大坝基础灌浆

-1-大坝基础灌浆一、当开始修建大坝时，首先应做好坝基基础处理工作，坝基基础处理包括以下内容：1、基础防渗墙：（包括砼心墙、粘土心墙、沥青心墙、黄土心墙）。2、帷幕灌浆：用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙、形成连续的阻水幕，起到防渗的作用；解决大坝地下渗漏、坝间渗漏、绕坝渗漏。3、固结灌浆：用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性和抗变形能力，为主要目的浆液灌浆。4、接缝灌浆：通过埋设管路或其他方式，将浆液灌入砼坝块之间预设的接缝缝面，增强坝体的整体性，改善传力条件的灌浆。5、接触灌浆：用浆液灌入砼与基岩，钢板或其他材料之间的裂隙，增强接触面结合能力的灌浆。6：回填灌浆：用浆液充填砼结构物施工留下的空穴、空洞、或地下空腔，增强结构物或地基的密实性的灌浆。（称填充灌浆）二、大坝灌浆的作用就在于通过采用灌浆技术处理坝基岩石或砂砾石层，使之满足筑坝工程的需要，确保大坝地基稳定。安全，水库正常运行，发挥应有效益。三、大坝坝基灌浆的分类：1、按照大坝坝基岩类构成，可分为岩石灌浆和砂砾石层灌浆。2、按灌浆作用，可分为帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆和回填-2-灌浆。3、按照灌浆材料，可分为水泥灌浆，水泥砂浆灌浆、水泥粘土灌浆以及化学灌浆。4:、按照灌浆压力可分为高压灌浆（3Mpa以上）、中压灌浆（0.5-3Mpa）、低压灌浆（0.5Mpa以下）。5、按照灌浆机理：可分为渗入性及张裂式灌浆。四、大坝坝基灌浆的特点1、是隐蔽性工程：灌入的浆液在坝基中充填的情况，无法直接评定，施工质量难于直观判断，施工单位一定要做好资料整理与分析工作；前提是要求原始记录必须填写准确、详细、清楚，并应配备有专职的资料整理员。2、灌浆工程设计由于未知因素较多如各地地质条件多不相同，在设计以前，先在工地进行灌浆试验，以灌浆试验所得的成果结合已取得的地质、勘探、压水和其他各项试验等有关资料作为进行坝基灌浆设计和编写施工技术要求的主要参考资料、五、对花崖水库帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆施工过程质量控制的要求：一、大坝坝基帷幕灌浆质量控制，各项施工准备就绪后开始钻孔：1、钻孔方法：帷幕灌浆的钻孔是实现帷幕灌浆的先头条件，只有通过特设的钻孔，才能进行帷幕灌浆。基岩中钻孔采用回转式钻机的钻孔方法：主要有硬质合金钻进，粘粒钻进和合金石钻进三种；可根据岩石的硬度完整性和可能性的情况而选用。本工程根据地层情况-3-选用硬质合金钻进，开孔直径为ø91mm，终孔直径不小于ø56mm控制。2、钻孔方向：钻进时，应按照设计的孔向钻进，如果设计的是钻直孔，就按铅直方向钻进；如果设计的是斜孔就要按照规定的倾斜度和方位角钻进。并保证钻孔偏斜率不超过允许值，这样在帷幕之后，才有可能连续结成帷幕起到防渗作用。3、帷幕灌浆中的各类钻孔均应分段进行孔斜测量，垂直的的或顶角不大于5°的钻孔，孔低的偏差不应大于下表规定：钻孔孔底允许偏差孔深203040506080100允许偏差0.250.500.801.151.502.002.50钻孔过程中，应重点控制孔深20m以内的偏差。4、钻孔测斜采用测斜仪测斜法；使用专用的测斜仪下入孔内进行测斜，常用测斜仪有下列几种：（1）JJX.3型（JJX.2）测斜仪，用直径65mm以上钻孔。（2）KXP-1型轻便测斜仪测斜（用于直径大于ø6mm的钻孔中）。（3）JXY.2型罗盘测斜仪，用于直径800mm以上的钻孔中。（4）JTL型陀螺测斜仪，以上各类测斜仪选用。本工程采用CQ-1型测斜仪。5、保证孔向的主要措施（1）空口段的孔向要正确，这是保证全孔能按设计孔向钻进的关键，空口段或安设的孔口管必须符合设计孔向的要求，可通过测斜表验证。-4-（2）钻机主轴方向要正确，机座要稳固，如钻机需往返移动时，应采取能正确对准完空位和孔向的可靠措施。