水利灌浆工程施工讲义课件T93

水利工程施工任课教师：唐会燕E_mail:tanlywork@163.com第六章灌浆工程

所谓灌浆就是利用利用灌浆泵或浆液自重，通过钻孔、埋管或其它方法把浆液压送到岩体的裂隙、混凝土裂缝、接缝或空洞内的工程措施。

作用：阻渗、提高岩体的整体性和抗变形能力、增强围岩或结构的密实性、增强强坝体整体性以及接触面结合能力。

按灌浆作用分：帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆、接触灌浆等。

按灌浆材料分：水泥灌浆、化学灌浆等。

岩石地基固结灌浆和帷幕灌浆均以水泥基浆液为主，遇到一些特殊地质条件，例如断层、破碎带、微细裂隙等，当使用水泥浆液难以达到预期效果时，方采用化学灌浆材料作为补充，而且化学灌浆多在水泥灌浆基础上进行。

砂砾石地基帷幕灌浆则多以水泥黏土浆为主。（一）固结灌浆

固结灌浆是用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性、均匀性和抗变形的能力。坝基灌浆的范围和孔深，主要根据坝型、坝基地质条件、岩石破碎情况和岩石应力等因素而定。固结灌浆一般采用群孔冲洗和群孔灌浆。钻孔一般为直孔。

固结灌浆工程（二）帷幕灌浆

帷幕灌浆是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成阻水幕，以减小渗流量或降低扬压力的灌浆。通常在坝体迎水面下的基础内，形成一道连续而垂直或向上游倾斜的幕墙，设计和施工中多采用单孔灌浆，孔较深且灌浆压力较大。一般地质条件时，常用帷幕深度为坝高的0.3~0.7倍。

