水利灌漿工程施工講義課件T93

水利工程施工任課教師：唐會(huì)燕E_mail:tanlywork@163.com第六章灌漿工程

所謂灌漿就是利用利用灌漿泵或漿液自重，通過鉆孔、埋管或其它方法把漿液壓送到巖體的裂隙、混凝土裂縫、接縫或空洞內(nèi)的工程措施。

作用：阻滲、提高巖體的整體性和抗變形能力、增強(qiáng)圍巖或結(jié)構(gòu)的密實(shí)性、增強(qiáng)強(qiáng)壩體整體性以及接觸面結(jié)合能力。

按灌漿作用分：帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、回填灌漿、接縫灌漿、接觸灌漿等。

按灌漿材料分：水泥灌漿、化學(xué)灌漿等。

巖石地基固結(jié)灌漿和帷幕灌漿均以水泥基漿液為主，遇到一些特殊地質(zhì)條件，例如斷層、破碎帶、微細(xì)裂隙等，當(dāng)使用水泥漿液難以達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，方采用化學(xué)灌漿材料作為補(bǔ)充，而且化學(xué)灌漿多在水泥灌漿基礎(chǔ)上進(jìn)行。

砂礫石地基帷幕灌漿則多以水泥黏土漿為主。（一）固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿是用漿液灌入巖體裂隙或破碎帶，以提高巖體的整體性、均勻性和抗變形的能力。壩基灌漿的范圍和孔深，主要根據(jù)壩型、壩基地質(zhì)條件、巖石破碎情況和巖石應(yīng)力等因素而定。固結(jié)灌漿一般采用群孔沖洗和群孔灌漿。鉆孔一般為直孔。

固結(jié)灌漿工程（二）帷幕灌漿

帷幕灌漿是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成阻水幕，以減小滲流量或降低揚(yáng)壓力的灌漿。通常在壩體迎水面下的基礎(chǔ)內(nèi)，形成一道連續(xù)而垂直或向上游傾斜的幕墻，設(shè)計(jì)和施工中多采用單孔灌漿，孔較深且灌漿壓力較大。一般地質(zhì)條件時(shí)，常用帷幕深度為壩高的0.3~0.7倍。

