水利基礎(chǔ)處理工程t版共42

第三章基礎(chǔ)處理工程

水工建筑物的基礎(chǔ)，按照地層的性質(zhì)可分為兩大類型：①巖基②軟基（包括土基和沙礫石基）。一．各類型的水工建筑物對地基基礎(chǔ)的要求

1．具有足夠的強(qiáng)度，能夠承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的應(yīng)力；

2．具有足夠的整體性和均一性，能夠防止基礎(chǔ)的滑動和不均勻沉陷；

3．具有足夠的抗?jié)B性和耐久性，防止發(fā)生嚴(yán)重的滲漏和滲透破壞及地下水的侵蝕破壞。二．地基處理的方法

1．地基開挖：在地基范圍內(nèi)將不合設(shè)計要求的覆蓋層、分化破碎有缺陷的巖層挖掉，是一種最通用可靠的處理方法

2．?dāng)鄬?、軟弱夾層、破碎帶處理方法

砼塞、砼拱、截水槽、防滲墻常用

巖溶處理可用堵、鋪、截、圍、導(dǎo)、灌

3．砂礫石、軟土地基處理

防滲：截水槽、打板樁、防滲墻

加固：預(yù)壓、換砂、砂井、振動密實、打樁、灌漿等

第一節(jié)壩基巖石灌漿一．巖基灌漿的分類及部位

巖基灌漿按目的可分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿。1．帷幕灌漿：①目的：減少壩基的滲流量、降低滲透壓力，保證地基的滲透穩(wěn)定。

②部位：布置在壩基迎水面下的基礎(chǔ)內(nèi)，形成一道連續(xù)而垂直或向上游傾斜的幕墻。

③特點：孔較深，通常要求孔深入到巖基，多采用單孔灌漿，使用的灌漿壓力較大；斜幕一般比直幕效果好，但施工較復(fù)雜；

灌漿時間應(yīng)在水庫蓄水前完成；通常都在基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行，廊道尺寸通常寬2～3m，高3～4m。(圖3-1)2．固結(jié)灌漿：

①目的：提高和改善巖基的物理力學(xué)性能(強(qiáng)度和整體性)，減少開挖深度，增強(qiáng)防滲效果。

②部位：灌漿的范圍主要根據(jù)大壩地基的地質(zhì)條件、巖石破碎情況、壩型和基礎(chǔ)巖石應(yīng)力等條件而定。

③特點：孔深一般為5～8m，也有深達(dá)15～40m；孔在平面上呈網(wǎng)格交錯布置，通常采用群孔沖洗和群孔灌漿；灌漿時間多是在基礎(chǔ)開挖和壩基基礎(chǔ)部位混凝土澆筑等工序間穿插進(jìn)行。3．接觸灌漿：

①目的：加強(qiáng)壩體混凝土與岸坡或地基之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，同時也能增加巖基的固結(jié)強(qiáng)度和防滲性能

②部位：在固結(jié)灌漿部位，可結(jié)合固結(jié)灌漿進(jìn)行

③特點：可通過混凝土鉆孔壓漿或預(yù)先在接觸面上埋設(shè)灌漿盒及相應(yīng)的管道系統(tǒng)；應(yīng)安排在壩體混凝土達(dá)到穩(wěn)定溫度后，防止混凝土冷縮拉裂；灌漿壓力通常不超過0.1～0.3MPa。二、巖基灌漿材料漿液應(yīng)具備可灌性；有防滲性，強(qiáng)度和粘結(jié)力；流動性；穩(wěn)定性水泥灌漿、水泥粘土灌漿、化學(xué)灌漿。三種材料比較：