（3）钻进时，使用长的钻具（长岩心管）5-6m均可。（4）变孔径时，采用导向措施。（5）在岩石比较完整，孔内很少掉块的情况下，可在每一根或每两根钻杆间加用导向箍。（6）在钻进工艺操作上，要正确的控制压力适量给水，钻具超过一定重量时，还需考虑减压措施。6、钻孔工作中应注意事项（1）按照设计孔位，要求偏差一般不大于10cm控制。（2）孔径力要求均匀，不要忽大忽小以免灌浆或压水时灌浆塞堵塞不严漏水返浆造成施工困难。（3）在钻孔中均要计算岩心采取率。第Ⅱ、Ⅲ序孔和检查孔要注意采取岩心，并观测岩心裂隙中有无水泥结实，其填充和胶结的情况如何以便逐序反映灌浆质量和效果。（4）先导孔和检查孔要保留，描述并绘制钻孔岩心柱状图，岩心应全部指明。三、钻孔裂隙冲洗为提高灌浆质量，采用自上而下分段灌浆和孔口封闭法进行帷幕灌浆时各灌浆段在灌浆前必须清除钻孔中残积的岩粉、清除裂隙或空洞中所充填的粘土杂物。1钻孔冲洗：目的是将残留在孔底和粘附在孔壁处的岩粉、碎屑等-5-杂物质冲去孔外，以免堵塞裂隙的进口影响讲野灌入；钻孔钻到预定孔段的深度并取出岩以后，将岩具下入孔底，用大流量水进行冲洗，直到回水变清，孔内残留杂物沉积厚度不超过10mm-20mm。2、裂隙冲洗（单孔）：在钻孔内下入灌浆塞该段使用压力水将岩石裂隙或空洞中所填充的松软的，风化的泥质充填物冲出孔外，将填充物堆移到需要灌浆处理的范围以外。将裂隙冲洗干净后利于浆液流进并于裂隙接触面胶结坚固，起到防渗作用。裂隙冲洗压力可为灌浆压力的80%并不大于1Mpa冲洗时间至回水澄清时至不大于20min，如果因为渗流量大升不起压力，那就尽水泵的能力往孔内压水增大流量加快流速，增强水流冲刷充填物的能力使之能携带充填物走的远些，这样对增进冲洗裂隙的效果是有利的。四、压水试验：采用自上而下分段灌浆法，空口封闭灌浆法进行帷幕灌浆时，各灌段在灌浆前应采用简易压水试验；（1）第一段（接触段）灌浆的灌浆塞宜跨越混凝土与基岩接触面安放，以下各段灌浆塞应阻塞在灌浆段段顶以上50cm处防止漏灌。（2）帷幕灌浆先导孔质量检查孔应自上而下分段进行压水试验，压水试验采用单点法进行。（3）压水试验每5min测读一次压水流量直到水表读数稳定连续20min可结束。（4）采用灌浆自动记录仪压水记录时取稳定流量压水时间不小于20min。五、压水成果以透水率q表示单位为吕荣（Lu）。-6-单点法压水试验值计算：q=Q/PLq-试段透水率（Lu）Q-压入流量（L/min）P-作用于试验段的全压力（Mpa）L-试段长度（m）吕荣（Lu）是法国地质学家（1933）建议：在岩石中做压水试验，以5m长度为一段压水压力1Mpa，1m段长1min压入水量为1L/min时称为1Lu。五、灌浆施工方法和灌浆方式压水试验后根据压水Lu值不论灌前适水率大小，各灌段均应按技术要求进行灌浆。1、灌浆方法可分为两类（1）全孔一次灌浆就是把全孔作为一段进行灌浆。（2）一段在孔深入岩不超过6m的浅孔地质条件良好，岩石完整漏水较小的情况下进行。（3）全孔分段灌浆，根据铅孔各段的钻进和灌浆的相应顺序可分为：A自上而下分段灌浆法，自上而下逐段钻进逐段压水逐段灌浆的方法，优点是灌浆塞安设在已灌段的底部，易于堵塞严密不致产生饶塞返浆，随着灌浆段位深度的增加，能逐段加大灌浆压力，压水试验成果准确灌浆质量比较好，但缺点是钻孔与灌浆两个工序交替进行，互-7-相等待，费时较多B、自上而下分段灌浆法；就是将孔深一次钻到设计孔深，然后自下而上逐段进行灌浆。优点是工序简化，钻进、灌浆两个工序各自连续施工节省时间功效较高。此法灌浆遇到的问题是：灌浆压力的增高受到一定程度的限制，灌浆压水试验和灌浆单位注入量数值不很准确，孔段裂隙在钻进过程中易受岩粉堵塞影响灌浆质量。C、综合分段灌浆法：是一种自上而下与自下而上相结合的灌浆方法，在帷幕孔较深的灌浆施工中，有时把全孔深分成几个大综合段。D、孔口封闭灌浆法：把自上而下分段灌浆法也称孔口封闭灌浆法，这种灌浆法法就是把孔口封闭器（灌浆塞）安设在孔口，自上而下分段钻进，分段压水。第一段灌浆结束后往下各孔段灌浆时都在孔口封闭，各段灌浆时必须下入灌浆管，管口灌段不得大于50cm，没段灌浆对上部已灌段进行重复复灌。