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

1f413020 灌浆与防渗墙施工　　

1f413020 灌浆与防渗墙施工

大纲要求：

1f413021 掌握灌浆施工要求　　

1f413022 熟悉防渗墙分类及施工质量检测方法

重点与难点：

n  灌浆施工要求

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。　　

（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、回填灌浆等。　

   1.帷幕灌浆：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：用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性和抗变形能力的灌浆。　

（二）按灌浆目的分类　　

    3.接触灌浆。

    通过浆液灌入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入混凝土坝体的接缝，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。　

二、钻孔灌浆用的机械设备　　

（一）钻孔机械　　

    钻孔机械主要有回转式、回转冲击式、冲击式三大类。目前用得最多的是回转式钻机，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。

三、灌浆方式和灌浆方法　　

（一）灌浆方式　　

1.纯压式　　

   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。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，多用于吸浆量大，并有大裂隙存在和孔深不超过15m的情况。　　

2.循环式　　

   循环式灌浆是指浆液通过射浆管注人孔段内，部分浆液渗入到岩体裂隙中，部分浆液通过回浆管返回，保持孔段内的浆液呈循环流动状态的灌浆方式。这种方式一方面使浆液保持流动状态，可防止水泥沉淀，灌浆效果好；另一方面可以根据进浆和回浆液比重的差值，判断岩层吸收水泥的情况。

（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，全孔段一次注浆。多用于孔深不深，地质条件比较良好，基岩比较完整的情况。

2.自下而上分段灌浆：自下而上分段灌浆法是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：自上而下分段灌浆法是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。

4.综合灌浆法  

   综合灌浆法是在钻孔的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 

   孔口封闭灌浆法是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。

四、帷幕灌浆　　

   帷幕灌浆施工工艺主要包括：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。

（二）钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验

    钻孔冲洗、裂隙冲洗在灌浆前进行。

压水试验应在裂隙冲洗后进行。

（三）灌浆方式和灌浆方法　　

1.灌浆方式　　

   帷幕灌浆应优先采用循环式，

   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，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。

（四）灌浆压力和浆液变换　　

1.灌浆压力　　

    灌浆压力宜通过灌浆试验确定，也可通过公式计算或根据经验先行拟定，而后在灌浆施工过程中调整确定。采用循环式灌浆，压力表应安装在孔口回浆管路上；采用纯压式灌浆，压力表应安装在孔口进浆管路上。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。

2.灌浆浆液变换　　

   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；当某一比级浆液的注入量已达300l以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注人率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；当注入率大于30l／min时，可根据具体情况越级变浓。　　

灌注细水泥浆液，可采用水灰比为2：1、1：1、0.6：1，或l：1、0.8：1、0.6：1三个比级。

（五）灌浆结束标准和封孔方法　　

1.灌浆结束标准　　

   采用自上而下分段灌浆法时，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。采用自下而上分段灌浆法时，继续灌注的时间可相应地减少为30min和60min，灌浆可以结束。

2.封孔方法　　

   采用自上而下分段灌浆法时，灌浆孔封孔应采用“分段压力灌浆封孔法”；采用自下而上分段灌浆时，应采用“置换和压力灌浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。

（六）特殊情况处理

   灌浆过程中，发现冒浆漏浆时，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。

   发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆。

   灌浆工作必须连续进行，若因故中断，应及早恢复灌浆。恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。

（七）工程质量检查　　

   灌浆质量检查应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。灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%。一个坝段或一个单元工程内，至少应布置一个检查孔；检查孔压水试验应在该部位灌浆结束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。

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。固结灌浆的施工程序是：钻孔、压水试验、灌浆、封孔和质量检查。

（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。　　灌浆孔基岩段长小于6m时，可全孔一次灌浆。当地质条件不良或有特殊要求时，可分段灌浆。灌浆压力大于3mpa的工程，灌浆孔应分段进行灌浆。

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。化学浆液主要有水玻璃类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类等几种类型。

    化学灌浆特点：黏度低，流动性好，可灌性好，小于0.1mm以下的缝隙也能灌入。防渗效果好，与岩石或混凝土的黏结强度高，稳定性及耐久性均较好。有一定的毒性。

化学灌浆一般采用纯压式灌浆。

七、高压喷射灌浆　　

（一）高压喷射灌浆的适用范围　　

   高压喷射灌浆防渗和加固技术适用于软弱土层。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。对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐殖土层，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层，应慎重使用。　　

（二）高压喷射灌浆的基本方法　　

   高压喷射灌浆的基本方法有：单管法、二管法、三管法和多管法等。

（三）浆液材料和施工机具　　

1.浆液材料：高喷灌浆最常用的材料为水泥浆，在防渗工程中使用黏土（膨润土）水泥浆。

2.机具和设备：高压喷射灌浆的施工机械由钻机或特种钻机、高压发生装置等组成。　　

（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。

（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、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ⅰ序孔，后施工ⅱ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。

1f413022　熟悉防渗墙分类及施工质量检测方法

一、防渗墙的类型　　

水工混凝土防渗墙的类型可按墙体结构形式、墙体材料、布置方式和成槽方法分类。　　

（一）按墙体结构形式分类：分为桩柱型防渗墙、槽孔型防渗墙和混合型防渗墙三类，其中槽孔型防渗墙使用更为广泛。　　

（二）按墙体材料分类：主要有普通混凝土防渗墙、钢筋混凝土防渗墙、黏土混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙和灰浆防渗墙。　　

（三）按成槽方法分类：主要有钻挖成槽防渗墙、射水成槽防渗墙、链斗成槽防渗墙和锯槽防渗墙。

二、成槽机械

   槽孔型防渗墙的施工程序包括：平整场地、挖导槽、做导墙、安装挖槽机械设备、制备泥浆注入导槽、成槽、混凝土浇筑成墙等。

   成槽机械：钢绳冲击钻机、冲击式反循环钻机、回转式钻机、抓斗挖槽机、射水成槽机、锯槽机及链斗式挖槽机等。　　

三、深层搅拌防渗墙检测方法

   开挖检验、取芯试验、注水试验、无损检测

典型例题

例一（2009）：用浆液灌入岩体裂隙中以提高岩体的整体性和抗变形能力的灌浆称为（ ）灌浆。　　

    a．接缝　　b．固结　　c．接触　　d．回填。

答案：b   p58

例二（2009）：高压喷射灌浆的喷射形式有（ ）。　　

a．压喷　　b．旋喷　　c．摆喷　　d．循环喷　　e．定喷　

答案：bce  p66