水利工程施工培训讲义.ppt
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1、水利工程施工水利工程施工授课教师:吴雪英授课教师:吴雪英第三章第三章基础工程基础工程n本章的重点和难点是岩基灌浆的方法和施工、防渗墙本章的重点和难点是岩基灌浆的方法和施工、防渗墙的施工。主要的知识点包括:基坑开挖;岩基灌浆的的施工。主要的知识点包括:基坑开挖;岩基灌浆的目的;帷幕灌浆、固结灌浆和接触灌浆的区别及施工目的;帷幕灌浆、固结灌浆和接触灌浆的区别及施工方法;水泥灌浆的各材料的要求;单位吸水率;钻孔方法;水泥灌浆的各材料的要求;单位吸水率;钻孔灌浆的次序;灌浆的浆液稠度和压力变化;防渗墙的灌浆的次序;灌浆的浆液稠度和压力变化;防渗墙的作用;泥浆固壁原理;导管布置。作用;泥浆固壁原理;导管
2、布置。概述:概述:n一一.各类型的水工建筑物对地基基础的要求各类型的水工建筑物对地基基础的要求1具有足够的强度,能够承受上部结构传递的应力;具有足够的强度,能够承受上部结构传递的应力;2具有足够的整体性和均一性,能够防止基础的滑动和不具有足够的整体性和均一性,能够防止基础的滑动和不均匀沉陷;均匀沉陷;3具有足够的抗渗性和耐久性,防止发生严重的渗漏和渗具有足够的抗渗性和耐久性,防止发生严重的渗漏和渗透破坏及地下水的侵蚀破坏。透破坏及地下水的侵蚀破坏。水利施工网水利施工网n二地基处理的方法二地基处理的方法1地基开挖:在地基范围内将不合设计要求的覆盖层、分化地基开挖:在地基范围内将不合设计要求的覆盖
3、层、分化破碎有缺陷的岩层挖掉,是一种最通用可靠的处理方法破碎有缺陷的岩层挖掉,是一种最通用可靠的处理方法2断层、软弱夹层、破碎带处理方法断层、软弱夹层、破碎带处理方法砼塞、砼拱、截水槽、防渗墙常用砼塞、砼拱、截水槽、防渗墙常用岩溶处理可用堵、铺、截、围、导、灌岩溶处理可用堵、铺、截、围、导、灌3土、砂砾石地基处理土、砂砾石地基处理防渗:截水槽、打板桩、防渗墙、修铺盖防渗:截水槽、打板桩、防渗墙、修铺盖加固:预压、换砂、砂井、振动密实、打桩、灌浆等加固:预压、换砂、砂井、振动密实、打桩、灌浆等第一节第一节 基础开挖基础开挖n一基础开挖一基础开挖插图一插图一坝基开挖平台示意坝基开挖平台示意插图二插
4、图二坝基开挖形态坝基开挖形态插图三插图三沿坝沿坝轴线开挖图轴线开挖图1定义:在地基范围内将不合设计要求的覆盖层、风化破碎有定义:在地基范围内将不合设计要求的覆盖层、风化破碎有缺陷的岩层挖掉,是一种通用可靠的地基处理方法。缺陷的岩层挖掉,是一种通用可靠的地基处理方法。2应解决的问题如下:应解决的问题如下:及时排除基坑积水;及时排除基坑积水;合理安排开挖程序,掌握合理安排开挖程序,掌握“自上而下,先岸坡后河槽自上而下,先岸坡后河槽”的原的原则,分层开挖,逐渐下降;则,分层开挖,逐渐下降;合理选定基坑开挖范围与形态;基坑开挖范围主要取决于水合理选定基坑开挖范围与形态;基坑开挖范围主要取决于水工建筑物
