石门水库大坝基础处理帷幕灌浆施工具体技术

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1、 石门水库大坝基础处理 帷幕灌浆施工具体技术 石门水库大坝平面布置图 利用本人大坝施工管理前例来 说明 大坝的结构和使用功能 今天讲课内容 n大坝帷幕灌浆施工技术 n上课开始 帷幕灌浆施工 n一 钻孔 n二 钻孔冲洗 n三 压水试验 n四 灌浆 n五 灌浆的质量检查 一 钻 孔 n钻孔质量和灌浆效果紧密相关 钻孔进度 是控制灌浆工程进度的重要因素 其质量 必须符合灌浆技术规范中的规定 1 钻孔方法 帷幕灌浆孔比较深 一般多采用回转式钻机 钻进 石门水库惟幕灌浆布置及基础防渗 解说 左坝段惟幕灌浆布置情况解说 大坝左岸惟幕灌浆布置情况解 说 2 钻孔方向 n帷幕灌浆 一般在工程上仍以布设 铅直孔

2、为多 n帷幕灌浆孔一定要严格按照规定的 钻孔方向钻进 并应采取一切措施 保证全孔方向正确 2 钻孔方向 n垂直或顶角小于5 的帷幕灌浆孔 其孔底的 偏差值不得大于规定 n孔深大于60m时 孔底最大允许偏差值应根 据工程实际情况并考虑帷幕的排数具体确 定 一般不宜大于孔距 n顶角大于5 的斜孔 孔底最大允许偏差值可 根据实际情况按钻孔孔底最大允许偏差值 规定适当放宽 方位角偏差值不宜大于5 孔深 20 30 40 50 60 最大允 许偏差 0 25 0 50 0 80 1 15 1 50 二 钻孔冲洗 n灌浆孔 段 在灌浆前应进行钻孔冲洗 孔 内沉积厚度不得超过20cm 帷幕灌浆孔 段 在灌浆

3、前宜采用压力水进行裂隙冲洗 直至回水清净时止 冲洗压力可为灌 浆压力的80 该值若大于lMPa时 采 用lMPa n 1 洗孔 洗孔的目的 将残存在孔底岩粉和 粘附在孔壁上的岩粉 铁砂碎屑等 杂质冲出孔外 以免堵塞裂隙的通 道口而影响灌浆质量 钻孔钻到预 定的段深并取出岩芯后 将钻具下 到孔底 用大流量水进行冲洗 直 至回水变清 孔内残存杂质沉淀厚 度不超过10 20cm时 结束洗孔 2 冲洗 n冲洗的目的 用压力水将岩石裂隙或 空洞中所充填的松软 风化的泥质充 填物冲出孔外 或是将充填物推移到 需要灌浆处理的范围外 这样裂隙被 冲洗干净后 利于浆液流进裂隙并与 裂隙接触面胶结 起到防渗和固结

4、作 用 n使用压力水冲洗时 在钻孔内一定深 度需要放置灌浆塞 2 冲洗 n 1 方式 单孔冲洗 仅能冲净钻孔本身和钻孔 周围较小范围内裂隙中的填充物 因 此 此法适用于较完整的 裂隙发育 程度较轻 充填物情况不严重的岩层 群孔冲洗 把两个以上的孔组成一组 进行冲洗 可以把组内各钻孔之间岩 石裂隙中的充填物清除出孔外 2 冲洗 n 2 应用 帷幕灌浆的冲洗方法 一般均为 单孔冲洗 只有在个别情况下 少数灌浆孔为了某种特殊目的才 进行群孔冲洗 高压冲洗 n整个过程在大的压力下进行 以便将裂隙中的充填物向 远处推移或压实 但要防止 岩层抬动变形 高压脉动冲洗 首先用高压冲洗 压力为灌浆压力的80 1

5、00 连续冲洗5 10min后 将孔口压力 迅速降到零 形成反向脉冲流 将裂隙中 的碎屑带出 回水呈浑浊色 当回水变清 后 升压用高压冲洗 如此一升一降 反 复冲洗 直至回水洁净后 延续10 20min为止 扬水冲洗 n将管子下到孔底 上接风管 通入 压缩空气 使内的水和空气混合 由于混合水体的比重轻 将孔内的 水向上喷出孔外 孔内的碎屑随之 喷出孔外 三 灌浆施工阶段进行的压水试验 n目的 测定围岩吸水性 核定围岩的渗 透性 为灌浆时选取泵量 泵压 及浆液浓度或配方提供依据 同 时冲洗钻孔 检查止浆塞和灌浆 管路情况 并且通过灌浆前后压 水试验的对比来检验灌浆效果 三 灌浆施工阶段进行的压水