壩基主排廊道帷幕灌漿施工場(chǎng)景帷幕的形式依其是否接到相對(duì)不透水層而分為接地式帷幕和懸掛式帷幕。接地式帷幕是壩址的相對(duì)不透水層埋藏較淺，帷幕能深入到相對(duì)不透水層，形成封閉式的阻水幕，此種形式防水效果好。懸掛式帷幕是壩址的相對(duì)不透水層埋藏較深，帷幕不接到相對(duì)不透水層，防滲效果較差。需與其他的防滲措施配合使用。（三））接觸觸灌漿漿接觸灌灌漿是是用漿漿液灌灌入混混凝土土與基基巖或或混凝凝土與與鋼板板之間間的縫縫隙，，以增增強(qiáng)接接觸面面的結(jié)結(jié)合能能力。。在固固結(jié)灌灌漿的的部位位，結(jié)結(jié)合固固結(jié)灌灌漿進(jìn)進(jìn)行。。（四））接縫縫灌漿漿接縫灌灌漿是是通過過埋設(shè)設(shè)管路路或其其他方方法將將漿液液灌入入混凝凝土壩壩體的的接縫縫，以以改善善傳力力條件件，增增強(qiáng)壩壩體的的整體體性。。（五））回填填灌漿漿回填灌灌漿是是用漿漿液填填充混混凝土土與圍圍巖或或混凝凝土與與鋼板板之間間的空空隙和和孔洞洞，以以增強(qiáng)強(qiáng)圍巖巖或結(jié)結(jié)構(gòu)的的密實(shí)實(shí)性的的灌漿漿。漿液類類型：1、純水水泥漿漿一種最最常用用的灌灌注漿漿液，，適用用于：：基巖固固結(jié)灌灌漿和和基礎(chǔ)礎(chǔ)帷幕幕灌漿漿。2、細(xì)水水泥漿漿分為干干磨細(xì)細(xì)水泥泥漿、、濕磨磨細(xì)水水泥漿漿和超超細(xì)水水泥漿漿。適適用于于：微細(xì)裂裂隙基基巖的的灌漿漿。3、穩(wěn)定定漿液液常在水水泥漿漿液中中摻少少量穩(wěn)穩(wěn)定劑劑。適適用于于：高壓帷帷幕灌灌漿和和遇水水性能能易惡惡化或或注入入量較較大的的地層層的灌灌漿。。水泥灌灌漿4、混合合漿液液在水泥泥漿液液中摻摻有摻摻合料料，例如水泥砂砂漿、、水泥泥黏土土漿、、水泥泥粉煤煤灰漿漿、水水泥水水玻璃璃漿等等。適用于于：注注入量量大或或地下下水流流速較較大地地層的的灌漿漿。5、膏狀狀漿液液這種漿漿液塑塑性屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度大大（常常＞20Pa），稠稠度如如牙膏膏。適用于于：大大孔隙隙地層層（如如喀斯斯特空空洞、、巖體體寬大大裂隙隙、堆堆石體體等））的灌灌漿。。6、粘土土灌漿漿7、化學(xué)學(xué)灌漿漿化學(xué)灌灌漿是是將有機(jī)高高分子子材料料所配配制的的漿液液，灌入到到需要要處理理的部部位如如地基基或建建筑物物裂隙隙中，，經(jīng)膠膠結(jié)固固化后后，達(dá)達(dá)到防防滲堵堵漏、、補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)加固固的目目的。?；瘜W(xué)灌灌漿抗抗?jié)B性性好，，強(qiáng)度度高，，但工工程費(fèi)費(fèi)用較較昂貴貴。同同時(shí)應(yīng)應(yīng)注意意對(duì)廢廢棄漿漿液的的處理理，防防止污污染環(huán)環(huán)境。。輔助灌灌漿第二節(jié)節(jié)巖巖基基灌漿漿巖基灌灌漿處處理是是通過過地層層鉆孔孔，將將具有有流動(dòng)動(dòng)性和和膠凝凝性的的漿液液，用用灌漿漿設(shè)備備壓入入巖層層的裂裂隙中中，使使其充充填密密實(shí)，，膠結(jié)結(jié)硬化化成整整體，以提提高和和改善善巖石石的強(qiáng)強(qiáng)度、、整體體性和和抗?jié)B滲性。。根據(jù)據(jù)灌漿漿的作作用不不同分分為固固結(jié)灌灌漿、、帷幕幕灌漿漿和接接觸灌灌漿。。也可可按材材料不不同分分類。。巖基灌灌漿以以水泥泥灌漿漿為主主。一、鉆鉆孔鉆孔前前先用用測(cè)量量?jī)x器器放出出灌漿漿孔的的位置置，帷帷幕灌灌漿還還需測(cè)測(cè)出各各孔高高程。。巖基灌灌漿多多用回回轉(zhuǎn)式式鉆機(jī)機(jī)鉆孔孔，也也可采采用風(fēng)風(fēng)鉆或或架鉆鉆。鉆孔質(zhì)質(zhì)量要要求：：★施工順順序：：分序加加密二、鉆鉆孔（（裂隙隙）沖沖洗1、單孔孔沖洗洗：方法有有三種種：2、群孔孔沖洗洗：一般適適用于于巖石石破碎碎，節(jié)節(jié)理裂裂縫比比較發(fā)發(fā)育而而且在在鉆孔孔相互互串通通的地地層中中。方法：：把兩個(gè)個(gè)或兩兩個(gè)以以上的的鉆孔孔組成成一個(gè)個(gè)孔組組，輪輪換的的向一一個(gè)孔孔或幾幾個(gè)孔孔壓入入壓力力水或或壓力力水和和壓縮縮空氣氣，從從另一一個(gè)或或幾個(gè)個(gè)孔排排出污污水，，這樣樣反復(fù)復(fù)交替替沖洗洗，直直到各各個(gè)孔孔出水水潔凈凈為止止。（二））壓水水試驗(yàn)驗(yàn)：灌漿方方法：：鉆孔灌灌漿的的次序序，應(yīng)應(yīng)遵循循分序序加密密的原原則進(jìn)進(jìn)行。。通過漿漿液逐逐漸擠擠壓密密實(shí)可可促進(jìn)進(jìn)灌漿漿區(qū)域域的連連續(xù)性性；逐逐序提提高灌灌漿壓壓力有有利于于漿液液的擴(kuò)擴(kuò)散和和提高高漿液液的密密實(shí)性性，同同時(shí)可可分析析先灌灌序孔孔的灌灌漿質(zhì)質(zhì)量和和效果果。地基灌灌漿一一般按按照先固結(jié)結(jié)后帷帷幕的順序序。