5、的平面轮廓工建筑物的平面轮廓,同时考虑实际施工情况。基坑开挖要避免同时考虑实际施工情况。基坑开挖要避免形成高边坡、深槽壁,要求基岩面比较平整,高差不宜太大,形成高边坡、深槽壁,要求基岩面比较平整,高差不宜太大,并尽可能略向上游倾斜同时考虑不同坝型的要求。并尽可能略向上游倾斜同时考虑不同坝型的要求。正确选择开挖方法及开挖参数,保证质量和安全为重点;正确选择开挖方法及开挖参数,保证质量和安全为重点;做好开挖和利用石渣的综合平衡。做好开挖和利用石渣的综合平衡。n二开挖方法二开挖方法对岩石地基而言,主要的方法是爆破开挖,采取控制爆对岩石地基而言,主要的方法是爆破开挖,采取控制爆破,分层向下,预留保护层
6、的方式破,分层向下,预留保护层的方式坝基爆破开挖的基本要求是:保证质量;注重安全;方坝基爆破开挖的基本要求是:保证质量;注重安全;方便施工;综合平衡。便施工;综合平衡。保证质量具体在两个方面:保证质量具体在两个方面:1要求在爆破开挖过程中既有效地按分层逐层下挖,要求在爆破开挖过程中既有效地按分层逐层下挖,又要有效防止由于震动破坏保留岩体和设计基岩线下的又要有效防止由于震动破坏保留岩体和设计基岩线下的岩体岩体;2要求在爆破开挖时防止对已建成的水工建筑物或已要求在爆破开挖时防止对已建成的水工建筑物或已完工的灌浆地段造成损坏。完工的灌浆地段造成损坏。第二节第二节 岩基灌浆岩基灌浆 定定义义:就是把一
7、定配合比的具有流:就是把一定配合比的具有流动动性和胶凝性的性和胶凝性的浆浆液,通液,通过钻过钻孔孔压压入岩入岩层层裂隙中,裂隙中,经过经过胶胶结结硬化后以提高岩基的硬化后以提高岩基的强强度,度,改善岩基的整体性和抗渗性。改善岩基的整体性和抗渗性。n一一.岩基灌岩基灌浆浆的分的分类类及部位及部位插插图图一一 岩基灌岩基灌浆浆示意示意图图岩基灌岩基灌浆浆按目的可分按目的可分为为帷幕灌帷幕灌浆浆、固、固结结灌灌浆浆和接触灌和接触灌浆浆。1帷幕灌帷幕灌浆浆:请请看看三峡二期工程大三峡二期工程大坝坝廊道灌廊道灌浆浆目的:减少目的:减少坝坝基的渗流量、降低渗透基的渗流量、降低渗透压压力,保力,保证证地基的
8、渗地基的渗透透稳稳定。定。部位:布置在部位:布置在坝坝基迎水面下的基基迎水面下的基础础内,形成一道内,形成一道连续连续而垂而垂直或向上游直或向上游倾倾斜的幕斜的幕墙墙。特点:孔特点:孔较较深,通常要求孔深入到岩基深,通常要求孔深入到岩基单单位吸水率位吸水率0.050.01L/(min.m.m)的等)的等值线值线以下以下35m;多采用多采用单单孔灌孔灌浆浆,使用的灌,使用的灌浆压浆压力力较较大;斜幕一般比直幕效大;斜幕一般比直幕效果好,但施工果好,但施工较较复复杂杂;灌;灌浆时间应浆时间应在水在水库库蓄水前完成;通常蓄水前完成;通常都在基都在基础础灌灌浆浆廊道内廊道内进进行,廊道尺寸通常行,廊道
9、尺寸通常宽宽23m,高,高34m。2固结灌浆:固结灌浆:目的:提高和改善岩基的物理力学性能,减少开挖深度,目的:提高和改善岩基的物理力学性能,减少开挖深度,增强防渗效果。增强防渗效果。部位:灌浆的范围主要根据大坝地基的地质条件、岩石部位:灌浆的范围主要根据大坝地基的地质条件、岩石破碎情况、坝型和基础岩石应力等条件而定破碎情况、坝型和基础岩石应力等条件而定特点:孔深一般为特点:孔深一般为58m,也有深达,也有深达1540m;孔在平;孔在平面上呈网格交错布置,通常采用群孔冲洗和群孔灌浆;灌面上呈网格交错布置,通常采用群孔冲洗和群孔灌浆;灌浆时间多是在基础开挖和坝基基础部位混凝土浇筑等工序浆时间多是