坝基主排廊道帷幕灌浆施工场景帷幕的形式依其是否接到相对不透水层而分为接地式帷幕和悬挂式帷幕。接地式帷幕是坝址的相对不透水层埋藏较浅，帷幕能深入到相对不透水层，形成封闭式的阻水幕，此种形式防水效果好。悬挂式帷幕是坝址的相对不透水层埋藏较深，帷幕不接到相对不透水层，防渗效果较差。需与其他的防渗措施配合使用。（三））接触触灌浆浆接触灌灌浆是是用浆浆液灌灌入混混凝土土与基基岩或或混凝凝土与与钢板板之间间的缝缝隙，，以增增强接接触面面的结结合能能力。。在固固结灌灌浆的的部位位，结结合固固结灌灌浆进进行。。（四））接缝缝灌浆浆接缝灌灌浆是是通过过埋设设管路路或其其他方方法将将浆液液灌入入混凝凝土坝坝体的的接缝缝，以以改善善传力力条件件，增增强坝坝体的的整体体性。。（五））回填填灌浆浆回填灌灌浆是是用浆浆液填填充混混凝土土与围围岩或或混凝凝土与与钢板板之间间的空空隙和和孔洞洞，以以增强强围岩岩或结结构的的密实实性的的灌浆浆。浆液类类型：1、纯水水泥浆浆一种最最常用用的灌灌注浆浆液，，适用用于：：基岩固固结灌灌浆和和基础础帷幕幕灌浆浆。2、细水水泥浆浆分为干干磨细细水泥泥浆、、湿磨磨细水水泥浆浆和超超细水水泥浆浆。适适用于于：微细裂裂隙基基岩的的灌浆浆。3、稳定定浆液液常在水水泥浆浆液中中掺少少量稳稳定剂剂。适适用于于：高压帷帷幕灌灌浆和和遇水水性能能易恶恶化或或注入入量较较大的的地层层的灌灌浆。。水泥灌灌浆4、混合合浆液液在水泥泥浆液液中掺掺有掺掺合料料，例如水泥砂砂浆、、水泥泥黏土土浆、、水泥泥粉煤煤灰浆浆、水水泥水水玻璃璃浆等等。适用于于：注注入量量大或或地下下水流流速较较大地地层的的灌浆浆。5、膏状状浆液液这种浆浆液塑塑性屈屈服强强度大大（常常＞20Pa），稠稠度如如牙膏膏。适用于于：大大孔隙隙地层层（如如喀斯斯特空空洞、、岩体体宽大大裂隙隙、堆堆石体体等））的灌灌浆。。6、粘土土灌浆浆7、化学学灌浆浆化学灌灌浆是是将有机高高分子子材料料所配配制的的浆液液，灌入到到需要要处理理的部部位如如地基基或建建筑物物裂隙隙中，，经胶胶结固固化后后，达达到防防渗堵堵漏、、补强强加固固的目目的。。化学灌灌浆抗抗渗性性好，，强度度高，，但工工程费费用较较昂贵贵。同同时应应注意意对废废弃浆浆液的的处理理，防防止污污染环环境。。辅助灌灌浆第二节节岩岩基基灌浆浆岩基灌灌浆处处理是是通过过地层层钻孔孔，将将具有有流动动性和和胶凝凝性的的浆液液，用用灌浆浆设备备压入入岩层层的裂裂隙中中，使使其充充填密密实，，胶结结硬化化成整整体，以提提高和和改善善岩石石的强强度、、整体体性和和抗渗渗性。。根据据灌浆浆的作作用不不同分分为固固结灌灌浆、、帷幕幕灌浆浆和接接触灌灌浆。。也可可按材材料不不同分分类。。岩基灌灌浆以以水泥泥灌浆浆为主主。一、钻钻孔钻孔前前先用用测量量仪器器放出出灌浆浆孔的的位置置，帷帷幕灌灌浆还还需测测出各各孔高高程。。岩基灌灌浆多多用回回转式式钻机机钻孔孔，也也可采采用风风钻或或架钻钻。钻孔质质量要要求：：★施工顺顺序：：分序加加密二、钻钻孔（（裂隙隙）冲冲洗1、单孔孔冲洗洗：方法有有三种种：2、群孔孔冲洗洗：一般适适用于于岩石石破碎碎，节节理裂裂缝比比较发发育而而且在在钻孔孔相互互串通通的地地层中中。方法：：把两个个或两两个以以上的的钻孔孔组成成一个个孔组组，轮轮换的的向一一个孔孔或几几个孔孔压入入压力力水或或压力力水和和压缩缩空气气，从从另一一个或或几个个孔排排出污污水，，这样样反复复交替替冲洗洗，直直到各各个孔孔出水水洁净净为止止。（二））压水水试验验：灌浆方方法：：钻孔灌灌浆的的次序序，应应遵循循分序序加密密的原原则进进行。。通过浆浆液逐逐渐挤挤压密密实可可促进进灌浆浆区域域的连连续性性；逐逐序提提高灌灌浆压压力有有利于于浆液液的扩扩散和和提高高浆液液的密密实性性，同同时可可分析析先灌灌序孔孔的灌灌浆质质量和和效果果。地基灌灌浆一一般按按照先固结结后帷帷幕的顺序序。全孔分分段灌灌浆：：灌浆方方式：：浆液灌灌注方方式分分为纯纯压式式和循循环式式两种种灌浆压压力：：灌浆压压力是是指作作用在在灌浆浆孔段段中心心点的的压力力，是是影响响灌浆浆质量量的重重要因因素。。