水泥漿液最為普遍，可靠、設(shè)備和工藝簡單、成本低廉的優(yōu)點；

水泥粘土漿雖成本低但結(jié)石強(qiáng)度不高；

化學(xué)灌漿是為解決有特殊地質(zhì)條件或建筑物的裂縫等采用通常的顆粒材料難以灌進(jìn)，成本較高，施工復(fù)雜，工藝要求嚴(yán)。

二．水泥灌漿對材料的要求

1．水泥：顆粒細(xì)、穩(wěn)定性好、膠結(jié)性強(qiáng)、結(jié)石強(qiáng)度高和耐久性好，標(biāo)號不低于425號。水泥細(xì)度要求一般來講水泥顆粒粒徑應(yīng)不大于巖石裂隙寬度的1/3～1/5，水泥漿才易于灌入。

2．摻合料：惰性材料如砂、粘土、粉煤灰用以節(jié)約水泥；活性材料如減水劑、速凝劑、緩凝劑等有助于加強(qiáng)漿液流動性和擴(kuò)散性，提高灌漿效果。

3．水：與一般混凝土拌和用水一樣。三、水泥灌漿施工1．鉆孔：①鉆孔機(jī)械：回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)②要求：孔位、孔向、孔深應(yīng)符合設(shè)計要求?？孜黄畈怀^10cm，對垂直或傾角小于5度的帷幕孔其孔斜偏差不得大于規(guī)定數(shù)值；孔徑上下均一，孔壁平整；帷幕鉆孔方向原則上應(yīng)較多地穿過裂隙和巖層層面，鉆孔角度通?？刂圃?度～10度之間。（圖3-2）2．沖洗：在灌漿以前將殘存在孔底和粘滯在孔壁的巖粉鐵末沖洗出孔外，并將巖層裂隙和孔洞中的充填物沖洗干凈。

沖洗方法有單孔沖洗和群孔沖洗。

3．壓水試驗：壓水試驗主要是測定巖層的滲透特性，為巖基灌漿或處理提供必要的依據(jù)。在一定壓力之下，通過鉆孔將水壓入孔壁四周的縫隙中，根據(jù)壓入的水量和壓水時間，計算出代表巖層滲透特性的技術(shù)參數(shù)q。地層透水率

q=Q/LP

q——地層透水率，Lu/(min.m.m)

Q——壓入流量，L/min

P——試驗壓力，m，通常為同段灌漿壓力的70%～80%

L——試驗孔段長度，m，與灌漿段長一致，一般為5～6m

在預(yù)定壓力下，每5min測讀一次流量，當(dāng)試驗結(jié)果符合下列標(biāo)準(zhǔn)之一時即可結(jié)束試驗，以最終流量作為計算流量，標(biāo)準(zhǔn)如下：

①流量之一大于5L/min時，連續(xù)四次讀數(shù)，其最大值與最小值之差小于最終值10%。

②流量均小于5L/min時，連續(xù)四次讀數(shù)，其最大值與最小值之差小于最終值20%。

③連續(xù)四次讀數(shù)，流量均小于0.5L/min。4．灌漿的方法和工藝：

①鉆孔灌漿次序：遵循分序加密的原則。

a.分序加密，漿液逐漸擠壓密實，可促進(jìn)灌漿區(qū)域的連續(xù)性；

b.逐序提高灌漿壓力，有利于漿液的擴(kuò)散和提高漿液的密實性；

c.通過后灌序孔和單位吸漿量的變化可推斷先灌序孔的灌漿質(zhì)量和效果；

d.可減少相鄰孔串漿現(xiàn)象，有利于施工。

地基灌漿一般按照先固結(jié)后帷幕順序。

②灌漿方法：按灌漿時漿液灌注和流動的特點，分純壓式和循環(huán)式。

按鉆孔灌漿順序，分全孔一次灌漿和分段灌漿。

③灌漿壓力：通常指作用在灌漿段中部的壓力，是灌漿施工中的重要控制參數(shù)，在不致破壞巖基穩(wěn)定和壩體安全的前提下，盡可能采用比較高的壓力。

一般認(rèn)為帷幕灌漿表層孔段的灌漿壓力不宜小于1～1.5倍帷幕的工作水頭，底部則以2～3倍工作水頭為宜；固結(jié)灌漿的壓力，淺孔無壓重時，可采用0.2～0.5MPa，有壓重時，可采用0.3～0.7MPa，深孔固結(jié)灌漿可參照帷幕灌漿確定。④灌漿壓力和吸漿率的控制及漿液稠度的變換：

