1、,第三章 基礎(chǔ)處理工程主講人 盧文波,水工建筑物基礎(chǔ)分類 巖基 軟基（包括土基和沙礫石基）,概述,水工建筑物對地基基礎(chǔ)的基本要求 足夠的強度，承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳遞的應(yīng)力 足夠的整體性和均一性，防止基礎(chǔ)滑動和不均勻沉陷 足夠的抗?jié)B性，以免發(fā)生滲漏和滲透破壞 足夠的耐久性，防止侵蝕破壞,基礎(chǔ)處理的概念 采用特定的技術(shù)手段，減少或消除地基的某些天然缺陷，改善和提高地基的物理力學(xué)性能，使地基具有足夠的強度、整體性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性，以保證工程的安全可靠和正常運行,基礎(chǔ)處理的手段 表層缺陷開挖 建基面以下其他缺陷灌漿、防滲墻、高噴、錨固、置換,第一節(jié) 壩基巖石灌漿,巖基灌漿概念 將某種具有流動性和膠凝性的漿液

2、，按一定的配比要求，通過鉆孔用灌漿設(shè)備壓入巖層的空隙中，經(jīng)過硬化膠結(jié)以后，形成結(jié)石，達到提高巖基強度，加強巖基整體性和抗?jié)B性的目的。,2.1 巖基灌漿分類 固結(jié)灌漿、帷幕灌漿和接觸灌漿,布置在靠近上游迎水面的壩基內(nèi) 形成一道連續(xù)的防滲幕墻,（1）帷幕灌漿,目的: 減少壩基的滲流量，降低壩底滲透壓力，保證基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定 灌漿深度: 由作用水頭及地質(zhì)條件等確定 灌漿水平范圍：深入壩肩 灌漿方式與參數(shù)：單孔灌漿，灌漿壓力大 灌漿時間安排：蓄水前 灌漿工作面：基礎(chǔ)灌漿廊道,（2）固結(jié)灌漿,目的: 提高基巖的整體性與強度，降低透水性 灌漿深度:一般為58m，也有深達1540m 灌漿范圍：一般在壩基上、下

3、游應(yīng)力較大部位；地質(zhì)條件較差，需對壩基進行全面的固結(jié)灌漿，甚至包括壩基以外上、下游一定范圍內(nèi) 灌漿方式與參數(shù)：群孔沖洗和群孔灌漿，須控制灌漿壓力 灌漿時間安排與順序：基礎(chǔ)混凝土澆筑一定厚度后；同一地段的基巖灌漿必須按先固結(jié)灌漿后帷幕灌漿的順序進行,（3）接觸灌漿,目的:加強壩體混凝土與壩基或岸肩之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性 灌漿方式與參數(shù)：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) 灌漿時間安排與順序：在壩體混凝土達到穩(wěn)定溫度以后進行，以利于防止混凝土收縮產(chǎn)生拉裂,灌漿技術(shù)也是進行水工隧洞圍巖固結(jié)、襯砌回填、超前支護，混凝土壩體接縫以及建（構(gòu)）筑物補強、堵漏等方面的主

4、要措施。,2.2灌漿材料,漿液性能要求 良好的可灌性，即在一定的壓力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密實 結(jié)石具有良好的防滲性能、必要的強度和粘結(jié)力 漿液應(yīng)具有良好的流動性 較好的穩(wěn)定性，析水率低 常用灌漿材料 水泥（外加劑） 水泥粘土 化學(xué)漿液：環(huán)氧樹脂、聚氨酯、甲凝等高分子材料 水泥/化學(xué)漿液復(fù)合材料,2.3 灌漿施工過程,現(xiàn)場灌漿試驗 了解壩基的可灌性 確定合理的施工程序與工藝 提供科學(xué)的灌漿參數(shù) 為進行灌漿設(shè)計與編制施工技術(shù)文件提供主要依據(jù) 基巖灌漿施工環(huán)節(jié) 鉆孔鉆孔（裂隙）沖洗壓水試驗灌漿方法與工藝灌漿質(zhì),鉆 孔 設(shè)備：回轉(zhuǎn)式鉆機和硬質(zhì)合金鉆頭 孔徑：7591mm 鉆孔質(zhì)量要求

