明显改变变时，将将浆液加加浓一级级；如果发现现变浓后后，吸浆浆量显著著下降，，或灌浆浆压力突突然上升升，说明明裂隙被被浓浆堵堵塞，变变浓不当当，应立立即变回回原稠度度。灌浆结束束：对于帷幕幕灌浆：：当采用用自上而而下分段段灌浆法法时，在在设计压压力下，，灌入率率不大于于0.4L/min时，继续续灌60min；或不大大于1L/min时，继续续灌注90min，灌浆结结束。采用自下下而上分分段灌浆浆法时，，继续灌灌注的时时间可相相应地减减少为30min和60min，灌浆可可以结束束。灌浆结束束：固结灌浆浆：在规规定压力力下，当当注入率率不大于于0.4L/min，继续灌灌注30min，灌浆可可结束。。封孔（简简介）灌浆质量量检查：帷幕灌浆浆质量检检查，应应以检查查孔压水水试验成成果为主主。检查孔应应设在：：帷幕中中心线上上；岩石石破碎、、断层、、大孔隙隙等地质质条件复复杂部位位；注入入量大的的孔段附附近；经经资料分分析灌浆浆不正常常对灌浆浆质量有有影响的的部位。。灌浆质量量检查：检查孔的的数量宜宜为灌浆浆孔总数数的10%。检查孔孔压水试试验宜在在灌浆结结束14d后进行，，采用自自上而下下分段压压水试验验，并采采取岩芯芯，结束束后，按按技术进进行灌浆浆和封孔孔。灌浆质量量检查：固结灌浆浆质量检检查宜采采用测量量岩体波波速或静静弹性模模量的方方法。。检查的的时间应应分别在在灌浆结结束14d、28d后进行。。检查孔孔的数量量不宜小小于灌浆浆孔总数数的5%，检查结结束后，，按技术术要求进进行灌浆浆和封孔孔。对于压水水试验检检查，检检查的时时间应分分别在灌灌浆结束束3d、7d后进行。。第三节砂砂砾石石地基灌灌浆砂砾石地地基空隙隙率大、、透水性性强，要要进行防防渗处理理方可作作水工建建筑物的的地基。。由于砂砂砾石是是由颗粒粒材料组组成的，，对灌浆浆效果影影响大，，孔壁容容易坍塌塌，在灌灌浆中需需要了解解和掌握握地基可可灌程度度、灌浆浆材料与与灌浆方方法。钻灌方法法：（1）打管灌灌浆钻灌方法法：（2）套管灌灌浆钻灌方法法：（３）循循环灌浆浆是一种自自上而下下，钻一一段灌一一段，无无需待凝凝，钻孔孔与灌浆浆循环进进行的灌灌浆方法法。钻孔孔时需用用粘土浆浆固壁，，每个孔孔段长度度视孔壁壁稳定和和渗漏大大小而定定，一般般取1-2m。此方法法不设灌灌浆塞，，而是在在孔口管管顶端封封闭。孔孔口管设设在起始始段上，，具有防防止孔口口坍塌、、地表冒冒浆、钻钻孔导向向的作用用，以提提高灌浆浆质量。。（4）埋花管管灌浆旋喷加固固法（高压喷喷射灌浆浆）：旋喷加固固法（高压喷喷射灌浆浆）：旋喷法是是利用旋旋喷机具具建造旋旋喷桩以以提高地地基的承承载能力力。旋喷法适适用于砂砂土、粘粘性土、、淤泥等等地基的的加固，，对砂卵卵石（最最大粒径径不大于于20cm）的防渗渗也有较较好的效效果。孔位定点点并埋设设孔口管管→钻机机就位→→钻孔→→旋喷高高压浆液液、提升升喷管直直至桩顶顶高程→→向桩中中空穴进进行低压压注浆、、起拔孔孔口管→→转入下下一孔位位施工喷射方方法有有单管管法、、二重重管法法和三三重管管法。。（１））单管管法喷射水水泥浆浆或化化学浆浆液，，成桩桩直径径0.3～0.8m。（２））二重重管法法两个管管道，，分别别将浆浆液和和压缩缩空气气直接接射入入地层层。适适合处处理地地下水水丰富富、含含大粒粒径块块石及及空隙隙率大大的地地层。。（３））三重重管法法高压水水、压压缩空空气和和水泥泥浆液液（或或化学学浆液液）同同轴喷喷射。。成柱柱直径径1.0～2.0m。常见高高压喷喷射方方式：：施工程程序：：目前我我国喷喷旋法法使用用的浆浆液一一般以以单液液水泥泥浆为为主，，水灰灰比（（重量量比））为1:1或1.5:1.0。根据据需要要也可可适量量加入入外加加剂。。旋喷法法为高高压施施工，，施工工时应应注意意以下下事项项。（１））管路路，旋旋转活活接头头和喷喷嘴等等必须须拧紧紧，作作到安安全密密封；；高压压水泥泥浆液液、高高压水水和压压缩空空气各各管路路系统统均应应不堵堵、不不漏、、不串串。（２２））旋旋喷喷法法进进入入预预定定深深度度后后，，应应先先进进行行试试喷喷，，待待达达到到预预定定压压力力、、流流量量后后，，再再提提升升旋旋喷喷。。