a．以灌漿壓力為主的控制

適用于透水性不大，裂隙不太發(fā)育，巖層比較堅硬完整、使用的灌漿壓力不高的地層。

優(yōu)點：使細(xì)小的裂縫得到充分的灌注，有利于提高灌漿質(zhì)量。

缺點：可能造成漿液擴(kuò)散太遠(yuǎn)，在緩傾角地質(zhì)軟弱面時，易引起巖層抬動。

可結(jié)合吸漿率和漿液稠度一起考慮。當(dāng)吸漿較小時應(yīng)灌稀漿，盡快升到規(guī)定的最大灌漿壓力；當(dāng)吸漿率較大時，應(yīng)灌濃漿，并逐漸升壓。

b．以吸漿率為主的控制

適用巖層破碎，透水性較大或使用的灌漿壓力較高時。

優(yōu)點：可以減少漿液的流失，不易引起巖層的抬動，不需使用大排漿量的灌漿泵。

缺點：影響細(xì)小裂縫的灌注效果，增加鉆孔數(shù)量。

在灌漿過程中對吸漿率大小的控制，主要視地質(zhì)結(jié)構(gòu)而定。對具有緩傾角裂縫和軟弱面的巖層，一般可控制在5L/（min.m）左右。若吸漿率大于規(guī)定值，就降低壓力，以控制吸漿率不超過規(guī)定值。

