(断层处理)断层破碎带处理.docx

第十一章 断层裂开带处理第一节 概 述水利水电工程的地基常会遇到节理发育的岩层、脆弱夹层、断层裂开带或断层交汇带，这些地质缺陷均需进展妥当处理，以保证施工过程及工程建成后运行的安全。断层裂开带的处理是水工建筑物地基处理的重要内容之一。在确定处理方案之前，必需具有具体的地质勘测资料和试验数据，主要内容有：（1） 断层裂开带的规模、产状及其与水工建筑物在平面和空间位置上的相互关系；（2） 构造岩的物理性质，力学性质和水理性质；（3） 断层裂开带的渗透特性等。依据地质和试验资料，按断层类型和构造岩的特点及其对坝基的影响见表 11-1-1、表 11-1-2、表 11-1-3由设计结合建筑物等级、规模和形式进展分析争论，确定处理方案和工程技术处理措施。表 11-1-1 断 层 类 型按断层两盘相对位移的方向按断层形成时受力状态类型特 性类型特 性上盘顺重力作用方向下降倾，角50°60° 张性断层构造面粗糙不平,常具有次生正断层以上物质充填逆断层上盘逆重力方向上升倾角大于45°,称冲断层压性断层倾角小于45°,称逆掩断层构造面多呈波状起伏,并具有相当规模平移断层两侧岩体仅作相对的水平位,移倾角陡直扭(剪)性断层正逆平移断层兼有复合断层的特性，依次序、规模有主次张性压性或不同组合之分兼扭性断层裂开面光滑、平坦，多呈闭合状兼有复合断层的特性，依次序、规模不同有主次之分断层裂开带的处理，工程技术简单，施工难度大，质量要求高，安全问题突出。为 确保处理工作经济、合理、按期实施，重大断层裂开带处理应编制特地的施工组织设计。原编写：薛志荣改编：刘瑞源、张中裕、陈国才审稿：郑治37名称形成环境在构造作用下形成的，由微细颗粒断层泥组成的粘土岩遇水表 11-1-2 构 造 岩 的 特 性性 质隔水性能强，厚度变化大，有数厘米到数十厘米，有的可达 1m2m，紧靠断层主滑移面，在巨大裂开带中有很多断层面组合，工程地质特性 岩体构造面抗剪强度参数 c、ø 值很低，常是抗滑稳定泥化而成每个断层面上均有泥质物，有的呈层状分布 分析中的掌握因素在结晶岩中的糜棱岩断层居多数岩块研磨作用后，失去结晶岩石原有的外貌，大都由研磨的碎屑粉以及各微小的岩粒胶结而成，一般胶结较牢硅质、钙质、铁质抗压强度由数兆帕到十余兆帕被挤压碎，并有肯定转动。其中未胶角砾岩结的角砾岩多发生于软硬相间的岩体之中有多 为 胶有 棱 角 的 结岩 块 及 半 的浑 圆 形 岩块，大小几何 形 态 不未一，岩块一胶般 均 较 坚结硬的等胶结者则较坚牢，泥质胶结者则不坚牢方解石、石英等岩脉所充填胶结不太坚牢为杂乱无章的碎屑岩块及岩粉和泥质物的简单组成物。岩块之间的空间为泥质物所充填或坚硬的岩块被较弱泥质物所包裹一般较好，其中脆弱泥化夹层的工程地质性能较差性质很差，假设有地下水存在问题更严峻多发生在坚硬压碎岩岩层中，被切割成带棱角的岩块不规章的网状裂隙常充填松散的碎屑 和粉粒；或充填各种岩脉，如方解石脉、石英脉、绿帘石脉等一般彼此镶嵌咬合甚牢，工程地质特性较好。如存在脆弱泥化构造面仍有塌方可能，需具体分析劈 理 带裂开岩褶 皱 扭曲 带 裂开岩多发生于硬脆的岩体中多发生在脆弱柔韧的薄层岩层中呈高密度的裂隙带，根本上是原地裂开的。裂隙面无明显擦痕及光滑镜面，如压劈理或破劈理。较压碎岩要完整些，但有明显的方向性与构造裂开带严密相连，可为断层拖拉影响，也可为与其它构造岩同时卷入的裂开带，往往伴生一系列小断层。