在不破坏坏岩层层结构构的前前提下，压压力越越大，，浆液液扩散散越远远，胶胶体越越密实实，灌灌浆范范围越越大，，灌浆浆效果果越好好。P=P1+P2+P3P——孔段中中心点点压力力，MPa；P1——灌浆管管路中中压力力表的的压力力，MPa；P2——浆液自自重压压力（（考虑虑地下下水的的影响响后）），MPaP3———压力表表处至至灌浆浆孔段段间管管路摩摩擦压压力损损失，，MPa，当压压力表表安在在孔口口进浆浆管上上时，，取负负值，，压力力表安安在孔孔口回回浆管管上时时，取取正值值。灌浆压压力的的大小小与孔孔深、、岩层层性质质和灌灌浆段段上有有无压压重等等因素素有关关，目目前国国内常常根据据下面面公式式进行行计算算。P=P0+mD+KγghP0——基岩表表层的的允许许压力力，Pa，可由由表4-4中查得得；D——灌浆段段以上上岩层层的厚厚度，，m；m——灌浆段段以上上岩层层每增增加一一米所所能增增加的的灌浆浆压力力，Pa/m，亦可可由表表4-4中查得得；h——灌浆孔孔以上上压重重的厚厚度，，m；γ——压重的的容重重，kg/m3；g——重力加加速度度，m/s2；K——系数，，可选选用1~3。灌浆压压力的的控制制有两两种方方法：：一次升升压法法灌浆开开始后后，在在较短短的时时间内内，将将压力力升到到设计计压力力，直直到终终止。。逐级升升压法法将压力力分三三级，，即依依次从从0.3P、0.7P、1.0P逐级升升压浆液稠稠度控控制稠度即即水与与干料料的比比值。。以以水灰灰比表表示。。帷幕灌灌浆浆浆液水水灰比比可采采用分分为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比比级。。灌浆浆可从从5:1开始，，根据据灌浆浆压力力和吸吸浆率率的变变化及及时调调整，，应遵遵循由稀到到浓的原则则，形形成循循序渐渐进的的灌浆浆过程程，先先灌稀稀浆，，逐步步变浓浓，直直到结结束。。限量法法：根据每一级级稠度的浆浆液灌入量量来控制。。当某级稠度度的浆液灌灌入量超过过限量标准准（300L以上或灌注注时间超过过1h），而灌浆浆压力及吸吸浆量均无无改变，或或无明显改改变时，将将浆液加浓浓一级；如果发现变变浓后，吸吸浆量显著著下降，或或灌浆压力力突然上升升，说明裂裂隙被浓浆浆堵塞，变变浓不当，，应立即变变回原稠度度。灌浆结束：：对于帷幕灌灌浆：当采采用自上而而下分段灌灌浆法时，，在设计压压力下，灌灌入率不大大于0.4L/min时，继续灌灌60min；或不大于于1L/min时，继续灌灌注90min，灌浆结束束。采用自下而而上分段灌灌浆法时，，继续灌注注的时间可可相应地减减少为30min和60min，灌浆可以以结束。灌浆结束：：固结灌浆：：在规定压压力下，当当注入率不不大于0.4L/min，继续灌注注30min，灌浆可结结束。封孔（简介介）灌浆质量检检查：帷幕灌浆质质量检查，，应以检查查孔压水试试验成果为为主。检查孔应设设在：帷幕幕中心线上上；岩石破破碎、断层层、大孔隙隙等地质条条件复杂部部位；注入入量大的孔孔段附近；；经资料分分析灌浆不不正常对灌灌浆质量有有影响的部部位。灌浆质量检检查：检查孔的数数量宜为灌灌浆孔总数数的10%。检查孔压压水试验宜宜在灌浆结结束14d后进行，采采用自上而而下分段压压水试验，，并采取岩岩芯，结束束后，按技技术进行灌灌浆和封孔孔。灌浆质量检检查：固结灌浆质质量检查宜宜采用测量量岩体波速速或静弹性性模量的方方法。检检查的时间间应分别在在灌浆结束束14d、28d后进行。检检查孔的数数量不宜小小于灌浆孔孔总数的5%，检查结束束后，按技技术要求进进行灌浆和和封孔。对于压水试试验检查，，检查的时时间应分别别在灌浆结结束3d、7d后进行。第三节砂砂砾砾石地基灌灌浆砂砾石地基基空隙率大大、透水性性强，要进进行防渗处处理方可作作水工建筑筑物的地基基。由于砂砂砾石是由由颗粒材料料组成的，，对灌浆效效果影响大大，孔壁容容易坍塌，，在灌浆中中需要了解解和掌握地地基可灌程程度、灌浆浆材料与灌灌浆方法。。钻灌方法：：（1）打管灌浆浆钻灌方法：：（2）套管灌浆浆钻灌方法：：（３）循环环灌浆是一种自上上而下，钻钻一段灌一一段，无需需待凝，钻钻孔与灌浆浆循环进行行的灌浆方方法。