c．漿液稠度變換

巖基灌漿中的漿液稠即水灰比有8∶1、5∶1、3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1。灌漿漿過過程程中中，，必必須須根根據(jù)據(jù)灌灌漿漿壓壓力力或或吸吸漿漿率率的的變變化化，，適適時時調(diào)調(diào)整整漿漿液液稠稠度度。。漿液液稠稠度度的的變變換換遵遵循循由由稀稀到到濃濃的的原原則則。當(dāng)當(dāng)灌灌漿漿壓壓力力保保持持不不變變，，吸吸漿漿率率均均勻勻減減少少時時；；或或吸吸漿漿率率不不變變，，壓壓力力均均勻勻升升高高時時，，不不得得改改變變水水灰灰比比。。采采用用限限量量法法控控制制時時一一般般當(dāng)當(dāng)某某一一級級水水灰灰比比漿漿液液的的灌灌入入量量已已超超過過限限量量，，而而灌灌漿漿壓壓力力或或吸吸漿漿率率均均無無改改變變或或改改變變不不明明顯顯時時，，應(yīng)應(yīng)加加濃濃一一級級水水灰灰比比。。⑤灌灌漿漿結(jié)結(jié)束束條條件件和和封封孔孔a．結(jié)結(jié)束束標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：：一一般般用兩兩個個指指標(biāo)標(biāo)控控制制，一一個個是是殘殘余余吸吸漿漿量量即即灌灌到到最最后后的的限限定定吸吸漿漿量量；；一一個個是是閉閉漿漿時時間間即即在在殘殘余余吸吸漿漿量量的的情情況況下下保保持持設(shè)設(shè)計計規(guī)規(guī)定定壓壓力力的的延延續(xù)續(xù)時時間間。。國國內(nèi)內(nèi)帷帷幕幕灌灌漿漿工工程程中中，，大大多多規(guī)規(guī)定定在在設(shè)設(shè)計計規(guī)規(guī)定定壓壓力力之之下下，，灌灌漿漿孔孔段段的的單單位位吸吸漿漿小小于于0.4L/min時，，延延續(xù)續(xù)30～60min，就就可可結(jié)結(jié)束束；；固固結(jié)結(jié)灌灌漿漿的的結(jié)結(jié)束束標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是是單單位位吸吸漿漿量量小小于于0.4L/min時，，延延續(xù)續(xù)時時間間30min。b．封封孔孔：：灌灌漿漿結(jié)結(jié)束束后后，，隨隨即即將將灌灌漿漿孔孔清清理理干干凈凈用用水水泥泥砂砂漿漿填填實實。。⑥質(zhì)質(zhì)量量檢檢查查鉆檢檢查查孔孔，，通通過過壓壓水水試試驗驗和和漿漿液液注注入入率率檢檢查查通過過檢檢查查孔孔，，鉆鉆芯芯檢檢查查，，或或鉆鉆孔孔照照相相、、攝攝像像，，觀觀察察質(zhì)質(zhì)量量開挖挖平平洞洞、、豎豎井井或或大大口口徑徑鉆鉆孔孔，，讓讓人人進(jìn)進(jìn)入入檢檢查查，，并并可可直直接接進(jìn)進(jìn)行行抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度、、模模量量等等試試驗驗地球球物物探探方方法法，，靜靜（（動動））力力觸觸探探，，瑞瑞利利波波等等四、、化化學(xué)學(xué)灌灌漿漿將有有機(jī)機(jī)高高分分子子材材料料配配制制成成的的漿漿液液灌灌入入地地基基或或建建筑筑物物裂裂縫縫中中，，經(jīng)經(jīng)膠膠凝凝固固化化后后，，達(dá)達(dá)到到防防滲滲、、堵堵漏漏、、補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)、、加加固固的的目目的的。。堵漏類：水玻璃璃，聚氨氨酯類等等；補(bǔ)強(qiáng)類：環(huán)氧樹樹脂類，，甲凝類類等。第二節(jié)砂砂礫礫石地層層灌漿砂礫石地地層具有有結(jié)構(gòu)松松散，空空隙率大大，滲透透性強(qiáng)的的特點。。采用固結(jié)結(jié)灌漿或或帷幕灌灌漿。。一、砂礫礫石地基基的可灌灌性砂礫石地地基的可可灌性是是指砂礫礫石地層層能否接接受灌漿漿材料灌灌入的一一種特性性。