岩石扭曲裂开并有泥质条带开挖面与其平行，易滑坍；受垂直力时易压缩变形，沿劈理带易渗水具有连续变形的特点，本身阻水， 接壤部常有渗水表 11-1-3 断层对坝基可能产生的不利影响断层可能产生的不利影响走向部 位贯 穿 河 床倾角，以及与不利构造面组合 重力式、支墩坝型拱坝、拱型重力坝倾角50°集中渗漏，坝基不均匀变形坝基集中渗漏，墩基集中渗漏，侧走 向 与 河流 平 行 或接 近 平 行斜切贯 穿岸坡坝基贯 穿坝头或坝肩坝 前倾角60°倾向河床，与其他构造组合，或被下游冲刷深坑深切倾角陡直，倾向河床，与不利构造面结合岩体裂隙侧向张拉变形或减弱下游坡脚防渗帷幕裂开。构成局部滑动或边 坡不稳定施工期坝肩岩体失稳，绕坝渗漏向压缩变形，下游边坡岩体应力集中防渗帷幕裂开，拱座局部不稳定坝头压缩变形过量，坝肩整体不稳定沿坝踵倾角60°或倾向下游防渗帷幕被拉裂。坝基不均匀变形走 向与 河 流 垂坝基倾角60°倾角60°，上游有反倾坝基不均匀变形。阻隔渗流，恶化渗压向断层压缩位阻隔渗流，恶化渗压。拱座变形不均匀或岩体应力集中梁向断层压直 或 接 近角构造面组合移缩变形垂 直 斜切倾角平缓，倾向下游。坝后不利构造面组合构成滑动面梁的抗滑稳定安全系数降低坝后倾向上游，延长入根底应力集中范围内压缩位移拱座变形过量，降低整体安全度倾向下游，被大构造或冲形成深层滑动临空拱座岩体单刷坑深切面薄或不稳定1. 断层裂开带的处理原则（1） 处理工作应安排在工程蓄水运行之前完成，最好在其上部或邻近建筑物施工以前进展。（2） 断层裂开带处理，应尽量承受明挖、回填混凝土的方式。对坝基深部缓倾角或位于坝头、坝肩部位的断层，可承受洞挖混凝土置换、水泥灌浆、化学灌浆、预应力锚固等方法。（3） 在设计、施工中要防止由于断层裂开带的处理而引起岩体的应力释放、变形或爆破扰动、松动滑移等问题，并实行相应的有效措施。（4） 断层裂开带开挖要遵循自上而下的施工原则，并作好安全支护，必要时应分段 、分层开挖、回填。（5） 在组织实施断层裂开带处理的全过程中，设计、地质、施工和质量检查及监理部门要亲热协作，准时争论处理施工中消灭的问题。（6） 断层处理往往是建筑物地基开挖清理的连续和混凝土浇筑的前一道工序，其施工布置和主要机械设备、关心设施等，一般可在这两个工序的根底上进展调整、充实和 配套。为便于在断层带的狭窄槽坑内施工，宜承受轻松、灵活、效率高的通用机具和设 备。2 断层处理的要求和类型2.1 断层处理要求断层经过处理后，应满足以下要求：（1） 具有足够的强度，能直接或通过岩体承受和传递坝体的荷载；（2） 与围岩接触良好，具有相像的弹性模量，削减地基不均匀沉陷或限制地基变形；（3） 提高岩基的整体性，确保坝体或岩体在施工、运行期间的抗滑稳定性；（4） 具备良好的抗渗性，防止集中渗漏，降低渗透压力，防止产生渗透变形。（5） 具备排水条件，降低扬压力。2.2 断层处理的型式和适用范围断层处理必需结合具体工程的实际状况，综合考虑以下因素：（1） 断层所处部位、产状、宽度，裂开带组成物和四周岩体的性质、力学指标，断层和其它弱面构造面、临空面等的不利组合对岩体和水文地质等构成的影响，及与 此有关的不同破坏机理、方式；（2） 水工建筑物的工作条件、布局和对地基提出的要求，以及调整上部构造使之与地基工作条件相协调的可能性；（3） 现场施工条件，施工技术水平、设备，可能到达的工程实际效果和已有的工程阅历等。按断层缺陷对坝体、坝基可能构成的主要问题，断层处理的主要目的，断层处理可以实行的各种型式分别如表 11-1-4、表 11-1-5 和表 11-1-6 所示。