基础处理工程

端孔
端孔
槽孔范围
4.终孔验收和清孔换浆

终孔验收
按照规定项目和标准进行

清孔换浆
1h后孔底淤积厚度不大于10cm 孔内泥浆密度不大于1.3 粘度不大于30s 含砂量不大于10%
5· 墙体浇筑
• 采用泥浆下的直升导管法
砼注入 砼注入
砼注入
砼注入 砼注入 导注塞 砼注入 导向槽
主孔 副孔 泥浆 槽孔范围
(2)钻抓法

主孔钻进，副孔抓取 冲击钻、回转钻钻主孔 抓斗抓挖副孔
主孔 槽孔范围 泥浆
副孔
(3)分层钻进法
• 常采用回转式钻机造孔
防渗墙中心线 导向槽
端孔
端孔
槽孔范围
(4)铣削法
• 采用液压双轮铣槽机 • 先从槽段一端开始铣削，然后逐层下挖成槽
防渗墙中心线 导向槽
悬挂式 双防渗墙 封闭式
二、防渗墙的墙体材料
• 刚性材料
• 抗压强度＞5MPa，弹性模量＞10000MPa • 普通混凝土： 高流动性 • 粘土混凝土： 加12％~20％粘土 • 粉煤灰混凝土： 加一定比例粉煤灰 • 高强混凝土： 强度＞25MPa
• 柔性材料
• 抗压强度则＜5MPa，弹性模量＜l0000MPa • 塑性混凝土： 粘土、膨润土取代大部分水泥 • 自凝灰浆： 加入水泥和缓凝剂拌制固壁浆液 • 固化灰浆： 成槽后再向固壁浆液加入水泥等材料搅拌
• 不能清除深层的缺陷
基础处理工程分类
灌浆
岩基、软基 本章内容涉及范围 其中的一部分
防渗墙
软基
桩基
软基
预应力锚固
岩基
局部开挖置换回填
岩基
第一节
坝基岩石灌浆
岩石灌浆的方法和目的
• 方法：
– 配制浆液，钻孔注入岩层孔隙 – 浆液硬化胶结形成结石
• 目的：
– 提高强度与整体性，改善抗渗性
拌浆桶 灌浆机（泵）
Ⅰ序孔 Ⅰ序孔 Ⅱ序孔 Ⅱ序孔 Ⅲ序孔

三序孔


孔距和排距

2· 注浆方式

纯压式 循环式

帷幕灌浆优先采用
纯压式灌浆
• 特点
–设备简单 –操作方便
拌浆桶 灌浆管
钻孔
灌浆泵
压力表
–浆液容易沉淀
• 适用条件
–大裂隙地层 –吸浆量大 –孔深小于12～15m
基岩
灌浆塞
节理裂缝
循环式灌浆
• 解决浆液沉淀问题，保证灌浆质量 • 可以掌握灌浆进程
筛网 供水管 沉淀再生池
膨润土 储料罐
供浆泵
储浆池
补浆泵
泥浆搅拌机
防渗墙 槽 孔 回浆泵
3· 造孔成槽

开挖槽孔的机具

冲击钻机 回转钻机 钢绳抓斗 液压铣槽机 一般多种机具配套使用
(1)钻劈法
• 主孔钻进、副孔劈打 • 冲击钻钻凿主孔 • 一定深度后，劈打副孔
– 副孔出渣
• 用泵连同泥浆吸走 • 接砂斗出渣
导向槽
泥浆
防渗墙设计边线
2.固壁泥浆和泥浆系统
• 固壁泥浆的作用
– 维持槽孔孔壁的稳定 – 排除岩屑 – 冷却润滑钻头 – 泥皮辅助防渗
• 制浆材料
– 膨润土、粘土、水 – 掺和料
• 加重剂 • 增粘剂 • 分散剂 • 堵漏剂 地下水位
泥浆 泥皮
泥浆系统
• • • • • 土料储存 泥浆拌制 泥浆储存 泥浆输送 泥浆再生净化
第三章 基础处理工程
基础分类
岩基 软基

土基
砂砾石地基
地基可能存在某些天然缺陷
基础处理

减少、消除天然缺陷 改善、提高物理力学性能

强度 整体性 抗渗性 稳定性

保证工程的安全
最通用可靠的基础处理方法
• 基础开挖
• 把不符合要求的地层挖除
• 形成设计要求的建基面 • 开挖深度有限
–隔河岩帷幕 –龙羊峡固结试验 –乌江渡帷幕 5 6 6~8 MPa MPa MPa
5· 灌浆压力和浆液稠度的控制
• 灌浆压力的控制
• 一次升压法
• 分级升压法
(1)一次升压法
P
灌浆压力 Mpa 灌浆压力过程线
单位吸浆量
t 时间
压力维持不变 适用条件
透水性低，裂隙不发育，岩层坚硬完整
孔口封闭器 孔口管 砂浆镶筑
• 优点
– 工艺简便 – 成本低 – 效率高 – 灌浆效果好
＞2m
第一段
• 缺点
– 操作不当易堵管 – 孔口封闭器质量要求高
第二段
灌浆孔段的划分

