第三章基礎(chǔ)工程.ppt

1、概述,一各類型的水工建筑物對地基基礎(chǔ)的要求1具有足夠的強(qiáng)度，能夠承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的應(yīng)力；2具有足夠的整體性和均一性，能夠防止基礎(chǔ)的滑動(dòng)和不均勻沉陷；3具有足夠的抗?jié)B性和耐久性，防止發(fā)生嚴(yán)重的滲漏和滲透破壞及地下水的侵蝕破壞。,二地基處理的方法1地基開挖：在地基范圍內(nèi)將不合設(shè)計(jì)要求的覆蓋層、分化破碎有缺陷的巖層挖掉，是一種最通用可靠的處理方法2斷層、軟弱夾層、破碎帶處理方法常用砼塞、砼拱、截水槽、防滲墻巖溶處理可用堵、鋪、截、圍、導(dǎo)、灌3土、砂礫石地基處理防滲：截水槽、打板樁、防滲墻、修鋪蓋加固：預(yù)壓、換砂、砂井、振動(dòng)密實(shí)、打樁、灌漿等,第一節(jié) 基礎(chǔ)開挖,一基礎(chǔ)開挖壩基開挖平臺示意 壩基開挖形態(tài)

2、 沿壩軸線開挖圖 1定義：在地基范圍內(nèi)將不合設(shè)計(jì)要求的覆蓋層、風(fēng)化破碎有缺陷的巖層挖掉，是一種通用可靠的地基處理方法。2應(yīng)解決的問題如下：及時(shí)排除基坑積水,合理安排開挖程序，掌握“自上而下，先岸坡后河槽”的原則，分層開挖，逐漸下降。合理選定基坑開挖范圍與形態(tài)?；娱_挖范圍主要取決于水工建筑物的平面輪廓,同時(shí)考慮實(shí)際施工情況?；娱_挖要避免形成高邊坡、深槽壁，要求基巖面比較平整，高差不宜太大，并盡可能略向上游傾斜同時(shí)考慮不同壩型的要求正確選擇開挖方法及開挖參數(shù)，保證質(zhì)量和安全為重點(diǎn)做好開挖和利用石渣的綜合平衡。,二開挖方法對巖石地基而言，主要的方法是爆破開挖，采取控制爆破，分層向下，預(yù)留保護(hù)層的

3、方式壩基爆破開挖的基本要求是：保證質(zhì)量；注重安全；方便施工；綜合平衡。保證質(zhì)量具體在兩個(gè)方面：1要求在爆破開挖過程中既有效地按分層逐層下挖，又要有效防止由于震動(dòng)破壞保留巖體和設(shè)計(jì)基巖線下的巖體2要求在爆破開挖時(shí)防止對已建成的水工建筑物或已完工的灌漿地段造成損壞。,壩基開挖平臺示意,壩基開挖形態(tài),沿壩軸線開挖圖,第二節(jié) 巖基灌漿,定義：就是把一定配合比的具有流動(dòng)性和膠凝性的漿液，通過鉆孔壓入巖層裂隙中，經(jīng)過膠結(jié)硬化后以提高巖基的強(qiáng)度，改善巖基的整體性和抗?jié)B性。 一巖基灌漿的分類及部位巖基灌漿示意圖(一) 巖基灌漿按目的可分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿。,1帷幕灌漿 請看三峽二期工程大壩廊道灌漿

4、目的：減少壩基的滲流量、降低滲透壓力，保證地基的滲透穩(wěn)定。部位：布置在壩基迎水面下的基礎(chǔ)內(nèi)，形成一道連續(xù)而垂直或向上游傾斜的幕墻,特點(diǎn)：孔較深，通常要求孔深入到巖基單位吸水率0.050.01L/（min.m.m）的等值線以下35m；多采用單孔灌漿，使用的灌漿壓力較大；斜幕一般比直幕效果好，但施工較復(fù)雜；灌漿時(shí)間應(yīng)在水庫蓄水前完成；通常都在基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行，廊道尺寸通常寬23m，高34m。,2固結(jié)灌漿 目的：提高和改善巖基的物理力學(xué)性能，減少開挖深度，增強(qiáng)防滲效果。部位：灌漿的范圍主要根據(jù)大壩地基的地質(zhì)條件、巖石破碎情況、壩型和基礎(chǔ)巖石應(yīng)力等條件而定。,特點(diǎn)：孔深一般為58m，也有深達(dá)1540