表 11-1-4 直接承受和传递坝体荷载的断层处理形式措施图示适用范围1. 主要承受垂直荷载1.1 混凝土塞断层宽度 0.6m2.0m，倾角陡1.2 混凝土拱断层宽度大于 4m，倾角陡，两侧岩面坚硬且较完整断层宽度 2 m4m，或1.3 混凝土梁缓倾角1.4 混凝土深塞梁断层宽度大于 4m，位于高坝坝趾或防渗帷幕轴线段续表 11-1-4措施图示适用范围1.5 混凝土洞挖浅塞1.6 混凝土支撑体或垫座狭谷河床，深槽或者施工特别需要。要有充分回填灌浆条件深挖基坑的坝趾踵 外岩体坚硬牢靠。断层狭小， 荷载不大的支墩根底2. 主要承受水平荷载2.1 混凝土塞或梁2.2 混凝土深塞断层窄且陡陡坡段断层窄，倾角陡， 荷载大2.3 混凝土深梁2.4 混凝土传力洞陡坡段断层宽或者倾角缓荷载大荷载大。坝头有断层组， 影响带宽，裂隙发育，或断层间岩石较坚硬，施工开挖困难，工作量大续表 11-1-4措施图示适用范围2.5 混凝土传力槽坝头地形狭窄，岩体较硬，荷载大或坝头有断层组2.6 混凝土剪力洞坝肩有不利的地质构造组，断层产状陡、狭、平坦， 岩性坚硬尚完整措施图示适用范围1 用于掌握地基压缩或沉陷变形1.1 混凝土深塞梁断层横斜切高坝的坝趾或拱座下游侧，倾向上游倾角较缓或者倾角陡，但有平缓反倾角构造组合1.2 洞挖整体式混凝土墙体切割坝肩、坝趾的断层，延长到坝底拱座应力工作范围内，倾角平缓，贯穿河床坝基，岩体不完整，但地基应力仍不小表 11-1-5 传递基岩中荷载的断层处理形式续表 11-1-5措施图示适用范围1.3 洞挖框架式竖井加平洞混凝土体同上状况，但围岩较完整、坚硬1.4 防沉井断层平缓，倾向岸坡， 围岩较完整坚硬1.5 大口径直孔混凝土管柱群河床段断层窄、陡、较平坦1.6 钻孔混凝土连锁桩坝基内断层窄小，较平坦， 围岩完整坚硬1.7 高压水泥灌浆或化学灌浆灌后构造岩变形模量提高，能满足工程需要，或与其它措施协作使用续表 11-1-5措施图示适用范围2.用于保持坝体和岩体稳定2.1 洞挖整体式抗滑混凝土墙倾角较陡，有反倾角平缓构造组合，承受坝基压力和剪力，荷载大。或岩体较裂开2.2 抗滑键或框架式抗滑键群倾角平缓，较平坦，岩体坚硬。受水平剪力2.3 抗滑斜井或框架式井群纵贯岸坡或坝肩，倾角陡，改善边坡稳定纵贯坝肩陡直断层或断层2.4 剪力洞交汇带，围岩坚硬完整。在抗剪根底上改善应力状态2.5 预应力锚束断层倾角较陡，围岩完整， 不宜作开挖、置换处理2.6 预应力锚固洞断层倾角较陡，围岩完整2.7 喷锚结合断裂不发育，不需开挖处理，防止断裂进展2.8 抗滑桩断层倾角较缓，围岩较完整序号措施适用范围1混凝土竖斜井纵贯河床、岸坡坝基。断层较陡、较宽或裂开带松散、渗透稳定差。围岩稳定2混凝土塞下接水泥或化学帷幕灌浆裂开带属相对弱透水体，构造挤压较严密，不同程度被胶结，两侧集中渗漏3混凝土截水深墙构造面平缓，夹泥，分布广而无可灌性4排水孔幕布置在横斜切断层的上游一侧5布置在纵贯坝头断层的迎河床一侧或横切坝排水隧洞或排水孔、洞系统肩断层的迎上游一侧岩体表 11.1.6 防止集中渗漏、排水降低渗透压力的断层处理形式其次节 断层混凝土塞1. 断层开挖1.1 开挖深度确定断层开挖深度的方法有：（1） 按混凝土塞构造尺寸打算的开挖深度。见表11-2-1。（2） 按固端梁确定开挖深度。一般适用于宽度大于 4m 的断层裂开带。开挖深度依据坝基应力值，构造岩与颖完整岩石的弹性模量的比值，以及断层裂开带的产状、宽 度等因素通过计算确定，一般为断层裂开带底部宽度的 0.51.0 倍，可按图 11-2-1 查得断层开挖深度。