全孔分分段灌灌漿：：灌漿方方式：：漿液灌灌注方方式分分為純純壓式式和循循環(huán)式式兩種種灌漿壓壓力：：灌漿壓壓力是是指作作用在在灌漿漿孔段段中心心點(diǎn)的的壓力力，是是影響響灌漿漿質(zhì)量量的重重要因因素。。在不破壞壞巖層層結(jié)構(gòu)構(gòu)的前前提下，壓壓力越越大，，漿液液擴(kuò)散散越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，膠膠體越越密實(shí)實(shí)，灌灌漿范范圍越越大，，灌漿漿效果果越好好。P=P1+P2+P3P——孔段中中心點(diǎn)點(diǎn)壓力力，MPa；P1——灌漿管管路中中壓力力表的的壓力力，MPa；P2——漿液自自重壓壓力（（考慮慮地下下水的的影響響后）），MPaP3———壓力表表處至至灌漿漿孔段段間管管路摩摩擦壓壓力損損失，，MPa，當(dāng)壓壓力表表安在在孔口口進(jìn)漿漿管上上時(shí)，，取負(fù)負(fù)值，，壓力力表安安在孔孔口回回漿管管上時(shí)時(shí)，取取正值值。灌漿壓壓力的的大小小與孔孔深、、巖層層性質(zhì)質(zhì)和灌灌漿段段上有有無壓壓重等等因素素有關(guān)關(guān)，目目前國(guó)國(guó)內(nèi)常常根據(jù)據(jù)下面面公式式進(jìn)行行計(jì)算算。P=P0+mD+KγghP0——基巖表表層的的允許許壓力力，Pa，可由由表4-4中查得得；D——灌漿段段以上上巖層層的厚厚度，，m；m——灌漿段段以上上巖層層每增增加一一米所所能增增加的的灌漿漿壓力力，Pa/m，亦可可由表表4-4中查得得；h——灌漿孔孔以上上壓重重的厚厚度，，m；γ——壓重的的容重重，kg/m3；g——重力加加速度度，m/s2；K——系數(shù)，，可選選用1~3。灌漿壓壓力的的控制制有兩兩種方方法：：一次升升壓法法灌漿開開始后后，在在較短短的時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)，將將壓力力升到到設(shè)計(jì)計(jì)壓力力，直直到終終止。。逐級(jí)升升壓法法將壓力力分三三級(jí)，，即依依次從從0.3P、0.7P、1.0P逐級(jí)升升壓漿液稠稠度控控制稠度即即水與與干料料的比比值。。以以水灰灰比表表示。。帷幕灌灌漿漿漿液水水灰比比可采采用分分為5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七個(gè)比比級(jí)。。灌漿漿可從從5:1開始，，根據(jù)據(jù)灌漿漿壓力力和吸吸漿率率的變變化及及時(shí)調(diào)調(diào)整，，應(yīng)遵遵循由稀到到濃的原則則，形形成循循序漸漸進(jìn)的的灌漿漿過程程，先先灌稀稀漿，，逐步步變濃濃，直直到結(jié)結(jié)束。。限量法法：根據(jù)每一級(jí)級(jí)稠度的漿漿液灌入量量來控制。。當(dāng)某級(jí)稠度度的漿液灌灌入量超過過限量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（300L以上或灌注注時(shí)間超過過1h），而灌漿漿壓力及吸吸漿量均無無改變，或或無明顯改改變時(shí)，將將漿液加濃濃一級(jí)；如果發(fā)現(xiàn)變變濃后，吸吸漿量顯著著下降，或或灌漿壓力力突然上升升，說明裂裂隙被濃漿漿堵塞，變變濃不當(dāng)，，應(yīng)立即變變回原稠度度。灌漿結(jié)束：：對(duì)于帷幕灌灌漿：當(dāng)采采用自上而而下分段灌灌漿法時(shí)，，在設(shè)計(jì)壓壓力下，灌灌入率不大大于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌灌60min；或不大于于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌灌注90min，灌漿結(jié)束束。采用自下而而上分段灌灌漿法時(shí)，，繼續(xù)灌注注的時(shí)間可可相應(yīng)地減減少為30min和60min，灌漿可以以結(jié)束。灌漿結(jié)束：：固結(jié)灌漿：：在規(guī)定壓壓力下，當(dāng)當(dāng)注入率不不大于0.4L/min，繼續(xù)灌注注30min，灌漿可結(jié)結(jié)束。封孔（簡(jiǎn)介介）灌漿質(zhì)量檢檢查：帷幕灌漿質(zhì)質(zhì)量檢查，，應(yīng)以檢查查孔壓水試試驗(yàn)成果為為主。檢查孔應(yīng)設(shè)設(shè)在：帷幕幕中心線上上；巖石破破碎、斷層層、大孔隙隙等地質(zhì)條條件復(fù)雜部部位；注入入量大的孔孔段附近；；經(jīng)資料分分析灌漿不不正常對(duì)灌灌漿質(zhì)量有有影響的部部位。灌漿質(zhì)量檢檢查：檢查孔的數(shù)數(shù)量宜為灌灌漿孔總數(shù)數(shù)的10%。檢查孔壓壓水試驗(yàn)宜宜在灌漿結(jié)結(jié)束14d后進(jìn)行，采采用自上而而下分段壓壓水試驗(yàn)，，并采取巖巖芯，結(jié)束束后，按技技術(shù)進(jìn)行灌灌漿和封孔孔。灌漿質(zhì)量檢檢查：固結(jié)灌漿質(zhì)質(zhì)量檢查宜宜采用測(cè)量量巖體波速速或靜彈性性模量的方方法。檢檢查的時(shí)間間應(yīng)分別在在灌漿結(jié)束束14d、28d后進(jìn)行。