如如途途中中发发生生故故障障，，应应立立即即停停止止提提升升和和旋旋喷喷，，以以防防止止桩桩体体中中断断。。（３３））旋旋喷喷结结束束后后要要进进行行压压力力注注浆浆，，以以补补填填桩桩柱柱凝凝结结收收缩缩后后产产生生的的顶顶部部空空穴穴。。（４４））旋旋喷喷水水泥泥浆浆必必须须严严格格过过滤滤，，防防止止水水泥泥结结块块和和杂杂物物堵堵塞塞喷喷嘴嘴及及管管路路。。特殊殊情情况况处处理理混凝凝土土坝坝的的分分缝缝分分块块为控控制制坝坝体体施施工工期期混混凝凝土土坝坝温温度度应应力力并并适适应应施施工工机机械械设设备备的的浇浇筑筑能能力力，，需需要要用用垂垂直直于于坝坝轴轴线线的的横横缝缝和和平平行行于于坝坝轴轴线线的的纵纵缝缝以以及及水水平平缝缝，，将将坝坝体体划划分分为为许许多多浇浇筑筑块块进进行行浇浇筑筑。。分缝缝分分块块方方式式※首先先是是沿沿坝坝轴轴线线方方向向，，将将坝坝的的全全分分为为15～20m左右右的的若若干干段段，，坝坝段段之间间的的缝缝称称为为横横缝缝。※其次次，，每每个个坝坝段段还还需需药药根根据据施施工工条条件件，，用用纵纵缝缝、、或或斜斜缝缝、、或或错错缝缝，，将一一个个坝坝段段划划分分成成若若干干坝坝块块；；或或整整个个坝坝段段不不再再分分缝缝而而进进行行通通仓仓浇浇筑筑※所以以坝坝段段分分块块型型式式可可分分为为原因因：：防止止不不均均匀匀沉沉陷陷和和温温度度裂裂缝缝发发生生，，同时时考考虑虑到到浇浇筑筑能能力力的的局局限限性性一、、分分块块浇浇筑筑法法1、坝坝体体施施工工的的分分缝缝分分块块纵缝分块斜缝分块错缝分块通仓浇筑1）纵纵缝缝分分块块用平平行行于于坝坝轴轴线线的的垂垂直直缝缝，，把把坝坝段段分分为为若若干干柱柱状状体体进进行行浇浇筑筑。。为了了恢恢复复整整体体性性，，纵纵缝缝须须要要设设置置键键槽槽，，并并进进行行接接缝缝灌灌浆浆处处理理。。键槽槽的的两两个个斜斜面面应应尽可可能能分分别别与坝坝体体的的两两主主应应力力垂垂直直，从从而而使两两斜斜面面上上的的剪剪应应力力接接近近于于零零。。键槽槽形形式式直角三角形梯形2）斜斜缝缝分分块块大体体沿沿坝坝体体两两组组主主应应力力之之一一的的轨轨迹迹面面设设置置斜斜缝缝，，缝缝面面剪剪应应力力很很小小。。斜缝缝可可不不进进行行接接缝缝灌灌浆浆，，但但需需布置置钢钢筋筋以以确确保保坝坝体体的的整整体体性性。斜缝缝分分块块的的浇浇筑筑顺顺序序不不能能颠颠倒倒，，相相邻邻高高差差控控制制也也严严格格3）错错缝缝分分块块施工工干干扰扰大大等等等等，，现现已已很很少少采采用用4）通仓浇筑由于浇筑尺寸大，所以温控要求严。典型工程实例：1972年美国德沃歇克坝高219m，最大坝宽达153m，浇筑块高度1.5m

浇筑温度6.7~4.4oC

基础及老混凝土约束范围内，预埋冷却水管等第四四节节混混凝凝土土坝坝接接缝缝灌灌浆浆目的的：：恢复复大大坝坝的的整整体体性性和和应应力力的的有有效效传传递递灌浆浆时时间间：：坝体体内内部部温温度度降降到到稳稳定定温温度度，，灌灌浆浆时时间间最最好好选选择择在在低低温温季季节节和和上上游游水水位位较较低低时时进进行行混凝凝土土坝坝接接缝缝灌灌浆浆施施工工顺顺序序应应遵遵循循以以下下原原则则：：灌浆浆系系统统布布置置：：灌浆浆系系统统布布置置：：1——拌浆浆筒筒；；2——灌浆浆机机；；3——进浆浆管管；；4——回浆浆管管；；5——阀门门；；6——压力力表表；；7——止浆浆片片；；8——排气气槽槽；；9——排气气管管；；10——支管管；；11——出浆浆盒盒止浆浆片片沿每每一一灌灌浆浆区区四四周周埋埋设设，，其其作作用用是是阻阻止止接接缝缝通通水水及及灌灌浆浆时时水水与与浆浆液液的的外外露露。。止水水片片过过去去多多采采用用1.2mm的镀镀锌锌铁铁片片，，这这类类材材料料易易于于绣绣蚀蚀，，或或因因形形状状不不好好而而与与混混凝凝土土结结合合不不良良，，常常引引起起止止浆浆片片失失效效。。近近年年来来，，已已广广泛泛应应用用塑塑料料止止水水带带。。止止水水带带宽宽度度采采用用250～300mm为宜宜。。2.灌浆浆管管路路由由进进浆浆管管、、回回浆浆管管、、支支管管、、出出浆浆盒盒、、排排气气糟糟、、排排气