理想做法

根据岩层裂隙分布情况确定 5～6m

实际施工

第一段
灌浆孔段
第二段 第三段
4· 灌浆压力

作用在灌浆段中部的压力
颗粒级配曲线

灌注水泥粘土浆 100
80 灌注水泥浆
沙砾石地层 M=10~15，或地层中小于0.lmm的颗粒小于 5%

M≥15

小于某粒径之土质量百分数( % )
85％
灌浆材料
60
最终通过灌浆试验确定 40
20
15％
0 100
10
D15
1
d85
Baidu Nhomakorabea0.1
0.01
0.001
土粒直径( m m )
二、灌浆材料
主要为水泥粘土浆
浆液的配比
水泥：粘土(重量比) 水 ：干料(重量比) 其他材料
膨润土 外加剂
1:1~1:4 1:1~3:1
通过室内外的试验来确定
三、钻灌方法

打管灌浆 套管灌浆 循环钻灌 预埋花管灌浆
打管灌浆
压力水
灌浆花管
冲洗管
盖重层
盖重层

q Q P L
单位 Lu-吕容(升/Mpa· m · min） 压水注入流量，升/min 作用于试验段内的全压力，MPa 压水试验段的长度，m
阻塞器
花管
L
吕容值
(四)灌浆的方法与工艺

1· 钻孔灌浆的次序

遵循分序加密的原则
帷幕灌浆钻灌次序
• 单排帷幕
– 按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、Ⅳ序孔的次序逐渐加密
拌浆桶
灌浆泵 压力表 进浆管 回浆管
基岩
灌浆塞
节理裂缝
钻孔
3· 钻灌方法
全孔一次钻灌 全孔分段钻灌
全孔一次钻灌
• 施工简便 • 适用条件
–孔深小于6m，地质条件良好，基岩比较完整
全孔分段钻灌
自上而下法
自下而上法
综合灌浆法
孔口封闭法
(1)自上而下分段钻灌法
• 优点：
– 压力逐段提高，质量逐段提高，成果精度高
表层孔段 大于1~1· 5倍帷幕工作水头 底部孔段 大于2~3倍工作水头
固结灌浆
浅孔无盖重 0.2~0.5MPa 有盖重 0.3~0.7MPa 地质条件较差或软弱岩层适当降低
高压灌浆
• 灌浆压力大于3～4MPa称为高压灌浆 • 岩溶地区主要、可靠的防渗手段 • 工程实例
• 双排帷幕
– 先灌下游排，后灌上游排（15m高差） – 排内按次序加密，一般三序 • 多排帷幕 Ⅲ序孔 Ⅱ序孔 Ⅰ序孔 – 先灌边排，后灌中间排 – 排内按次序加密，边排三序，中间排二序 Ⅳ序孔
基岩
>15m 基岩
固结灌浆钻灌次序

两序孔

岩层比较完整、孔深5m左右的浅孔固结灌浆
孔深5m以上的中深孔固结灌浆 与基岩地质情况及应力条件等有关 最后一个序孔3～6m

计算公式：
P＝P1＋P2±Pf
自行看书了解

是灌浆的重要参数
确定灌浆压力的原则

尽可能采用比较高的压力
在不破坏基础和坝体的前提下 参考类似工程 现场灌浆试验确定 施工中调整

高压可能产生的破坏
岩体裂隙扩大 基础、坝体抬动变形 为什么会产生抬动？
常用灌浆压力范围
帷幕灌浆
单位吸浆量
具体规定很复杂
灌浆压力过程线
(五)灌浆的质量检查
钻检查孔，取芯、压水 孔内照相和孔内电视 原位抗剪、弹模试验 物探测弹模、波速的变化
四、化学灌浆


浆液一般为有机高分子材料
用于水泥灌浆不能处理的场合
防渗堵漏 水玻璃、丙凝类、聚氨酯类
补强加固 环氧树脂类、甲凝类


环氧树脂、聚氨酯、甲凝等
主要用于补强堵漏
三、水泥灌浆的施工
• (一)钻孔
• (二)钻孔(裂隙)冲洗
• (三)压水试验
• (四)灌浆的方法与工艺
• (五)灌浆的质量检查
(一)钻孔

钻孔机具
回转式钻机
硬质合金钻头
金刚石钻头
钻粒钻头 都可以取芯
回转冲击式钻机
无法取芯
钻机选用

帷幕灌浆
宜采用回转式钻机、金刚石钻头或硬质合金钻头 钻孔的直径一般75~91mm

固结灌浆
可采用各种钻机与钻头
钻孔的质量要求
• ①孔深、孔向、孔位的偏差小于允许值 • ②孔径上下均一、孔壁平顺
–灌浆栓塞能够卡紧卡牢，灌浆时不致产生返浆
• ③产生的岩粉细屑较少
–钻孔的岩粉细屑容易堵塞孔壁的缝隙，影响灌浆质量
三、施工工艺
• 1 .造孔准备
• 2.固壁泥浆和泥浆系统 • 3· 造孔成槽 • 4.终孔验收和清孔换浆 • 5· 墙体浇筑
1 .造孔准备
• 划分槽段 • 设置导向槽 • 铺设钻机轨道 槽段 • 安装钻机 防渗墙中心线 • 修筑道路 • 架设水、电、浆管路 • 准备排水排浆系统 • 向槽内充灌泥浆
盖重混凝土 钻孔 基岩
节理裂缝
一、基岩灌浆的分类