6、试验 n帷幕灌浆施工中 首先在先导孔内 需自上而下分段做压水试验 除先 导孔外 其他灌浆孔每一灌浆段在 灌浆前宜做简易压水试验 先导孔 每一单元最先施工的灌浆孔 其作用是用于核对或补充水文地质资 料和帷幕设计是否合理 指导后续施工 四 灌浆 n1 灌浆施工次序划分的原则 n2 灌浆孔的施工顺序 n3 灌浆的施工方法 n4 灌浆压力 n5 浆液浓度和配合比 n6 灌浆结束与封孔 1 灌浆施工次序划分的原则 n逐序缩小孔距 即钻孔逐渐加密 这样浆液逐渐挤密压实 可以促进灌浆 帷幕的连续性 能够逐序升高灌浆压力 有利于浆浓的 扩散和提高浆液结石的密实性 根据各次序孔的单位注入量和单位吸水 量的分析

7、可起到反映灌浆情况和灌浆 质量的作用 为增 减灌浆孔提供依据 减少邻孔串浆现象 有利于施工 灌浆孔的施工顺序 n大坝的岩石基础帷幕灌浆通常是由 一排孔 二排孔 三排孔所构成 多于三排孔的比较少 单排孔 n施工次序常分为三个次序 例如 最终孔距为2m时 则第一次序孔孔距为 8m 第二次序孔的孔距缩小为4m 第三次序 孔的孔距再缩小为2m 本大坝防渗墙的惟幕灌浆布孔 两排孔 n先钻灌下游排 后钻灌上游排 三排或多排孔 n先钻灌下游排 再钻灌上游排 最后钻灌中间排 3 灌浆的施工方法 1 基岩灌浆方式 循环式和纯压式 帷幕灌浆应优先采用循环式 n 2 灌浆方法 灌浆方法的选定主要根据地质条件 灌 浆

8、孔的深度 灌浆的目的等而定 一般 分为两大类 全孔一次灌浆和全孔分段 灌浆 大坝灌浆平洞的布置 大坝左岸灌浆平洞的布置 全孔一次灌浆 n全孔一次灌浆 把全孔作为一段来 进行灌浆 一般在孔深不超过6m的 浅孔 地质条件良好 岩石完整 渗漏较小的情况下 无其它特殊要 求 可考虑全孔一次灌浆 孔径也 可以尽量减小 全孔分段灌浆 n如果灌浆孔比较深 为了保证灌浆质 量 需要将全孔分为若干段进行灌浆 自上而下分段灌浆 自下而上分段灌浆 综合分段灌浆 小孔径钻孔 孔口封闭 无栓塞 自上而下分段灌浆 a 自上而下分段灌浆 灌注孔口段 灌浆塞卡塞在孔口 灌注孔口段以下各段时 需将灌浆塞下入孔内 卡塞在该灌浆段

9、顶部以上靠近顶部的位置 若卡塞不住 只能将灌浆塞上移 而不能下放 以免灌浆塞放在了该灌浆段顶部以下的位置 处 发生漏灌情况 适宜在岩石破碎 孔壁不稳固 孔径不均匀 竖向节理 裂隙发育 渗漏情况严重的情况下 采用 b 自下而上分段灌浆 n将钻孔一次钻到全孔深 而后 在孔内下入灌浆塞 自下而上 逐段灌浆 n适合于在岩石坚硬完整 裂隙 不很发育 渗透性不大的岩石 中进行灌浆 c 综合分段灌浆法 n这种灌浆方法是将自上而下与自下而 上两种方法结合起来的一种施工方法 适合与在深的帷幕孔中进行灌浆时 采用 n它将钻孔全深分成几个综合段 每个 综合段中又分成几个灌浆段 从全孔的灌浆情况看 以综合段为 单位计

10、 则表现是自上而下 从每个综合段内的灌浆段看 又是 自下而上 大坝心墙砼 过渡层和心墙基座 的连接 4 灌浆压力 n灌浆压力是保证和控制灌浆质 量提高灌浆经济效益的一个非 常重要的因素 n但是如何能正确地选定灌浆压 力 确非易事 1 灌浆压力的选用 n由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大 小密切相关 采用较高的灌浆压力 可以减少钻孔数 且有助于提高可灌 性 使强度和不透水性等得到改善 n当孔隙被某些软弱材料充填时 较高 灌浆压力能在充填物中造成劈裂灌注 提高灌浆效果 1 灌浆压力的选用 n6 0 10MPa的高压灌浆在采用提高灌浆压力 措施和浇筑砼盖板处理后 在一些大型水利 工程中应用较广 n但是

