质量员3-2.ppt
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1、第二章基础工程第二章基础工程l水工建筑物的基础,按照地层的性质可以分为两大类:l(1)岩基l(2)软基(土基和砂砾石地基)水工建筑物对地基的要求水工建筑物对地基的要求l具有足够的强度;l具有足够的整体性和均一性;l具有足够的抗渗性;l具有足够的耐久性。本章主要讲述的内容l本章覆盖大纲地基处理工程、防渗工程、灌浆工程的内容l第一节岩基灌浆及灌浆工序质量控制和灌浆效果评价l第二节防渗墙质量控制及排水、止水工程质量控制l第三节地基处理工程(换土地基、强夯和预压地基、复合地基、桩基础)第一节第一节 岩基灌浆岩基灌浆l灌浆处理将某种具有流动性、胶凝性的浆液,按一定的配比,通过钻孔压入岩石孔隙,经过硬化,
2、胶结以后形成结石,以提高基岩的强度、改善基整体性和抗渗性。l一、灌浆分类l二、灌浆时间l三、灌浆施工一、灌浆分类一、灌浆分类l1、目的固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆固结灌浆改善基岩的力学性能,提高地基整体性,均匀性和承载能力。特点:孔浅、孔多、平面上呈网格交错分布。施工中通常是群孔冲洗、群孔灌浆。帷幕灌浆坝基靠上游部分,灌浇一道阻水帷幕,控制库水通过基岩渗漏,减少地基渗流量,降低坝底扬压力。特点:孔深、呈线形排列,多采用单孔灌浆,使用灌浆压力大。接触灌浆加强坝体与地基和岸坡的结合能力,提高坝体的抗滑稳定性,同时也能增进固结强度和防渗性能。l2、材料水泥灌浆水泥粘土灌浆化学灌浆二、灌浆时间l岩基灌
3、浆时间应结合施工导流、基坑开挖、砼浇筑和水库蓄水统一考虑。l1、帷幕灌浆主要部位在水库蓄水前完成;通常安排在基础灌浆廊道中进行。l2、固结灌浆基坑开挖后和砼浇前;砼浇筑几层后;砼浇前钻孔,砼浇几层后灌浆。l3、接触灌浆多安排在坝体下部砼冷却到稳定温度以后进行,以防砼冷缩拉裂,使灌浆达不到预期效果。三、灌浆施工l1、钻孔l2、冲洗l3、压水试验l4、灌浆l5、质量检查1、钻孔l钻孔机械冲击钻、回转式钻机l质量要求a孔深、孔位、孔向满足设计要求(图示)b孔径上下均一,孔壁平顺c产生岩粉,细屑少孔向孔深不合要求时的帷幕孔向孔深不合要求时的帷幕2 2、冲洗、冲洗 l任务任务将残存在孔底和粘滞在孔壁的岩
4、粉铁末冲出孔外;岩层裂隙和孔洞中充填物冲洗干净。(对于断层、破碎带、宽大裂隙、细微裂隙更应注意)l钻孔冲洗钻孔结束后,将钻具下至孔底,从钻杆通入压力水冲洗回水变清(图示)l岩层裂隙冲洗将松软、风化的充填物冲出孔外或推移到灌浆区范围之外单孔冲洗群孔冲洗钻钻 孔孔 冲冲 洗洗 示示 意意 图图单孔冲洗 高压压水冲洗:冲洗时,尽可能将压力提高,整个冲洗过程在高压下进行。冲洗压力可以采用同段灌浆压力的70%80%。高压脉动冲洗:用高压低压水反复冲洗。先用高压水冲洗,冲洗压力可以采用同段灌浆压力的80%,经510分钟后,将压力突然降低至零,形成反向脉冲水流,将裂隙中碎屑带出。如此反复。扬水冲洗:对于地下
5、水位较高,地下水补给条件良好的钻孔,采用扬水冲洗法。将管子下到孔底,通入高压空气。孔中水气混合,将孔内的碎屑杂物喷至孔外。群孔冲洗(图示)适用于岩层破碎,节理裂隙比较发育且在钻孔之间互相串通的地层中。它是将两个或两个以上的钻孔组成一个孔组,轮换地向一个孔或几个孔压进压力水或压力水混合压缩空气,从另外孔排出污水,这样反复交替冲洗。群群 孔孔 冲冲 洗洗 示示 意意 图图3、压水试验l压水试验在于确定岩层的渗透性能,为岩层灌浆的设计、施压水试验在于确定岩层的渗透性能,为岩层灌浆的设计、施工提供资料和依据。不同设计阶段工提供资料和依据。不同设计阶段,具体做法不一样。但试验方,具体做法不一样。但试验方
6、法基本相同。法基本相同。l1)试验基本方法试验基本方法:在一定压力下,将水通过钻空压入岩层裂隙中:在一定压力下,将水通过钻空压入岩层裂隙中去,根据压入的水量和时间,去,根据压入的水量和时间,计算出代表岩层渗透特性的技术参计算出代表岩层渗透特性的技术参数。数。l一定压力一定压力 水水 岩层袭隙岩层袭隙 岩层性能的技术参数岩层性能的技术参数l国内:用单位吸水量(岩层渗透性能岩层渗透性能)单位压力单位压力(1m水柱高水柱高),单位孔深,单位孔深(1m深深),单位时间,单位时间(1分钟分钟)式中,Q单位时间内,压入试验孔段的水量,L/min;H试验段的计算水头,m;L试验孔段的长度,m;w单位吸水量,