5、孔深、孔向、孔位符合設(shè)計要求 力求孔徑上下均一，孔壁平順 鉆進過程中產(chǎn)生的巖粉細屑較少,鉆孔（裂隙）沖洗,沖洗分類 鉆孔沖洗 巖層裂隙沖洗 沖洗方法 高壓壓水沖洗：整個沖洗過程均在高壓下進行，裂隙中的充填物沿著加壓的方向推移和壓實 高壓脈動沖洗： 即采用高壓低壓水反復(fù)變換沖洗 揚水沖洗：地下水補水條件好，混氣揚水 群孔沖洗、單孔沖洗 采用高壓水或高壓水氣沖洗時，要注意觀測，防止沖洗范圍內(nèi)巖層的抬動和變形,壓水試驗,壓水試驗?zāi)康?測定地層的滲透特性-透水率q ，為基巖的灌漿施工提供基本技術(shù)資料 檢查地層灌漿實際效果的主要方法 透水率q定義 在單位時間內(nèi)，通過單位長度試驗孔段，在單位壓力作用下所壓

6、入的水量,q=,q地層的透水率， L（呂容） Q單位時間內(nèi)試驗段的注水總量，L/min； 作用于試驗段內(nèi)的全壓力，MPa； L壓水試驗段的長度，m；,灌漿壓水試驗使用的壓力通常為同段灌漿壓力的80%，但一般不大于1MPa 對破碎帶、裂隙密集帶、巖層接觸帶以及巖溶洞穴等透水性較強的巖層，應(yīng)合理確定試驗的長度 同一試段不宜跨越透水性相差懸殊的兩種巖層 另外，對于有巖溶泥質(zhì)充填物和遇水性能易惡化的地層，在灌漿前可以不進行裂隙沖洗，也不宜做壓水試驗,灌漿的方法與工藝,鉆孔灌漿次序 ：分序加密 注漿方式 ：純壓式和循環(huán)式 鉆灌方法： 全孔一次鉆灌和全孔分段鉆灌兩種方法 全孔一次鉆灌多用于孔深不超過6m，

7、地質(zhì)條件良好，基巖比較完整的情況 全孔分段鉆灌又分自上而下法、自下而上法、綜合灌漿法及孔口封閉法等,灌漿壓力是指作用在灌漿段中部的壓力 灌漿壓力是控制灌漿質(zhì)量、提高灌漿經(jīng)濟效益的重要因素 確定灌漿壓力的原則：在不致破壞基礎(chǔ)和壩體的前提下，盡可能采用比較高的壓力 高壓灌漿可以使?jié){液更好地壓入細小縫隙內(nèi)，增大漿液擴散半徑，析出多余的水分，提高灌注材料的密實度,灌漿壓力,灌漿壓力的大小，與孔深、巖層性質(zhì)、有無壓重以及灌漿質(zhì)量要求等有關(guān)， 帷幕灌漿表層孔段的灌漿壓力不宜小于11.5倍帷幕的工作水頭，底部孔段不宜小于23倍工作水頭 固結(jié)灌漿若為淺孔，且無蓋重時，其壓力可采用0.20.5MPa；有蓋重時，

8、采用0.30.7MPa 灌漿壓力大于34MPa的灌漿稱為高壓灌漿，如隔河巖工程的帷幕灌漿，其灌漿壓力達到5MPa，烏江渡工程的帷幕灌漿達到68MPa,灌漿壓力和漿液稠度的控制,合理地控制灌漿壓力和漿液稠度 是提高灌漿質(zhì)量的重要保證 灌漿壓力控制類型：一次升壓法和分級升壓法 分級升壓法的壓力分級不宜過多，一般以三級為限，例如可分為0.4P、0.7P及P三級 漿液注入率的上、下限視巖層的透水性和灌漿部位、灌漿次序而定，通常上限可定為80100L/min，下限為3040L/min,漿液稠度控制原則：使巖層的大小縫隙既能灌飽，又不浪費 漿液稠度的變換原則：先稀后濃 帷幕灌漿漿液配比可采用5:1、3:1

9、、2:1、1;1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七個比級。,灌漿的結(jié)束條件與封孔,灌漿的結(jié)束控制條件 殘余吸漿量/最終吸漿量：灌到最后的限定吸漿量 閉漿時間：在殘余吸漿量不變的情況下保持設(shè)計規(guī)定壓力的延續(xù)時間 帷幕灌漿時，在設(shè)計規(guī)定的壓力之下，灌漿孔段的漿液注入率小于0.4L/min時，再延續(xù)灌注60min（自上而下法）或30min（自下而上法）；或漿液注入率不大于1.0L/min時，繼續(xù)灌注90min或60min，就可結(jié)束灌漿。 對于固結(jié)灌漿，其結(jié)束標準是漿液注入率不大于0.4L/min，延續(xù)時間30min，灌漿可以結(jié)束。,灌漿結(jié)束后，帷幕灌漿孔，宜采用濃漿灌漿法填實，再用水泥砂漿封孔