2、灌浆方式：对每一灌浆段来说灌浆方式有：（1）纯压式灌浆：灌入试段内的浆液都扩散到岩石裂隙中去，从孔内不再返回的称纯压式灌浆。（2）循环式灌浆：灌浆泵以一定的排浆量压送浆液，在泵的排浆量大于岩石的吸浆量的情况下，进入孔段内的浆液一部分进入裂隙而扩散，余下部分浆液经回浆管路返回空外，流回到浆液搅拌机中，称循环式灌浆。六、灌浆过程灌浆压力的控制1、一次升压法：灌浆开始时，将压力尽快升到规定压力注入率不-8-限，在规定（设计）压力下每一级浓度浆液的累计吸入量达到一定限度后，变换浆液配合比，随着浆液浓度的增加裂隙逐渐被充填，注入率将逐渐减少，直至达到结束标准时，即结束灌浆。2、分级升压法：在灌浆过程中将压力分为几个阶段，逐渐升高到规定的压力值，灌浆开始如果注入率大时，使用最低级的压力灌注，当注入率减少到一定限度（20/min）则将压力升高一级，当注入率又减少到一定程度，在升高以及压力，如此进行下去直到在规定压力下灌至注入率减少到结束标准时结束灌浆。七、灌浆浆液的使用及配合比变换1、浆液的配合比，就是组成浆液的水和干料，一般均采用质量比值来计算；帷幕灌浆常用的水泥浆的水灰比的分级比5:13:12:11:10.7:10.5:1六级，细水泥浆液水灰比可采用3:12:11:10.5:1四级。水灰比指水和水泥的重量比；如1千克和5千克水混合而成。2、灌浆过程浆液浓度的变换a、灌浆开始灌注最稀一级的浆液，当某级浆液注入量已达300L以上时，或灌浆时间已达30min时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比。b、当注入率大于30L/min，可越级变浓。c、当灌浆压力保持不变，注入率持续减少或注入率不变而压力持续升高时，不应改变水灰比。d、灌浆过程中灌浆压力或注入率突然变化较大时，应立即查明原-9-因，采取相应的措施处理。八、灌浆结束与标准1、当灌浆段在最大设计压力下，注入率大于1L/min后，继续灌注30min可结束灌浆。2、当地质条件复杂，地下水流过大，注入量较大灌浆压力较低时，持续灌注的时间应适当延长。3、全孔灌浆结束后，应以水灰比为0.5的新鲜普通水泥浆液置换孔内稀浆或积水，采用全孔灌浆封孔法封孔，封孔的灌浆压力可采用该孔最大灌浆压力，封孔灌浆时间可为1小时。九、特殊情况处理1、灌浆中断：灌浆过程要连续，灌浆不能中断，因停电、停水、灌浆机械故障、仪表失灵、输浆管路堵塞，因而需要停机处理，造成灌浆中断，影响灌浆质量发生中断时间较短，而灌得又是较稀的浆液时，中断后及时采取有效的冲洗措施，如在中断后复灌时的注入量与中断前的注入率大致相同，这就不影响灌浆压量；中断时间较长短时间内难以复灌的，应立即冲洗钻孔预计钻孔内有浆液沉淀，并可能已经初凝时，应重新扫孔至孔底，重新灌浆。2、串浆：在灌浆过程中，浆液从其他钻孔内流出，串浆的主要原应是由于岩石裂隙较多，相互串联；使灌浆孔相互间直接或间接的连通，造成了串浆通路，发现串浆应立即采取措施，有条件是两孔可同时灌浆，或将串浆孔堵塞。3、地面冒浆：灌浆过程中，浆液沿裂隙或层面往上串流而冒出-10-地面，处理措施有表面堵盖处理及施工工艺操作控制。如：（1）采用低压灌浆的方法，（2）采用限制进浆量法，（3）采用间接灌浆法。4、基岩中大量漏浆，透水性大的岩层发生大量漏浆处理措施有：（1）降低灌浆压力，（2）限制注浆量，（3）增大浆液浓度，（4）间歇灌浆，（5）必要时，在水泥浆中可以加入速凝剂或采用水泥水玻璃，水泥丙凝等特殊浆液进行灌注。5、帷幕灌浆孔终孔段的透水率或单位注入量大于设计规定值时，其灌浆孔宜加深。6、灌浆段注入量大而难以结束时，应首先结合地勘或先导孔资料查明原因可选用以下措施处理：（1）低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆。（2）灌注速凝浆液。（3）灌注混合浆液或膏状浆液。十、帷幕灌浆效果检查与资料整理及单元工程质量评定1、灌浆效果的检查：帷幕灌浆竣工后可以分为坝段或单元工程分期分批检查帷幕灌浆质量和帷幕防渗效果。（1）帷幕灌浆工程质量检