7、L/(min.m.m)。2)具体做法l自下而上分段进行(段一般为5m)l压力(同段灌浆压力的70%80%)l过程:在预定压力下,每隔一定时间(5min/10min)记录一次流量读数,直到流量稳定30min60min,停止实验,进行计算。4、灌浆l(1)次序l(2)方法l(3)压力l(4)稠度l(5)结束条件和封孔(1)次序l原则:遵循先稀后密原则l1)不同种类的孔先固结后帷幕l2)帷幕灌浆单排:第一序孔第二序孔第三序孔第四序孔双排:先灌下游排,后灌上游排多排:先灌下游,再灌上游,后灌中间l3)固结灌浆浅孔(5m左右):两序孔中深孔(10m以上):三序孔布孔方式和灌钻次序布孔方式和灌钻次序(2)
8、方法l1)按浆液灌注和流动特点纯压式循环式l2)按钻孔灌浆顺序全孔一次分段l自上而下l自下而上l混合法纯压式 循环式l纯压式(优缺点及适用)一次将浆液压入钻孔,扩散到岩层裂隙。用于吸浆量大,有大裂隙存在,孔深不超过1215m。l循环式(优缺点及适用)浆液进入钻孔,一部分被压入岩层裂隙中,另一部分由回浆管路返回拌浆筒。此时,浆液一直保持流动状态。纯压式和循环式灌浆示意图纯压式和循环式灌浆示意图按钻孔灌浆顺序l全孔一次灌浆:一次成孔,全孔灌浆。l分段灌浆自上而下:自上而下钻一段,灌一段;自下而上:一次成孔,自下而上分段灌浆;混合法:上部自上而下,下部自下而上分段灌浆。自上而下分段灌浆自上而下分段灌
9、浆自下而上分段灌浆自下而上分段灌浆(3)压力(压力确定和压力确定和控制控制)1)确定原则:在不破坏基岩的条件下,尽量提高灌浆压力。(高压灌浆可以使浆液更好地压入细小缝隙内,提高灌注材料的密实度。灌浆压力过大,会使裂隙扩大张开,引起岩层或坝体的上抬。)压力估算方法1P=P0+mD+Kggh P灌浆压力,Pa;P0基岩表面的允许压力,Pa;D灌浆段以上岩层厚度,m;m灌浆段以上岩层每增加一米所能增加的灌浆压力,Pa/m;K系数,可选13;h灌浆孔以上压重的厚度,m;g压重的容重,kg/m3;g重力加速度,m/s2。方法2:利用压水试验确定临界压力利用压水试验确定临界压力利用压水试验确定临界压力利用
10、压水试验确定临界压力2)压力的控制l一次升压法:一次将压力升至预定的压力值,灌注由稀到浓的浆液。适用于透水性不大,裂隙不甚发育,岩层较坚硬完整的地方。l分级升压法:将预定的压力值分为几级,从最低的压力开始,逐级上升,直至预定的压力值。一般为三级:0.4p0.7p1p。适用于岩层破碎,透水性大,或有渗透途径与外界连通的孔段。一一 次次 升升 压压 法法分分 级级 升升 压压 法法(4)稠度控制原则:先稀后浓,适时变换。比级:9个比级8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1。限量法控制:用浆液灌入总量控制,一般其限量为400L。当浆液灌入总量到达400
11、L,灌浆压力和单位吸浆量没有明显变化,则将浓度上升一级;如果改变浓度后,发现灌浆压力突然增大或单位吸浆量突然减小,则将浓度降低一级继续灌浆。(5)结束条件和封孔结束条件:压力到达预定灌浆压力,单位吸浆量到达最终单位吸浆量,再持续灌浆一段规定的时间。封孔:灌浆结束,将灌浆孔冲洗干净,用水泥砂浆及时封堵。岩石灌浆工序质量控制 l1灌浆材料的质量控制l灌浆材料主要可分为两类:一类是固体颗粒的灌浆材料,如水泥、粘土、砂等;另一类是化学灌浆浆材,如环氧树脂、聚氨酯、甲凝等。l(1)灌浆用水泥的质量要求l水泥是固粒灌浆材料中的最主要和应用得最广泛的灌浆材料。l一般情况下,应采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水
12、泥。当有耐酸或其他要求时,可采用抗酸水泥或其他类特种水泥。灌浆浆液水灰比不应稀于1:1(质量比)。l灌浆用水泥应为新鲜水泥,受潮结块的禁止使用。灌浆用水泥应具备的主要条件是强度、细度和耐蚀性。对于强度和细度,技术规范中有明确规定,即:“回填灌浆所用的水泥标号不应低于325号,帷幕和固结灌浆所用的水泥标号不应低于425号。坝体接缝灌浆所用的水泥标号不应低于525号”,。l对小于0.2mm宽度的细微裂隙,进行水泥灌浆,则应采用磨细水泥或超细水泥。岩石灌浆工序质量控制 l1灌浆材料的质量控制l(2)水的质量要求l制浆的用水,其品质符合拌制混凝土用水的要求即可。通常供作饮用的自来水及清洁不浊且无显著酸
13、性反应的天然水,均可作为制浆用水。l(3)外加剂的质量要求:速凝剂、减水剂、稳定剂l(经常用的是膨润土)l1)速凝剂可以加速水泥水化作用的发生,缩短产生水化热时间,增进早期强度。在灌浆工程中,适宜的掺量,应通过试验确定。在水泥浆中,一般常用的速凝剂有氯化钙、水玻璃(硅酸钠)等。岩石灌浆工序质量控制 l2灌注浆液的质量控制l(1)粘土浆粘土浆主要是粘性土(粘土、壤土、砂壤土)与水(有时还添外加剂和掺合料等)经过搅拌分散而成的悬浊的混合体浆液。泥浆固壁要求粘土颗粒越多越好,一般用纯粘土和膨润土;坝体灌浆中一般泥浆的密度为1.31.6g/cm3。l(2)纯水泥浆以水泥为主料,用水调剂成浆液或根据需要