檢檢查孔的數(shù)數(shù)量不宜小小于灌漿孔孔總數(shù)的5%，檢查結(jié)束束后，按技技術(shù)要求進(jìn)進(jìn)行灌漿和和封孔。對(duì)于壓水試試驗(yàn)檢查，，檢查的時(shí)時(shí)間應(yīng)分別別在灌漿結(jié)結(jié)束3d、7d后進(jìn)行。第三節(jié)砂砂礫礫石地基灌灌漿砂礫石地基基空隙率大大、透水性性強(qiáng)，要進(jìn)進(jìn)行防滲處處理方可作作水工建筑筑物的地基基。由于砂砂礫石是由由顆粒材料料組成的，，對(duì)灌漿效效果影響大大，孔壁容容易坍塌，，在灌漿中中需要了解解和掌握地地基可灌程程度、灌漿漿材料與灌灌漿方法。。鉆灌方法：：（1）打管灌漿漿鉆灌方法：：（2）套管灌漿漿鉆灌方法：：（３）循環(huán)環(huán)灌漿是一種自上上而下，鉆鉆一段灌一一段，無需需待凝，鉆鉆孔與灌漿漿循環(huán)進(jìn)行行的灌漿方方法。鉆孔孔時(shí)需用粘粘土漿固壁壁，每個(gè)孔孔段長(zhǎng)度視視孔壁穩(wěn)定定和滲漏大大小而定，，一般取1-2m。此方法不不設(shè)灌漿塞塞，而是在在孔口管頂頂端封閉。?？卓诠茉O(shè)設(shè)在起始段段上，具有有防止孔口口坍塌、地地表冒漿、、鉆孔導(dǎo)向向的作用，，以提高灌灌漿質(zhì)量。。（4）埋花管灌灌漿旋噴加固法法（高壓噴射射灌漿）：：旋噴加固法法（高壓噴射射灌漿）：：旋噴法是利利用旋噴機(jī)機(jī)具建造旋旋噴樁以提提高地基的的承載能力力。旋噴法適用用于砂土、、粘性土、、淤泥等地地基的加固固，對(duì)砂卵卵石（最大大粒徑不大大于20cm）的防滲也也有較好的的效果。孔位定點(diǎn)并并埋設(shè)孔口口管→鉆機(jī)機(jī)就位→鉆鉆孔→旋噴噴高壓漿液液、提升噴噴管直至樁樁頂高程→→向樁中空空穴進(jìn)行低低壓注漿、、起拔孔口口管→轉(zhuǎn)入入下一孔位位施工噴射方法有有單管法、、二重管法法和三重管管法。（１）單管管法噴射水泥漿漿或化學(xué)漿漿液，成樁樁直徑0.3～0.8m。（２）二重重管法兩個(gè)管道，，分別將漿漿液和壓縮縮空氣直接接射入地層層。適合處處理地下水水豐富、含含大粒徑塊塊石及空隙隙率大的地地層。（３）三重重管法高壓水、壓壓縮空氣和和水泥漿液液（或化學(xué)學(xué)漿液）同同軸噴射。。成柱直徑徑1.0～2.0m。常見高壓噴噴射方式：：施工程序：：目前我國(guó)噴噴旋法使用用的漿液一一般以單液液水泥漿為為主，水灰灰比（重量量比）為1:1或1.5:1.0。根據(jù)需要要也可適量量加入外加加劑。旋噴法為高高壓施工，，施工時(shí)應(yīng)應(yīng)注意以下下事項(xiàng)。（１）管路路，旋轉(zhuǎn)活活接頭和噴噴嘴等必須須擰緊，作作到安全密密封；高壓壓水泥漿液液、高壓水水和壓縮空空氣各管路路系統(tǒng)均應(yīng)應(yīng)不堵、不不漏、不串串。（２）旋噴噴法進(jìn)入預(yù)預(yù)定深度后后，應(yīng)先進(jìn)進(jìn)行試噴，，待達(dá)到預(yù)預(yù)定壓力、、流量后，，再提升旋旋噴。如途途中發(fā)生故故障，應(yīng)立立即停止提提升和旋噴噴，以防止止樁體中斷斷。（３）旋噴噴結(jié)束后要要進(jìn)行壓力力注漿，以以補(bǔ)填樁柱柱凝結(jié)收縮縮后產(chǎn)生的的頂部空穴穴。（４）旋噴噴水泥漿必必須嚴(yán)格過過濾，防止止水泥結(jié)塊塊和雜物堵堵塞噴嘴及及管路。特殊情況處處理混凝土壩的的分縫分塊塊為控制壩體體施工期混混凝土壩溫溫度應(yīng)力并并適應(yīng)施工工機(jī)械設(shè)備備的澆筑能能力，需要要用垂直于于壩軸線的的橫縫和平平行于壩軸軸線的縱縫縫以及水平平縫，將壩壩體劃分為為許多澆筑筑塊進(jìn)行澆澆筑。分縫分塊方方式※首先是沿壩壩軸線方向向，將壩的的全分為15～20m左右的若干干段，壩段段之間的縫稱稱為橫縫?！浯?，每個(gè)個(gè)壩段還需需藥根據(jù)施施工條件，，用縱縫、、或斜縫、、或錯(cuò)縫，，將一個(gè)壩段段劃分成若若干壩塊；；或整個(gè)壩壩段不再分分縫而進(jìn)行行通倉(cāng)澆筑筑※所以壩段分分塊型式可可分為原因：防止不均勻勻沉陷和溫溫度裂縫發(fā)發(fā)生，同時(shí)考慮到到澆筑能力力的局限性性一、分塊澆澆筑法1、壩體施工工的分縫分分塊縱縫分塊斜縫分塊錯(cuò)縫分塊通倉(cāng)澆筑1）縱縫分塊塊用平行于壩壩軸線的垂垂直縫，把把壩段分為為若干柱狀狀體進(jìn)行澆澆筑。為了恢復(fù)整整體性，縱縱縫須要設(shè)設(shè)置鍵槽，，并進(jìn)行接接縫灌漿處處理。鍵槽的兩個(gè)個(gè)斜面應(yīng)盡可能分別別與壩體的兩兩主應(yīng)力垂垂直，從而使兩斜面上上的剪應(yīng)力力接近于零零。鍵槽形式直角三角形梯形2）斜縫分塊塊大體沿壩體體兩組主應(yīng)應(yīng)力之一的的軌跡面設(shè)設(shè)置斜縫，，縫面剪應(yīng)應(yīng)力很小。。斜縫可不進(jìn)進(jìn)行接縫灌灌漿，但需需布置鋼筋以以確保壩體體的整體性性。斜縫分塊的的澆筑順序序不能顛倒倒，相鄰高高差控制也也嚴(yán)格3）錯(cuò)縫分塊塊施工干擾大大等等，現(xiàn)現(xiàn)已很少采采用4）通倉(cāng)澆筑由于澆筑尺寸大，所以溫控要求嚴(yán)。典型工程實(shí)例：1972年美國(guó)德沃歇克壩高219m，最大壩寬達(dá)153m，澆筑塊高度1.5m