或按阅历公式确定开挖深度，阅历公式见表11-2-2。适用条件表 11-2-1b断层开挖深 度d/bd/B一般状况0.62.02.03.01.52.0坝基应力区内，断层倾角60°，两侧岩石较坚硬2.04.04.01.52.01.01.51.01.50.81.1注: d断层开挖深度，m；b断层底部宽度，m；B断层平均宽度，m。表 11-2-2使用者断层开挖深度阅历公式公式适用条件中国安江宽缝重力坝d=0.0083bH+C美国垦务局夏斯特重力坝和d=0.002bH+5H150弗赖恩特坝d=0.3b+5H150美国大坝委员会拱坝d=0.002bH+10d=0.002bH+5b5b5注：d断层开挖深度(安江公式的单位为m，其余为英尺)；b断层开挖宽度英尺；H坝高英尺；C系数，见表 11-2-3表 11-2-3系数 C坝 高断 层宽度 bmH影响范围2.0影响范围2.0备 注m80倾角65°50°1.102.2065°50°0.551.10H=6580 时，可用插651.703.400.851.70入法求得（3） 按施工条件确定开挖深度 。 断层宽 0.1m0.5m，一般开挖深度 1.0m1.5m； 用高压水枪或钻孔连锁施工，挖深可达4m5m；大口径钻孔可达 10m 以上。（4） 按不利构造组合的弱面部位确定开挖深度 开挖深度除按混凝土深梁计算外， 并要加深到岩层可能产生深层滑移的弱面以下，或参考光弹试验的结果适当加深。中坝、高坝一般开挖深度可达 8m15m。（5） 按断面、整体模型试验确定开挖深度 。 断层造成过量压缩变形或与不利裂隙组、不利构造面构成不稳定的滑移时，应通过校核计算及结合模型试验结果来确定开挖的范围和深度。国内有的工程深达15m20m。（6） 按有限元法计算的成果确定开挖深度 。 对较简单的断层和大断裂带要用有限元法计算应力和变形值的关系，推断岩体稳定性，确定处理深度并估量处理后坝基条件 改善的程度。（7） 按岩基防渗需要确定开挖深度 。有些工程的断层塞通过防渗帷幕处，按要求加深成井塞，深度可达 50m。1.2 坝外处理范围确定断层坝外处理范围的方法见表 11-2-4 和图 11-2-2。图 11-2-2 断层处理范围图 11-2-1 断层混凝土塞深度曲线类按上、下游坝坡面延线别表 11-2-4 坝外处理 范 围范围L =m+nd，L =d12按岩基挠度影响范围L = L =3m5m12按断层开挖深度 d中低坝高坝L = L =0.9d1.3d12L = L =1.5d2.0d121.3 断层裂开带开挖和岩面修整1.3.1 主要内容和要求（1） 断层开挖部位、处理范围、断面尺寸、几何体形应符合设计要求。（2） 去除松动岩石和岩石壁面风化岩块，切除与次生构造面斜交的岩石锐角。（3） 壁面的泥皮、水锈蚀面或光滑平面应凿毛并刷洗干净。（4） 对岩石裂开及地质较差地段和部位，除加强常规检查外，应对岩体进展监测， 依据不同状况准时实行措施，例如承受锚杆、锚桩或钢支撑支护等，必要时可边挖边衬， 作好岩体渗漏水及施工用水的引排，以保证施工中的安全。（5） 断层的处理系重要隐蔽工程，断层裂开带开挖修整完毕后，应进展根底验收工作，由测量、地质人员进展的竣工测绘和地质素描以及工程、水文地质说明等资料交验 收部门进展验收，未阅历收不得进展下一工序的施工。1.3.2 施工方法断层裂开带的开挖系不良地质地段施工，应以浅钻孔，多循环，弱爆破的原则进展 开挖工作，对各类洞室开挖，断面较小的可承受全断面掘进方式，对断面较大的承受先 导洞后扩挖的方式；并应依据地质条件准时做好支护工作，其开挖方式归纳如表 11-2-5， 开挖手段分两类：（1） 承受工具和机械开挖。