帷幕灌浆 固结灌浆 接触灌浆 其他灌浆

水工隧洞

衬砌回填 围岩固结 超前支护

混凝土坝体接缝 构筑物补强、堵漏
二、灌浆的材料
• 水泥浆液
–最普遍的灌浆材料 –水泥：水＝1：n –水泥品种要求
• 标号C45或以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥
一、防渗墙的类型
• 按构造特点分类
– 槽孔 (板)型防渗墙
• 我国水电工程混凝土防渗墙的主要型式
– 桩柱型防渗墙
套接
• 按立面布置分类
防渗墙中心线 – 封闭式 防渗墙中心线
套接
– 悬挂式 – 双防渗墙
防渗体 槽孔板型防渗墙 桩柱型防渗墙 防渗墙
防渗墙 防渗墙
砂砾层 砂砾层
相对不透水层 相对不透水层 相对不透水层
第三段
砂砾石层
灌浆花管 第二段 砂砾石层 防渗墙设计底线 第一段
防渗墙设计底线
循环钻灌
浆液灌注 钻杆 浆液灌注 浆液灌注 封闭器 回浆 封口砼
挖除
孔口管
止浆环
花管段
花管段灌浆
第一段
第三段
第三节
防 渗 墙 施 工
防渗墙

软基中的地下连续墙

土石坝坝体或土石围堰堰体的防渗也可采用 覆盖层及土石围堰防渗处理的首选方案
1· 化学灌浆的特性

效果好
一般有毒
局部采用
2· 化学灌浆的施工
都采用纯压式灌浆
单液法 双液法
可采用专门的比例泵压送浆液
小型工程、个别部位，可采用手压泵
第二节
砂砾石地层灌浆
采用灌浆方法来建造防渗帷幕
一、砂砾石地基的可灌性

衡量指标-可灌比M：

M＝D15/d85
D15砂砾石地层颗粒级配曲线上累计含量为15％的粒径，mm d85灌浆材料颗粒级配曲线上累计含量为85%的粒径，mm
6· 灌浆的结束条件与封孔

结束条件：用两个指标控制
残余吸浆量 最终吸浆量，即灌到最后的限定吸浆量
闭浆时间 在低于残余吸浆量的情况下保持设计压力的延续时间
P 具体规定很复杂，工作中去了解

灌浆压力 Mpa
G
L/min
封孔
知道灌完浆要封孔
单位吸浆量 残余吸浆量
t 时间
闭浆时间
• 单孔冲洗
–高压压水冲洗 –高压脉动冲洗 –扬水冲洗
• 岩层完整，裂隙较少
• 群孔冲洗
–岩层破碎，节理裂隙发育，钻孔之间串通
(三)压水试验

方法
往钻孔里按规定的方法压水
目的
测定地层渗透特性，检查灌浆实际效果
P
成果
透水率q 单位时间、单位长度、单位压力下压入的水量
Q
q=Q/PL
单位吸浆量 L/min
G
(2)分级升压法
逐级升降压 注入率上下限控制
P
单位吸浆量 L/min 灌浆压力 Mpa 灌浆压力过程线
单位吸浆量上限
单位吸浆量过程线
单位吸浆量下限
t 时间
浆液稠度控制

先稀后浓 逐级变换
可选比级（水灰比）
5:1 3:1 2:1 1:1 0.8:1 0.6:1 0.5:1
• 缺点
– 钻、灌交替，设备频繁移动，施工进度慢
第一段
第二段
第三段
(2)自下而上分段钻灌法
• 优缺点与自上而下法相反 • 多用于岩层比较完整或基岩上部己有足够压重不致 引起地面抬动的情况
第三段
第二段 第一段
(3)综合钻灌法

深孔灌浆采用
上部孔段采用自上而下法 下部孔段则用自下而上法

(4)孔口封闭灌浆法
漏水通道
基岩
相对不透水层
漏水通道
(二)钻孔(裂隙)冲洗

①钻孔冲洗
清除岩粉铁屑
防止堵塞缝隙

②岩层裂隙冲洗
清除充填物
为浆液腾出空间

冲洗的质量对灌浆效果影响很大
冲洗方法（1）
通水
钻 杆 钻孔
冲洗方法（2）
压力水 压缩空气 冲洗管（钻杆）
阻塞器 基岩
填充物
节理、裂隙
不同情况的岩层裂隙冲洗方法
–水泥细度要求
• 帷幕灌浆80μm方孔筛的筛余量不大于5％
–颗粒越细越好 –裂隙宽度小于200μm，超细水泥灌浆，平均粒径约4μm
–μm，微米，毫米的千分之一
水泥浆液中的辅助材料

外加剂
速凝剂、减水剂、早强剂、稳定剂等

填充材料
粘土、砂、粉煤灰

作用
保证浆液的性能 用于特定的场合
化学灌浆材料