它是是決定灌灌漿效果果的先決決條件。。1.可灌性決決定因素素主要決定定于地層的顆顆粒級配配、灌漿材料料的細(xì)度度、灌漿壓力力和灌漿漿工藝等因素。。2.可灌性衡衡量參數(shù)數(shù)在工程實實踐中,常以可灌灌比來進(jìn)進(jìn)行衡量量.M=D15/d85式中M-可灌比;M越大，可可灌性越越好。D15-砂礫石地地層顆粒粒級配曲曲線上含含量為15%的粒徑，，mm；d85-灌漿材料料顆粒級級配曲線線上含量量為85%的粒徑，，mm；二、灌漿漿材料：：以水泥粘粘土漿為為宜。三、鉆灌灌方法：：打管灌漿漿（圖圖3-10）自下而上上，簡單單，防滲滲性能較較差，多多用于臨臨時工程程（圍堰堰）。套管灌漿漿邊鉆孔，，邊跟套套管，自自下而上上，不會會產(chǎn)生坍坍孔埋鉆鉆問題，，但易產(chǎn)產(chǎn)生地表表冒漿。。循環(huán)鉆灌灌（圖3-11）自上而下下，鉆一一段灌一一段，鉆鉆桿兼作作灌漿管管。應(yīng)封封閉孔口口，防止止地面抬抬動和地地表冒漿漿。預(yù)埋花管管灌漿（（圖3-12）鉆機(jī)鉆孔孔，跟套套管，套套管內(nèi)安安設(shè)花管管，花管管與套管管間灌注注填料，，邊拔套套管邊灌灌注，形形成強(qiáng)度度后，再再花管注注漿?？芍貜?fù)灌灌漿，確確保質(zhì)量量，但管管材耗用用多。第三節(jié)防防滲墻墻施工一防滲滲墻防滲墻是是修建在在擋水建建筑物和和透水地地層中防防止?jié)B透透的地下下連續(xù)墻墻。作用：1.控制閘、、壩基礎(chǔ)礎(chǔ)、土石石圍堰及及其基礎(chǔ)礎(chǔ)滲流；；2.防止泄水水建筑物物下游基基礎(chǔ)的沖沖刷3.水工建筑筑物基礎(chǔ)礎(chǔ)的承重重4.加固病害害的土石石壩及堤堤防工程程5.地下水庫庫的修筑筑等二防滲滲墻的基基本型式式防滲墻的的基本型型式是槽槽孔型。。它是由由一段段段槽孔套套接而成成的地下下墻。先先施工的的槽孔稱稱一期槽槽孔,后施工的的稱二期期槽孔。。三防滲滲墻的材材料1.剛性材料料(1)普通混凝凝土。(2)粘土混凝凝土。(3)摻粉煤灰灰混凝土土。2.柔性材料料(1)塑性混凝凝土（粘粘土/膨潤土））。(2)凝灰漿。。(3)固化灰漿漿。四防滲滲墻的施施工1.造孔準(zhǔn)備備(1)必須根據(jù)據(jù)防滲墻墻的設(shè)計計要求和和槽孔長長度的劃劃分,作好槽孔孔的測量量定位工工作,并在此基基礎(chǔ)上,設(shè)置導(dǎo)向向槽。(2)導(dǎo)向槽安安置好后后,在槽側(cè)鋪鋪設(shè)造孔孔鉆機(jī)的的軌道,安裝鉆機(jī)機(jī),修筑運(yùn)輸輸?shù)缆?架設(shè)動力力和照明明線路以以及供水水供漿管管道,做好排水水、排漿漿系統(tǒng)。。(3)向槽內(nèi)充充滿泥漿漿,保持泥漿漿面在槽槽頂以下下30-50cm。2.泥漿和泥泥漿系統(tǒng)統(tǒng)為了確保保防滲墻墻的施工工質(zhì)量,在造孔成成墻的過過程中必必須維持持槽孔孔孔壁的穩(wěn)穩(wěn)定。工工程中常常用泥漿漿護(hù)壁來來解決這這個問題題，泥漿漿除了固壁作用用外,在造孔過過程中,尚有懸浮巖屑屑和冷卻潤滑滑鉆頭的作用;成墻以后后,滲入孔壁壁的泥漿漿和膠結(jié)結(jié)在孔壁壁的泥皮皮,還有防滲作用用。3.造孔成槽槽(1)鉆劈法，，適用于于砂礫石石地層(2)鉆抓法，，適用于于松散軟軟弱地層層(3)分層鉆進(jìn)進(jìn)法(4)銑削法4.混凝土澆澆筑防滲墻的的混凝土土澆筑和和一般的的混凝土土澆筑不不同,是在泥漿漿液面下下進(jìn)行的的。必須須：（1）不允許許形成泥泥漿夾層層；（2）確?；旎炷僚c與基礎(chǔ)以以及一、、二期混混凝土之之間的結(jié)結(jié)合（施施工縫））；（3）連續(xù)澆澆筑、一一氣呵成成。泥漿下澆澆筑混凝凝土常用用直升導(dǎo)導(dǎo)管法（（圖3-18）。確保導(dǎo)管管底端始始終埋在在混凝土土和砂漿漿里面。。五、質(zhì)量量檢查：：槽孔檢檢查、清清孔檢查查、混凝凝土質(zhì)量量檢查、、墻體質(zhì)質(zhì)量檢測測。