以人力开挖为主的有镐凿、撬挖、钢钎锤击以及圆柱楔形劈块胀劈等方法。常用的手提式机械有电镐、风镐、风钻。特别部位也有用一般钻机 或大口径钻机钻孔或连锁造孔。（2） 进展掌握爆破和静态爆破。断层开挖宜承受掌握爆破和静态爆破。掌握爆破有龟裂爆破、预裂爆破、光面爆破等。静态爆破可解决爆破震惊、飞石等问题并能减轻劳 动强度，提高工效，且施工便利安全。工程中使用的 SCA 膨胀剂，灌注在孔径 30mm50mm， 孔深为 1m1.5m 的钻孔中，经 10h24h 可形成 30MPa50MPa 的固体膨胀压力。在慢加荷的形式下胀碎岩石。钻孔孔距一般为0.4m0.6m，水剂比 0.30.35。断层开挖应与石方开挖及混凝土浇筑系统包括风、水、电供给的主要机械设备和设施相连接。2 回填混凝土2.1 混凝土特性指标混凝土的抗压、抗裂、抗渗、抗侵蚀等各项指标应分别满足设计要求及施工和易性的要求。分 类开挖方式表 11-2-5断 层 塞 开 挖 方 式适用条件施工特点按 坝 体纵 缝 整 段开挖按 坝 体横 缝 分 段开挖断层宽度 1m4m，纵贯坝基1. 断层宽度大于 4m，或深度大于6m；2. 断层横切各坝段，开挖影响坝身混凝土均匀上升场地开阔，干扰小，施工简便， 进度快，效率高，本钱低各坝段处理范围一般应扩大10m15m，要掌握爆破；或者至少大于 2m3m，使用非动态爆破开挖。施工场地分隔、狭窄，工序之间干扰较大，作业安全条件差1. 1.较开阔的河床段，深挖的断层倾全深角小于 60°；分 小 段以 23 小段为一组，各自间隔开挖和回填混凝土置换。每小段取度一间隔置换2. 岩体为反倾角夹层，大裂隙切割； 5m7m，边坡 10.110.3。混次明挖分 小 段挨次置换大 口 径钻孔置换3. 岩体已受荷载或因卸荷而可能引起变位或不稳定断层横切斜切岸边陡坡假设干坝段。构造和岩体状况同上所述在有永久建筑物地区或地基承 受荷载状况下承受。断层倾角大于65°，宽度小于 2m；具备或预留施工平地；根本没有钢筋、预埋件，孔深一般不宜超过 10m15m凝土浇筑后，至少间隙 57d，再开挖相邻构造岩向山坡逐段挨次开挖和回填混凝土置换。出渣方式有二类；直接装吊运出；通过相邻坝段的预留廊道转运或另设平洞往下游弃渣四周岩基宜先用高压水泥灌浆固结、堵漏。孔径一般为 1m。按断层宽度分为孔柱型和连锁型二类。最好承受干硬性混凝土回填全 深洞 挖 或度 分 层 混 合 式 开开挖挖1、断层处于狭窄的河床段、过水坝段，坝身须上升挡水。断层宽 1m4m， 倾角陡直，两侧岩体稳定，较坚硬完 整；2、高边坡深槽，宽 1m2m3、断层贯穿坝头或切割坝肩，并倾向上游1、断层上口按混凝土塞要求明挖后，顶部掩盖混凝土。断层下部转为洞挖；2、分层立体洞挖；3、分层开挖，做好洞顶混凝土支撑拱。分段开挖回填，挨次置换2.2 温度掌握为保证混凝土塞的完整性以及与岩壁牢靠结合，混凝土的温度掌握一般可承受以下措施：（1） 预冷骨料，承受低温水、加冰拌合；（2） 承受低热水泥和合理的水泥用量；（3） 承受改善骨料级配，掺用混合材、外加剂和掌握混凝土坍落度和级配；（4） 严格掌握混凝土入仓温度，一般不高于 1015等于或稍低于根底温度为宜或掌握根底允许温差；（5） 承受冷却管进展早期冷却，降低混凝土水化热温上升峰值。一期冷却通水期一般为 10d15d，允许水管冷却温差 2025，允许冷却速度 1.0/d1.5/d。