钻孔孔时需用粘粘土浆固壁壁，每个孔孔段长度视视孔壁稳定定和渗漏大大小而定，，一般取1-2m。此方法不不设灌浆塞塞，而是在在孔口管顶顶端封闭。。孔口管设设在起始段段上，具有有防止孔口口坍塌、地地表冒浆、、钻孔导向向的作用，，以提高灌灌浆质量。。（4）埋花管灌灌浆旋喷加固法法（高压喷射射灌浆）：：旋喷加固法法（高压喷射射灌浆）：：旋喷法是利利用旋喷机机具建造旋旋喷桩以提提高地基的的承载能力力。旋喷法适用用于砂土、、粘性土、、淤泥等地地基的加固固，对砂卵卵石（最大大粒径不大大于20cm）的防渗也也有较好的的效果。孔位定点并并埋设孔口口管→钻机机就位→钻钻孔→旋喷喷高压浆液液、提升喷喷管直至桩桩顶高程→→向桩中空空穴进行低低压注浆、、起拔孔口口管→转入入下一孔位位施工喷射方法有有单管法、、二重管法法和三重管管法。（１）单管管法喷射水泥浆浆或化学浆浆液，成桩桩直径0.3～0.8m。（２）二重重管法两个管道，，分别将浆浆液和压缩缩空气直接接射入地层层。适合处处理地下水水丰富、含含大粒径块块石及空隙隙率大的地地层。（３）三重重管法高压水、压压缩空气和和水泥浆液液（或化学学浆液）同同轴喷射。。成柱直径径1.0～2.0m。常见高压喷喷射方式：：施工程序：：目前我国喷喷旋法使用用的浆液一一般以单液液水泥浆为为主，水灰灰比（重量量比）为1:1或1.5:1.0。根据需要要也可适量量加入外加加剂。旋喷法为高高压施工，，施工时应应注意以下下事项。（１）管路路，旋转活活接头和喷喷嘴等必须须拧紧，作作到安全密密封；高压压水泥浆液液、高压水水和压缩空空气各管路路系统均应应不堵、不不漏、不串串。（２）旋喷喷法进入预预定深度后后，应先进进行试喷，，待达到预预定压力、、流量后，，再提升旋旋喷。如途途中发生故故障，应立立即停止提提升和旋喷喷，以防止止桩体中断断。（３）旋喷喷结束后要要进行压力力注浆，以以补填桩柱柱凝结收缩缩后产生的的顶部空穴穴。（４）旋喷喷水泥浆必必须严格过过滤，防止止水泥结块块和杂物堵堵塞喷嘴及及管路。特殊情况处处理混凝土坝的的分缝分块块为控制坝体体施工期混混凝土坝温温度应力并并适应施工工机械设备备的浇筑能能力，需要要用垂直于于坝轴线的的横缝和平平行于坝轴轴线的纵缝缝以及水平平缝，将坝坝体划分为为许多浇筑筑块进行浇浇筑。分缝分块方方式※首先是沿坝坝轴线方向向，将坝的的全分为15～20m左右的若干干段，坝段段之间的缝称称为横缝。※其次，每个个坝段还需需药根据施施工条件，，用纵缝、、或斜缝、、或错缝，，将一个坝段段划分成若若干坝块；；或整个坝坝段不再分分缝而进行行通仓浇筑筑※所以坝段分分块型式可可分为原因：防止不均匀匀沉陷和温温度裂缝发发生，同时考虑到到浇筑能力力的局限性性一、分块浇浇筑法1、坝体施工工的分缝分分块纵缝分块斜缝分块错缝分块通仓浇筑1）纵缝分块块用平行于坝坝轴线的垂垂直缝，把把坝段分为为若干柱状状体进行浇浇筑。为了恢复整整体性，纵纵缝须要设设置键槽，，并进行接接缝灌浆处处理。键槽的两个个斜面应尽可能分别别与坝体的两两主应力垂垂直，从而使两斜面上上的剪应力力接近于零零。键槽形式直角三角形梯形2）斜缝分块块大体沿坝体体两组主应应力之一的的轨迹面设设置斜缝，，缝面剪应应力很小。。斜缝可不进进行接缝灌灌浆，但需需布置钢筋以以确保坝体体的整体性性。斜缝分块的的浇筑顺序序不能颠倒倒，相邻高高差控制也也严格3）错缝分块块施工干扰大大等等，现现已很少采采用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节混混凝土土坝接缝缝灌浆目的：恢复大坝坝的整体体性和应应力的有有效传递递灌浆时间间：坝体内部部温度降降到稳定定温度，，灌浆时时间最好好选择在在低温季季节和上上游水位位较低时时进行混凝土坝坝接缝灌灌浆施工工顺序应应遵循以以下原则则：灌浆系统统布置：：灌浆系统统布置：：1—拌浆筒；；2—灌浆机；；3—进浆管；；4—回浆管；；5—阀门；6—压力表；；7—止浆片；；8—排气槽；；9—排气管；；10—支管；11—出浆盒止浆片沿每一灌灌浆区四四周埋设设，其作作用是阻阻止接缝缝通水及及灌浆时时水与浆浆液的外外露。止水片过过去多采采用1.2mm的镀锌铁铁片，这这类材料料易于