澆筑溫度6.7~4.4oC

基礎(chǔ)及老混凝土約束范圍內(nèi)，預(yù)埋冷卻水管等第四節(jié)混混凝土土壩接縫縫灌漿目的：恢復(fù)大壩壩的整體體性和應(yīng)應(yīng)力的有有效傳遞遞灌漿時(shí)間間：壩體內(nèi)部部溫度降降到穩(wěn)定定溫度，，灌漿時(shí)時(shí)間最好好選擇在在低溫季季節(jié)和上上游水位位較低時(shí)時(shí)進(jìn)行混凝土壩壩接縫灌灌漿施工工順序應(yīng)應(yīng)遵循以以下原則則：灌漿系統(tǒng)統(tǒng)布置：：灌漿系統(tǒng)統(tǒng)布置：：1—拌漿筒；；2—灌漿機(jī)；；3—進(jìn)漿管；；4—回漿管；；5—閥門；6—壓力表；；7—止?jié){片；；8—排氣槽；；9—排氣管；；10—支管；11—出漿盒止?jié){片沿每一灌灌漿區(qū)四四周埋設(shè)設(shè)，其作作用是阻阻止接縫縫通水及及灌漿時(shí)時(shí)水與漿漿液的外外露。止水片過過去多采采用1.2mm的鍍鋅鐵鐵片，這這類材料料易于