混凝土塞在接触回填灌浆前按要求进展二期冷却。（6） 掺膨胀剂。承受MgO 时其掺量为胶凝材料总量的 5%以内。常用冷却水管种类见表 11-2-6。种 类直径(mm)膨胀后30引管型式管距m层距m软质塑料管原尺寸19水平1.0 左右2.02.5充气拔管2538钢管2532垂直或水平1.01.52.0表 11-2-6 冷 却 水 管 种 类2.3 布设加强钢筋断层开挖后，在拐角、突变处和受力集中、构造需补强的部位，必需布置加强钢筋， 以防止或限制混凝土塞开裂。加强钢筋应按设计要求进展设置。2.4 分缝和接缝型式（1） 断层一般承受整体回填浇筑：需分段时，一般应与坝体分缝全都。（2） 分缝应正交断层走向：断层宽度小于1m2m 时，可有不小于 45°夹角。（3） 接缝可参照坝体横缝要求施工：最低处的接缝灌浆干管需在底部并联增设一节管路，作为备用，以免管路系统不通或失效。2.5 槽坑排水混凝土浇筑时要做好截引、排走地面和槽坑底的水流。防止积水随混凝土浇筑上升， 沿岩壁流淌，带走水泥浆或稀释混凝土。渗流较大时，可利用岩壁浅孔固结灌浆堵漏， 或临渗水面设置暗沟，将水引至邻近坝段积水坑抽排。常用排水设备有电动潜水泵、风 动水泵等。2.6 混凝土浇筑断层裂开带岩石开挖完毕后，应尽快回填混凝土，避开岩石长期暴露松驰。断层裂开带所浇筑的混凝土配比一般承受三级配，对洞室顶部及狭窄部位承受二级配或一级配。断层裂开带浇筑地点分散，工作面狭小，混凝土的进料、平仓、振捣较困难，多用人工操作。除表部槽塞混凝土可直接用吊罐入仓外，地表以下的槽塞、洞、井、墙等部 位均需转运及贮料分料设施。混凝土的入仓方式，常承受搭设脚手架手推车，皮带输送机，混凝土搅拌运输车， 溜槽、溜筒，混凝土泵等方式，应因地制宜，依据不同部位和构造形式选择。混凝土运 输设备和运输力量应与拌合、浇筑力量、断层具体状况相适应，尽量缩短运输时间，减 少转运次数，避开混凝土在运输过程中发生分别、漏浆、泌水过多降低坍落度等现象， 以保证断层混凝土的质量及浇筑工作顺当进展。3 .补强灌浆3.1 岩壁、洞壁接触灌浆这种灌浆是加强混凝土塞与岩壁结合的重要措施。混凝土浇筑前预埋灌浆管盒 的灌浆方式如表 11-2-7，混凝土浇筑后通过钻孔进展接触灌浆的方式见表11-2-8。部位型式工作内容优缺点贴一次性灌浆盒岩 石 表 面 抹平、贴盒、周边水泥抹堵岩壁外表贴一次性塑料管ø16mm 19mm薄壁软塑料管，出浆段剪成两半，修成燕尾形，应压扁贴岩面混凝土浇筑前设置，可按实际状况布点。但浇筑时易移位、堵塞；易被固结灌浆串堵一次性短管长 150mm 200mm 、ø19mm 25mm 钢 管 切 斜孔内包括固结孔再利用外有乳胶套的短管口，孔口用棉丝和水泥抹封；钻孔孔径 40mm50mmø25mm 钢管， 沿直径锯十字形缝，外套薄乳胶套，孔口处绕棉纱头封堵；钻孔孔径40mm 左右混 凝 土 浇筑时不移位，但可能被固结灌浆串堵可减免浇筑或固结灌浆时的堵塞，但出浆点偏少表 11-2-7 常用的埋管进展接触灌浆的方式外有橡皮套的短管浅孔内包括固结孔再利用ø25mm 花管，花 眼 孔 径 宜 小(ø5mm 6mm) 而可 供 二 期密。封管底，套软混凝土冷却后橡皮套自行车内一次性使用胎，上套口平岩面，钻孔口绕棉纱嵌堵重复灌浆盒风 钻 孔 径60mm，重复灌浆盒用二条橡皮带作引道，孔底用双楔木柱块固定生根便于固定，适应后期灌填或二次重复使用，但二期的排水排气条件不良钻孔方式施工部位优缺点使用风钻孔穿过混凝土钻灌浆孔兼做固结灌浆由混凝土 塞顶打适用于混凝土浅塞中施工，可孔内循环灌孔，至少钻入岩石 0.5m浆。