10、在基础开挖和坝基基础部位混凝土浇筑等工序间穿插进行。间穿插进行。3.接触灌接触灌浆浆:目的:加目的:加强强坝坝体混凝土与岸坡或地基之体混凝土与岸坡或地基之间间的的结结合能力,提高合能力,提高坝坝体的抗滑体的抗滑稳稳定性,同定性,同时时也能增加岩基的固也能增加岩基的固结结强强度和防渗性能度和防渗性能部位:在固部位:在固结结灌灌浆浆部位,可部位,可结结合固合固结结灌灌浆进浆进行行;特点:可通特点:可通过过混凝土混凝土钻钻孔孔压浆压浆或或预预先在接触面上埋先在接触面上埋设设灌灌浆浆盒盒及相及相应应的管道系的管道系统统;应应安排在安排在坝坝体混凝土达到体混凝土达到稳稳定温度后,防定温度后,防止混凝土冷
11、止混凝土冷缩缩拉裂;灌拉裂;灌浆压浆压力通常不超力通常不超过过0.10.3Mpa。岩基灌岩基灌浆浆按材料可分按材料可分为为水泥灌水泥灌浆浆、水泥粘土灌、水泥粘土灌浆浆、化学灌、化学灌浆浆。三种材料比三种材料比较较:水泥:水泥浆浆液最液最为为普遍,可靠、普遍,可靠、设备设备和工和工艺简单艺简单、成本低廉的成本低廉的优优点;水泥粘土点;水泥粘土浆虽浆虽成本低但成本低但结结石石强强度不高度不高;化学化学灌灌浆浆是是为为解决有特殊地解决有特殊地质质条件或建筑物的裂条件或建筑物的裂缝缝等采用通常的等采用通常的颗颗粒材料粒材料难难以灌以灌进进,成本,成本较较高,施工复高,施工复杂杂,工,工艺艺要求要求严严
12、。n二水泥灌二水泥灌浆对浆对材料的要求材料的要求1水泥:水泥:颗颗粒粒细细、稳稳定性好、胶定性好、胶结结性性强强、结结石石强强度高度高和耐久性好,和耐久性好,标标号不低于号不低于425号。水泥号。水泥细细度要求一般来度要求一般来讲讲水泥水泥颗颗粒粒径粒粒径应应不大于岩石裂隙不大于岩石裂隙宽宽度的度的1/31/5,水,水泥泥浆浆才易于灌入。普通硅酸才易于灌入。普通硅酸盐盐水泥水泥颗颗粒粒径一般多在粒粒径一般多在4060m,所以,所以难难以灌入以灌入宽宽0.2mm以下的裂隙。灌以下的裂隙。灌浆浆所所用水泥用水泥细细度一般度一般认为认为通通过过4900孔孔/cm2的的标标准准筛筛的的筛筛余量余量小于
13、小于2%为为好或比表面好或比表面积积3000cm2/g为为好。好。2掺掺合料:惰性材料如砂、粘土、粉煤灰用以合料:惰性材料如砂、粘土、粉煤灰用以节约节约水水泥;活性材料如减水泥;活性材料如减水剂剂、速凝、速凝剂剂、缓缓凝凝剂剂等有助于加等有助于加强强浆浆液流液流动动性和性和扩扩散性提高灌散性提高灌浆浆效果。效果。3水:与一般混凝土拌和用水一水:与一般混凝土拌和用水一样样n三灌浆施工工艺三灌浆施工工艺插图二插图二岩基灌浆岩基灌浆插图三插图三单排灌浆孔单排灌浆孔插图四插图四灌浆孔灌浆孔1.钻孔:请看各种钻孔机械,钻孔:请看各种钻孔机械,岩心钻机岩心钻机、履带式钻机履带式钻机、潜潜孔钻机孔钻机、冲击
14、式钻机冲击式钻机钻孔机械:回转式钻机、风钻或架钻请看几种钻机钻孔机械:回转式钻机、风钻或架钻请看几种钻机1、2要求:孔位、孔向、孔深应符合设计要求。孔位偏差要求:孔位、孔向、孔深应符合设计要求。孔位偏差不超过不超过10cm,对垂直或倾角小于,对垂直或倾角小于5度的帷幕孔其孔斜偏差度的帷幕孔其孔斜偏差不得大于表中的规定;孔径上下均一,孔壁平整;帷幕钻不得大于表中的规定;孔径上下均一,孔壁平整;帷幕钻孔方向原则上应较多地穿过裂隙和岩层层面,钻孔角度通孔方向原则上应较多地穿过裂隙和岩层层面,钻孔角度通常控制在常控制在0度度10度之间。度之间。2.冲洗:在灌浆以前将残存在孔底和粘滞在孔壁的岩粉铁冲洗:
15、在灌浆以前将残存在孔底和粘滞在孔壁的岩粉铁末冲洗出孔外,并将岩层裂隙和孔洞中的充填物冲洗干净。末冲洗出孔外,并将岩层裂隙和孔洞中的充填物冲洗干净。冲洗方法有单孔冲洗和群孔冲洗。冲洗方法有单孔冲洗和群孔冲洗。单孔冲洗:单孔冲洗:高压压水冲洗:冲洗压力可采用同段灌浆压力的高压压水冲洗:冲洗压力可采用同段灌浆压力的70%80%。回水洁净延续。回水洁净延续1020min就可结束。就可结束。高压脉动冲洗:采用高低压力反复冲洗,先用高压(为高压脉动冲洗:采用高低压力反复冲洗,先用高压(为灌浆压力的灌浆压力的80%或或100%)经)经510min后,将压力在几秒后,将压力在几秒时间内突降到零,形成反向水流将
16、裂隙中的碎屑带出,此时间内突降到零,形成反向水流将裂隙中的碎屑带出,此时回水多浑浊,当回水变清后在升高到原来压力,如此反时回水多浑浊,当回水变清后在升高到原来压力,如此反复直到回水洁净再延续复直到回水洁净再延续1020min。扬水冲洗:对地下水位较高和地下水补给条件较好的钻扬水冲洗:对地下水位较高和地下水补给条件较好的钻孔可采用此法。冲洗时先将冲洗管下到钻孔底部,上端接孔可采用此法。冲洗时先将冲洗管下到钻孔底部,上端接风管,通入压缩空气,在孔中水气混合后,由于比重减轻,风管,通入压缩空气,在孔中水气混合后,由于比重减轻,在地下水压力作用下再加压缩空气的释压膨胀与返流作用,在地下水压力作用下再加
17、压缩空气的释压膨胀与返流作用,夹带孔内碎屑杂物喷出孔外。夹带孔内碎屑杂物喷出孔外。群孔冲洗:一般适用于岩层破碎、节理比较发育的岩层中群孔冲洗:一般适用于岩层破碎、节理比较发育的岩层中3.压水试验:压水试验主要是测定岩层的渗透特性,为岩基灌压水试验:压水试验主要是测定岩层的渗透特性,为岩基灌浆或处理提供必要的依据。在一定压力之下,通过钻孔将水压浆或处理提供必要的依据。在一定压力之下,通过钻孔将水压入孔壁四周的缝隙中,根据压入的水量和压水时间,计算出代入孔壁四周的缝隙中,根据压入的水量和压水时间,计算出代表岩层渗透特性的技术参数表岩层渗透特性的技术参数。单位吸水率单位吸水率=Q/LH单位吸水率,单
18、位吸水率,L/(min.m.m)Q压入流量,压入流量,L/minH试验压力,试验压力,m,通常为同段灌浆压力的,通常为同段灌浆压力的70%80%L试验孔段长度,试验孔段长度,m,与灌浆段长一致,一般为,与灌浆段长一致,一般为56m帷幕灌浆孔,每帷幕灌浆孔,每510min测读一次压入水量,当试验结果符测读一次压入水量,当试验结果符合下列标准之一时即可结束试验,以最终流量作为计算流量,合下列标准之一时即可结束试验,以最终流量作为计算流量,标准如下:标准如下:流量之一大于流量之一大于5L/min时,连续四次读数,其最大值与最小时,连续四次读数,其最大值与最小值之差小于最终值值之差小于最终值10%。流
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