10、對于固結(jié)灌漿，孔深小于10m時，可采用機械壓漿法進行回填封孔，即通過深入孔底的灌漿管壓入濃水泥漿或砂漿，頂出孔內(nèi)積水，隨漿面的上升，緩慢提升灌漿管；當(dāng)孔深大于10m時，其封孔與帷幕孔相同。,灌漿強度數(shù)法-GIN (Grouting intensity number) 在一定灌漿段內(nèi)、保持溶漿壓力與灌漿量的乘積為常數(shù)來進行巖體灌漿的一種技術(shù) 由G. Lombrdi 其流動性好，可灌性高 化學(xué)漿液的聚合時間可以較準確地控制，從幾秒到幾十分鐘 化學(xué)漿液聚合后的聚合體，滲透系數(shù)很小，一般為10-610-8cm/s，幾乎不透水 有些化學(xué)漿液聚合體本身的強度及粘結(jié)強度比較高，可承受高水頭 化灌材料聚合體的

11、穩(wěn)定性和耐久性均較好，能抗酸、堿及微生物的侵蝕。但一般高分子化學(xué)材料都存在有老化問題。 化灌材料都有一定毒性，在配制、施工過程中要十分注意防護，并切實防止對環(huán)境的污染,2. 化學(xué)灌漿施工 化學(xué)漿液為真溶液，采用純壓式灌漿 鉆孔和清洗工藝及技術(shù)要求，與水泥灌漿基本相同，也遵循分序加密的原則進行鉆孔灌漿 化學(xué)灌漿方法有單液法灌漿和雙液法灌漿 一次配制成的漿液或兩種漿液組分在泵送灌注前先行混合的灌漿方法稱為單液法 兩種漿液組分在泵送后才混合的灌漿方法稱為雙液法,三峽工程永久船閘南五豎井 f1096斷層處理 該斷層寬度5m左右，內(nèi)含軟弱泥化的角礫巖、碎裂花崗巖及疏松軟塑夾堅硬碎屑等，斷層的規(guī)模大、性狀

12、差 用高壓旋噴灌漿技術(shù)處理松軟物質(zhì)； 用水泥灌漿充填擠壓大裂隙，增加被灌巖體的強度 最后將化學(xué)漿液灌注到細微裂隙中，使多裂隙的斷層膠結(jié)成一個整體,水泥灌漿采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法，逐段灌注改性水泥漿材，全段灌漿壓力控制在5MPa以內(nèi) 化學(xué)灌漿的漿材為長江科學(xué)院的CW系材料，采用分段阻塞、純壓式灌注的方式，各段壓力逐級增加，最終控制在5MPa以內(nèi)。 按水泥序孔、水泥序孔、化灌序灌水泥漿、化灌序孔及化灌序孔逐步進行鉆灌 根據(jù)壓水試驗成果，各序孔的透水率呈明顯遞減，如豎井北壁，其透水率的遞減為：2.87Lu2.76Lu1.15Lu0.37Lu0.22Lu0Lu，且灌前灌后的彈性波速平均提高了46.3

13、%，變形模量E超過8GPa的檢測點在85%以上。,第二節(jié) 砂礫石地層灌漿 在砂礫石地層上修建水工建筑物，也可采用灌漿方法來建造防滲帷幕。其主要優(yōu)點是：灌漿帷幕對基礎(chǔ)的變形具有較好的適應(yīng)性，施工的靈活性大，較之其它方法，更適合于在深厚砂礫石地層施工。 砂礫石地層具有結(jié)構(gòu)松散、空隙率大、滲透性強的特點，在地層中成孔較困難，與基巖有很大差別。因此，在砂礫石地層中灌漿，有一些特殊的技術(shù)要求與施工工藝。,2.1 砂礫石地基的可灌性 概念 砂礫石地層能否接受灌漿材料灌入的一種特性 可灌性影響因素 主要決定于地層的顆粒級配、灌漿材料的細度、灌漿壓力和灌漿工藝等因素。 可灌性衡量參數(shù)可灌比來進行衡量：M=D15/d85,D15砂礫石地層顆粒級配曲線上累計含量為15%的粒徑，mm； d15灌漿材料顆粒級配曲線上累計含量為85%的粒徑，mm。 當(dāng)M=101