但常同混凝土浇筑和冷却发生冲突使用机钻钻深孔可兼深孔固结灌浆由廊道或平洞内钻深孔灌浆时间敏捷，可分段钻灌，提高灌浆压力、保证灌浆质量。但钻孔工作量较大表 11-2-8 通过钻孔进展接触灌浆的方式注：灌浆孔间距一般为 1.5m3m，排距 1.0m1.5m，灌浆压力 0.3MPa0.6MPa。3.2 洞塞顶面回填与灌浆常用的方法有预埋灌浆管路和钻孔两种，填灌的材料有水泥浆、预填骨料、砂浆或一级配混凝土。一般应保持有二次或屡次回填灌浆手段，力求消退因混凝土收缩而引起的空隙、细缝。有些工程使用膨胀水泥以削减缝隙，也是可取的。常用回填灌浆形式有管道式图 11-2-3和钻孔式(图 11-2-4)。图 11-2-3 管道式洞顶回填灌浆系统图 11-2-4 钻孔式洞顶回填灌浆系统1-灌浆管；2-排水排气管；3-排水1-廊道；2-钻孔或埋管； 排气孔；4-灌浆孔3-补强固结深孔3.3 补强固结灌浆补强固结灌浆分类见表 11-2-9 和图 11-2-5。孔径mm入基岩深度(m)孔 距排 距分 类mm灌浆压力MPa断层塞岩壁风钻固结灌浆孔或斜孔断层影响带围岩机钻固结灌浆深孔直孔40503512230.35676102022.53.0(24排)0.3表 11-2-9 补 强 固 结 灌 浆 分 类序孔或混凝土浇筑前施工序孔或混凝土浇筑后施工11-2-5 断层影响带补强固结孔1-深孔，一般 10m20m；2-浅孔，一般 5m4 .观测仪器为检查设计与施工的正确性，验证断层裂开带处理效果，监测安全运行，应埋设观 测仪器。在断层影响带埋设的主要观测仪器见表 11-2-9。各类仪器埋设前须进展率定， 埋设与维护应由专人进展，保证仪器的完好率。仪器埋设后应尽早观测取得初始数据， 定期观测的资料应准时分析整理，提出观测成果，观测过程中觉察特别，应准时报告并 分析查找缘由。表 11-2-9断层影响带埋设的主要观测仪器仪 器说明一般埋设在处于高应力部位或坝趾四周的断层倾向上游处。使用倒铅垂线岩芯钻机钻孔，孔径ø150mm300mm，穿入断层下盘。监测断层压缩变形或岩体变形滑动及其进展趋势温度计测缝计渗压计应力计、应变计多点变位计、岩石变位计岩石声波测定和钻孔静弹模量测观测混凝土塞内部温度变化过程，为接触、回填灌浆供给依据监测大跨度混凝土深梁、大体积洞填筑的混凝土在岩壁处混凝土与基岩面结合状况和张开度测记断层因阻隔渗流或横切坝基的断层(迎渗水面侧)渗水压力分布测量混凝土梁底部或两侧的应力、应变状态对断层进展变形监测掌握围岩施工过程和鉴别处理后的效果第三节 工程实例1. 陈村水电站断层处理1.1 工程地质问题陈村水电站重力拱坝最大坝高 76.3m。坝基岩石为志留系滨海沉积的石英细砂岩、泥质砂岩和砂质页岩互层组成。岩层倾向下游偏左岸，倾角40°。主要断层有F11、F31、F32等。F11 断层横切在左河床坝基中部，倾向上游。坝基岩体因层间错动和陡裂隙切割，向断层滑移断层被压缩引起不均匀变形和坝体应力集中。7 坝段四周断层正居坝趾处，坝基应力较大，又有F18 断层的反倾向组合，易产生深层滑动。6 坝段以左断层横切坝肩，使左岸坝基相对压缩变形过量，影响整体稳定和降低超载安全系数。这段工程处理是在坝体业已建成和局部蓄水条件下进展的，因此增加了施工难度。F 、F 断层穿过帷幕，其两侧影响带存在集中渗漏和危及断层的渗透变形,水泥灌浆5031主副帷幕完成后，地下渗水流速仍达96.6m/d105m/d。