第四節(jié)高高壓噴噴射灌漿漿施工一、高壓壓（10-30MPa）噴射灌灌漿作用用沖切摻攪攪作用升揚(yáng)置換換作用擠壓滲透透作用位移握裹裹作用二、高壓壓噴射凝凝結(jié)體三、高壓壓噴射灌灌漿施工工方法：：單管、、雙管、、三管和多管法法。四、施工工程序與與工藝：：造孔、、下噴射射管、噴噴射提升升、成樁樁（墻））。單管漿液雙管內(nèi)漿外氣三管氣水漿向家壩上上游圍堰堰防滲墻墻壯觀的的施工場場景帷幕灌漿漿施工現(xiàn)現(xiàn)場（分分序加密密施工法法）高壓旋噴噴樁施工工高噴防滲滲墻在深深厚覆蓋蓋層施工工第五節(jié)軟軟土地地基處理理方法1、軟土地地基的工工程問題題及解決決途徑含水量大大于液限限、孔隙隙比大于于1.0的粘性土土及標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入擊擊數(shù)小于于4的砂性土土地基通通稱軟基基。軟土的物物理力學(xué)學(xué)特性天然孔隙隙比大：：e>1天然含水水量高：：w≥wl壓縮系數(shù)數(shù)高滲透系數(shù)數(shù)小抗剪強(qiáng)度度低靈敏度高高具有明顯顯的流變變性軟土地基基問題及及處理方方法2、在軟軟基上建建筑工程程的主要要問題是是地基的的強(qiáng)度低低，地基基承載力力低，引引起建筑筑物下陷陷量大，，建筑物物易失穩(wěn)穩(wěn)。必須須進(jìn)行處處理，在建筑物結(jié)結(jié)構(gòu)方面采取取的措施施采用輕質(zhì)質(zhì)材料；；采用輕輕型結(jié)構(gòu)構(gòu)；采用用深基礎(chǔ)礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。。在地基處理理方面采取的措措施：夯實法及及碾壓法法換土墊層層法排水固結(jié)結(jié)預(yù)壓法法擠密法和和振沖法法強(qiáng)夯法深層攪拌拌法高壓噴射射注漿法法夯實法及及碾壓法法通過夯錘錘或機(jī)械械，夯擊擊或碾壓壓填土、、疏松土土層，使使其孔隙體積積減少、、密實程程度提高高，這種作作用稱為為壓實。壓實能降降低土的的壓縮性性、提高高其抗剪剪強(qiáng)度、、減弱土土的透水水性，使使經(jīng)過處處理的表表層弱土土成為能能承擔(dān)較較大荷載載的地基基持力層層。換土墊層層法當(dāng)建筑物物基礎(chǔ)下下的持力力層比較較軟弱、、不能滿滿足上部部荷載對對地基的的要求時時，常采采用換土墊層層法來處理軟軟弱土地地基，即即將基礎(chǔ)礎(chǔ)下一定定深度內(nèi)內(nèi)的土層層挖去，，然后回回填以強(qiáng)強(qiáng)度較高高的砂、、碎石或或灰土等等，并夯夯至密實實。換土墊層層按其回回填的材材料可分分為砂墊墊層、碎碎石墊層層、灰土土墊層等等。砂墊層的的主要作作用：1.提高淺基基礎(chǔ)下地地基的承承載力；；2.減少沉降降量；3.加速基底底下軟弱弱土層的的排水固固結(jié)；4.防止凍脹脹；5.消除膨脹脹土的脹脹縮作用用。換土墊層層法碎石墊層層施工排水固結(jié)結(jié)預(yù)壓法法排水固結(jié)結(jié)預(yù)壓法法是利用地地基土排排水固結(jié)結(jié)的原理理，通過過施加預(yù)預(yù)壓荷載載，并增增設(shè)各種種排水條條件（砂砂井、塑塑料排水水板、排排水墊層層等排水水體），，以加速速飽和軟軟粘土固固結(jié)發(fā)展展的一種種軟土地地基處理理方法。。根據(jù)固結(jié)理論論，粘性土固結(jié)所所需時間與排排水距離的平平方成正比。因此，為了了加速土層的的固結(jié)，最有有效的方法是是增加土層的的排水途徑，，縮短排水距距離。（1）堆載預(yù)壓法法（2）塑料排水水板堆載預(yù)預(yù)壓法（3）真空預(yù)壓壓法真空預(yù)壓處處理軟基真空預(yù)壓處處理軟基塑料排水板板施工（1）塑料排水板板施工（2）擠密法和振振沖法在砂土中，，通過機(jī)械械振動擠壓壓或加水振振動可以使使土密實