14、添加一定量的附加剂的浆液为纯水泥浆,是目前工程中最常用的灌浆材料。纯水泥浆的基本性能要求如下:l1)配制水泥浆一般按照重量比例配制。水和水泥的配制比例(水灰比、水胶比)变化范围较大,水泥浆的基本性能变化也很大。l2)水灰比越小,水泥浆的粘度、密度、结石率、抗压强度越大,凝结时间越短;水灰比越大,粘度、密度、结石率、抗压强度越小,凝结时间越长。l3)一般状态水泥浆的水灰比为0.751.5比较适宜。水灰比过小太稠,过大太稀,只有在特殊情况下才应用,例如:基岩灌浆开始用稀浆,孔隙比较大时用稠浆。l一般采用先灌稀浆,后灌浓浆。岩层灌浆水灰比变化范围较大,土层中灌浆水灰比变化范围较小,一般为2:10.5
15、:1。岩石地基固结灌浆控制要点 l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,改善其力学性能,提高岩石弹性模量和抗压强度。l1主要技术要求l(1)固结灌浆孔可采用风钻或其他型钻机造孔,终孔孔径不宜小于38mm,孔位、孔向和孔深均应满足设计要求。l(2)固结灌浆应按环间分序、环向加密的原则进行。环间宜分为两个次序,地质条件不良地段可分为三个次序。l(3)固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法,但在注入量较小地段,同一环上的灌浆孔可并联灌浆,孔数宜为两个,孔位宜保持对称。l(4)固结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。l(5)固结灌浆压力大于
16、3MPa的工程,灌浆孔应分段进行灌浆。灌浆段的划分、灌浆压力的使用以及灌浆工艺的选择,应通过现场灌浆试验确定。固结灌浆浆液比级和变换,可参照帷幕灌浆的规定根据工程具体情况确定。l(6)固结灌浆孔灌浆前的压水试验应在裂隙冲洗后进行,采用单点法。压水试验检查宜在该部位灌浆结束3一7d后进行。检查孔的数量不宜少于灌浆总孔数的5%。孔段合格率应在80%以上,不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%,且不集中,灌浆质量可认为合格。l(7)灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后,应排除孔内积水和污物,采用压力灌浆法或机械压浆法进行封孔,并将孔口抹平。l(8)钻孔相互串浆时,可采用群孔并联灌注,孔数不宜多于3个。
17、应控制压力,防止混凝土面或岩石面抬动。l(9)固结灌浆孔应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1MPa时,采用1MPa。岩石地基帷幕灌浆质量控制 l1岩石地基帷幕灌浆的一般规定l(1)蓄水前应完成蓄水初期最低库水位以下的帷幕灌浆及其质量检查和验收工作。蓄水后,帷幕灌浆应在库水位低于孔口高程时施工。l(2)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。l(3)帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行。l(4)帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时,一个坝段或一个单元工程内,后序排上的第一序孔宜在前序排上最后次序孔在岩石中均灌完15m后再开始钻进。l2帷幕
18、灌浆钻孔的质量控制l(1)帷幕灌浆孔宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进;固结灌浆孔可采用各式合宜的钻机和钻头钻进。l(2)帷幕灌浆钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm。因故变更孔位时,应征得设计同意。实际孔位应有记录;孔深应符合设计规定。l(3)帷幕灌浆孔宜选用较小的孔径,钻孔孔壁应平直完整。l(4)帷幕灌浆钻孔必须保证孔向准确。l(5)帷幕灌浆孔应进行孔斜测量,发现偏斜超过要求应及时纠正或采取补救措施。l(6)垂直的或顶角小于5的帷幕灌浆孔,其孔底的偏差值不得大于相关规定。岩石地基帷幕灌浆质量控制 l3钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验要求l(1)灌浆孔(段)在灌浆前应进行钻孔冲洗
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