717 坝段防渗帷幕处于 F 断层上盘，微细裂隙发育，渗水性强。防渗帷幕的透水11率达不到设计要求。断层构造岩为相对弱透水体，幕后渗压水流却被它阻滞和集中于坝基之中，恶化根底面和岩体深层滑动面处的渗透压力值。1.2 处理措施（1） 河床段断层塞按固端混凝土梁处理 。见表 11-3-1 和图 11-3-1.（2） 岸坡7 坝段混凝土深塞处理 按最不利的夹泥层间错动面掌握，顺断层明挖达13.5m，见图 11-3-2。混凝土塞深度 d断层宽度(m)混凝土塞高宽比表 11-3-1陈村水电站坝基断层处理深度坝段m底部 b平均 Bd/bd/B一般4.58.61.84.05.08.02.03.30.71.6157.05.69.61.30.7图 11-3-1 陈村坝基河床段断层处理1-冷却水管；2浅孔固结孔；3深孔固结孔；4重复灌浆盒；5接触灌浆管；6纵缝；7倒垂线孔图 11-3-2陈村 7 坝段坝基 F11断层深塞处理1-间错动面；2深孔固结孔； 3坝脚加宽2-3F 断层洞挖回填处理 在已建成的 5、6 坝段坝趾下游，开挖深 15m，长 20m11的置换洞切断F ，见图 11-3-3.11图 11-3-3 陈村坝基 F11断层洞挖处理1-层面或层间错动；2深孔固结孔；3观测廊道；4地质平洞；5出渣平洞F 断层洞挖回填处理分四个施工阶段进展：111） 施工预备工作：洞顶开挖、浇筑混凝土支撑拱和洞脸。在高程 68m 处设出渣平洞，断面为 2×2.5m，由断层下盘接通下游左岸进厂大路。2） 开挖断层和回填混凝土：全长分三段，向山里渐渐置换。自上而下松动龟裂、撬挖整修，人工装料，斗车出渣。自下而上回填混凝土，并在 68.0m 和 78.56m 高程留廊道， 以便施工和观测。3） 由预埋管路进展壁面和拱顶水泥回填灌浆：水灰比0.510.61。4） 廊道内用YQ100 型坑道潜孔钻打扇形深孔固结孔，兼作一次补强回填灌浆；在坝后山坡对断层上盘岩体进展深孔固结。在混凝土和岩石以及接缝处，按施工监视和运行观测要求，埋设温度计、测缝计和应变计等。（4） 加强帷幕灌浆处理 F 、F5031断层防渗封闭是在混凝土塞的根底上，承受加强帷幕灌浆处理。断层塌孔段用浓水泥浆由钻具输入搅灌封填。最终在主、副水泥灌浆帷幕间，增设丙凝灌浆帷幕，严密封闭断层影响带的微细裂隙。（5） 增设丙凝灌浆帷幕 817 坝段在主、副水泥灌浆帷幕之间，增设一排丙凝灌浆帷幕，孔距1.5m2.0m，幕后设二道排水孔，见图11-3-4、图11-3-5，穿遇断层的孔段均以水泥浆回填封闭。图 11-3-5 陈村 12 坝段剖面图1主帷幕，孔距 1.5m、深 55m60m；图 11-3-4 陈村 817 坝段帷幕线地质剖面图2副帷幕，孔距 1.5m，深 35m40m； 1帷幕底线3丙凝帷幕；孔距 1.5m,深 55m;4排水孔1.3 处理效果1经 95.6%设计水头的运行，F 断层处的倒垂线观测，位移变化较小，受水位变11化影响不明显，如按无断层、不考虑温度条件的有限元计算，拱冠正垂的位移为1.7mm， 处理后为 1.65mm。27 坝段原来抗滑安全系数 0.67。处理后由于牢靠地支撑了坝基岩体和安全传递荷载，对深层抗滑稳定有明显改善。（3） 处理后，6 坝段位移由 3.2mm 减为 1.6mm；右坝头整体稳定安全系数 4.88，大坝顺河向整体安全系数为 4.15。（4） 丙凝灌浆后显著改善了防渗效果，见表11-3-2。帷幕灌浆帷幕灌浆项目项目水泥帷幕丙凝灌后水泥帷幕丙凝灌后设计透水率建成后幕体透水率(Lu) 排水孔涌水量