11、 当灌浆压力超过地层的压重和强度而 没采取相应措施时 将有可能导致地基及其 上部结构的破坏 1 灌浆压力的选用 一般情况下 以不使地层结构破坏或发生局部 的和少量的破坏 作为确定地基允许灌浆压力 的基本原则 灌浆压力宜通过灌浆试验确定 也可通过公式 或经验先行拟定 而后在灌浆施工过程中调整 确定 灌浆试验时 一般将压力升到一定数值而注浆 量突然增大时的这一压力作为确定灌浆压力的 依据 即临界压力 2 灌浆过程中灌浆压力的控 制 n灌浆压力的控制应当结合受灌岩石的地质条件和 渗透性 灌浆时的吸浆量 以及对浆液稠度的变 换等一般考虑 n一般情况下 当吸浆量较小时 可以尽快达到规定的灌浆压 力 在吸

12、浆量较大时 则可较缓慢地升到规定的灌 浆压力 n灌浆压力控制通常分为 一次升压法 和 分级升压 法 一次升压法 n灌浆开始将压力尽快地升高到规定的压力 使整个灌浆过程尽量是在规定的压力下 进行 n适用 透水性不大 裂隙不甚发育的较坚 硬 完整岩石 n注意 对吸浆量有一定限制 否则对于较 宽大的裂缝有可能导致浆液流串过远 造 成浪费 同时对控制岩层抬动也不利 分级升压法 n在规定的压力下 吸浆量超过了一 定限制 例如30L min或40L min 则 需采用 分级升压法 将压力分为几 个阶段 逐级升高到规定的压力 n适用 基础岩石透水严重 吸浆量 大的情况 分级升压法 n施加方法 先使用最低一级

13、的压力进行灌浆 当吸 浆量减少到一定限度 称为下限 例如 30L min 则将压力升高一级 此时吸浆 量将会增加 当吸浆量又减少到30L min 时 再将压力升高一级 如此下去 直 至升高到规定的压力 并在规定的压力 下 灌到符合灌浆结束标准时停止 分 级一般以两三个阶段为好 5 浆液浓度与配合比 n灌浆压力和吸浆率是灌浆施工中相互关联 的两个重要参数 其中一个发生变化 就 将引起另一个随着变化 n而浆液浓度却又与吸浆率有密切关系 n为此 对灌浆施工所用浆液的配比和灌浆 过程中浆液浓度的变换 也需很好地研究 他们也是保证灌浆质量 提高经济效益 的重要因素之一 1 浆液的配合比 n浆液的配合比

14、指组成浆液的水和干料的比例 浆液中水与干料的比值越大 表 示浆液越稀 反之则浆液越浓 这种浆液的浓稀程度 称之为浆 液的浓度 2 浆液浓度的分级 n水泥粘土浆 由于材料品种 性能以及对防渗 要求的不同 材料的混合比例也 不同 正确的材料配比应通过试 验来确定 3 浆液浓度使用的两种方式 n 由稀浆开始 逐级变浓 直至达到结束标准时 以所变至的那一级浆液浓度结束 最常用 先灌稀浆的目的是稀浆的流动性能好 宽窄裂 隙和大小空洞均能进浆 优先将细缝 小洞灌 好 填实 而后将浆液变浓 使中等或较大的 裂隙 空洞随后也得到良好的充填 一般情况下 如果灌浆段细小裂隙较多时 稀 浆灌注的历时应长一些 就是多

15、灌一些稀的浆 液 反之 如果灌浆段宽大裂隙较多时 应较 快地换成较浓的浆液 使浓浆灌注历时长一些 3 浆液浓度使用的两种方式 n 由稀浆开始 逐级变浓 当单 位吸浆量减少到某规定数值时 再 将浆液变稀 直灌至达到结束标准 时 用稀浆结束 50年代有的工 程曾采用过这种方式 目前则很少 采用 4 灌浆过程中浆液浓度的变 换 n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待续升高时 不 得改变水灰比 n当某一比级浆液的注入量巳达300L以上或灌 注时间已达1h 而灌浆压力和注入率均无 改变或改变不显著时 应改浓一级 n当注入率大于30L min时 可根据具体情况 越级变浓 6 灌浆结

16、束与封孔 n 1 灌浆结束的条件 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 6 灌浆结束与封孔 2 回填封孔 每个灌浆孔灌浆完毕后 应用浓的水泥浆或水 泥 砂浆予以回填密实 回填封孔应用机械进行 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 五 灌浆的质量检查 n1 灌浆过程中特殊情况的预防和处理 n2 帷幕灌浆效果检查 灌浆结束14d 后进行 1 布设检查孔 2 测试扬压力值检查 人生处万类 知识最为贤 谢谢大家认真听 讲