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第三章基础处理技术1
基础的质量是水工建筑物安全可靠的根本保证。水工建筑物的基础有两类:岩基和软基,其中软基包括土基与砂砾石地基等。水工建筑物的基础处理,就是根据建筑物对地基的要求,采用特定的技术和工程措施减少或消除地基的天然缺陷,改善和提高地基的物理力学性能,使地基达到足够的强度、整体性、抗渗性及稳定性,以保证工程的安全可靠和正常运行。2
针对不同的地层和不同的工程要求,大坝地基处理常用的方法:(1)岩石地基:可采用灌浆或开挖置换的方法;(2)覆盖层地基:加固处理可采用开挖置换、注浆挤密,振冲挤密,深搅、高喷固结等方法。防渗处理可采用灌浆帷幕、高喷灌浆防渗墙、深层搅拌防渗墙、砼防渗墙(槽孔型防渗墙、桩柱式防渗墙)、粘土截水墙等方法。3
第一节岩石基础灌浆岩石基础灌浆是将某种具有流动性和胶凝性的浆液,按一定的配比要求,通过钻孔用灌浆设备压入岩层的孔(裂)隙中,经过硬化胶结后,形成结石,从而提高基岩的强度和整体性,改善基岩的防渗性。灌浆技术是水工建筑物岩石基础处理的基本措施,同时在隧洞围岩固结、衬砌回填、不良地段的超前支护等也有广泛应用。4
一、基岩灌浆的分类1、帷幕灌浆:是在坝基下平行于坝轴线方向,钻一排或几排孔,用压力将浆液灌入岩基的裂隙中去,形成一道阻水帷幕,达到减少坝基渗漏和扬压力,并保证地基的渗透稳定的目的。其特点是:钻孔深、灌浆压力较大、孔呈线状排列。通常采用单孔灌浆。5
2、固结灌浆:是对水工建筑物基础浅层破碎、多裂隙的岩石进行灌浆处理,提高基岩整体性与强度,并降低基础透水性的基本措施。当基岩地质条件好,在坝基上下游应力较大部位布置固结灌浆孔;当基岩地质条件差,对坝基进行全面灌浆,甚至在坝基以外上、下游一定范围内也要进行固结灌浆。固结灌浆宜在一定厚度的坝体基层混凝土上进行,要在相应部位混凝土的强度达到50%设计强度后方可开始。通常采用群孔冲洗和群孔灌浆。同一地段的基岩灌浆必须按先固结灌浆后帷幕灌浆的顺序进行。6
与帷幕灌浆不同,固结灌浆有如下特点:(1)固结灌浆要在整个或部分坝基面进行,常常与混凝土浇筑交叉作业,工程量大,工期紧,施工干扰大,特别需要做好多工种、多工序的统筹安排;(2)固结灌浆主要用于加固大坝建基面浅表层的岩体,因而通常孔深较浅,灌浆压力较低。7
3、接触灌浆接触灌浆目的是加强坝体混凝土与坝基或坝肩之间的结合能力,提高坝体抗滑稳定性。一般是通过混凝土钻孔压浆或预先在接触面埋设灌浆盒及相应的管道系统,也可结合固结灌浆进行。接触灌浆应安排在坝体混凝土达到稳定温度以后进行,以防止混凝土收缩产生拉裂。8
二、灌浆材料1、灌浆材料要求(1)应具有良好的可灌性、流动性和稳定性;(2)硬化后具有良好的防渗性能、必要的强度及粘结力、较好的耐久性和抗侵蚀能力。2、灌浆材料:岩基灌浆主要为水泥浆。应根据灌浆的目的、地层裂隙宽度和环境水的侵蚀作用等因素的影响来选择水泥的品种、水泥颗粒的细度、外加剂的种类和掺量。9
对注入量大强度要求不高的,可在水泥浆中掺入粘土、砂或粉煤灰,制成水泥黏土浆、水泥砂浆、水泥粉煤灰浆等。对一些特殊地质条件如断层、破碎带、细微裂缝等可灌化学浆液。(辅助措施)三、水泥灌浆施工在实施岩石基础灌浆处理前,一般需进行现场灌浆试验。通过试验确定合理的施工程序与工艺,提供科学的灌浆参数等。10
(一)钻孔1、帷幕灌浆的钻孔质量相对要求较高,宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头。固结灌浆则可采用各类型合适的钻机与钻头。2、钻孔孔径应根据地质条件、钻孔深度、钻孔方法和灌浆方法确定,一般在75~91mm。11回转式钻机
3、钻孔质量要求:(1)确保孔深、孔向、孔位符号设计要求;(2)力求孔径上下均一、孔壁平顺;(3)钻进过程中产生的岩粉细屑较少。钻孔时,必须严格控制孔斜和孔深,以确保帷幕质量。如果钻孔方向发生偏斜,钻孔深度达不到要求,由各钻孔灌注的浆液扩散范围就不能互相搭接,会有漏水通道。12钻孔质量对帷幕的影响1-孔顶灌浆范围;2-孔底灌浆范围;3.帷幕轴线;4-漏水通道平面图布置图剖面图该孔没钻到位
(二)钻孔(裂隙)冲洗1、钻孔冲洗:灌浆孔的冲洗通常采用水冲法,即在钻孔完成后,取出岩芯,再下入钻具(或仅下入钻杆),开大水流,使孔内钻渣随循环水流悬浮带出孔外。冲孔水量要尽可能地大一些,直至回水清净,肉眼观察无岩粉为止。也可采用压力水和压缩空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗的方法。13钻孔冲洗方法1-压力水进口;2-压缩空气进口;3-出口;4-灌浆孔;5-阻塞器;
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