5、m；孔在平面上呈網(wǎng)格交錯(cuò)布置，通常采用群孔沖洗和群孔灌漿；灌漿時(shí)間多是在基礎(chǔ)開挖和壩基基礎(chǔ)部位混凝土澆筑等工序間穿插進(jìn)行,3接觸灌漿：目的：加強(qiáng)壩體混凝土與岸坡或地基之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，同時(shí)也能增加巖基的固結(jié)強(qiáng)度和防滲性能部位：在固結(jié)灌漿部位，可結(jié)合固結(jié)灌漿進(jìn)行特點(diǎn)：可通過混凝土鉆孔壓漿或預(yù)先在接觸面上埋設(shè)灌漿盒及相應(yīng)的管道系統(tǒng)；應(yīng)安排在壩體混凝土達(dá)到穩(wěn)定溫度后，防止混凝土冷縮拉裂；灌漿壓力通常不超過0.10.3Mpa。,(二) 巖基灌漿按材料可分為水泥灌漿、水泥粘土灌漿、化學(xué)灌漿。 三種材料比較：水泥漿液最為普遍，可靠、設(shè)備和工藝簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)；水泥粘土漿雖成本低但結(jié)

6、石強(qiáng)度不高; 化學(xué)灌漿是為解決有特殊地質(zhì)條件或建筑物的裂縫等采用通常的顆粒材料難以灌進(jìn)，成本較高，施工復(fù)雜，工藝要求嚴(yán)。,二水泥灌漿對材料的要求1水泥：顆粒細(xì)、穩(wěn)定性好、膠結(jié)性強(qiáng)、結(jié)石強(qiáng)度高和耐久性好，標(biāo)號不低于425號。水泥細(xì)度要求一般來講水泥顆粒粒徑應(yīng)不大于巖石裂隙寬度的1/31/5，水泥漿才易于灌入。 普通硅酸鹽水泥顆粒粒徑一般多在4060m，所以難以灌入寬0.2mm以下的裂隙。灌漿所用水泥細(xì)度一般認(rèn)為通過4900孔/cm2的標(biāo)準(zhǔn)篩的篩余量小于2%為好或比表面積3000cm2/g為好。,2摻合料：惰性材料如砂、粘土、粉煤灰用以節(jié)約水泥；活性材料如減水劑、速凝劑、緩凝劑等有助于加強(qiáng)漿液流動(dòng)

7、性和擴(kuò)散性提高灌漿效果。3水：與一般混凝土拌和用水一樣,三灌漿施工工藝巖基灌漿 單排灌漿孔 灌漿孔1鉆孔：請看各種鉆孔機(jī)械，巖心鉆機(jī)、履帶式鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)鉆孔機(jī)械：回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)、風(fēng)鉆或架鉆請看幾種鉆機(jī)1、2,要求：孔位、孔向、孔深應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。 孔位偏差不超過10cm，對垂直或傾角小于5度的帷幕孔其孔斜偏差不得大于表中的規(guī)定； 孔徑上下均一，孔壁平整；帷幕鉆孔方向原則上應(yīng)較多地穿過裂隙和巖層層面，鉆孔角度通?？刂圃?度10度之間。,2沖洗：在灌漿以前將殘存在孔底和粘滯在孔壁的巖粉鐵末沖洗出孔外，并將巖層裂隙和孔洞中的充填物沖洗干凈。 沖洗方法有單孔沖洗和群孔沖洗。單孔沖洗：高壓壓水

8、沖洗：沖洗壓力可采用同段灌漿壓力的70%80%?；厮疂崈粞永m(xù)1020min就可結(jié)束。,高壓脈動(dòng)沖洗：采用高低壓力反復(fù)沖洗，先用高壓（為灌漿壓力的80%或100%）經(jīng)510min后，將壓力在幾秒時(shí)間內(nèi)突降到零，形成反向水流將裂隙中的碎屑帶出，此時(shí)回水多渾濁，當(dāng)回水變清后在升高到原來壓力，如此反復(fù)直到回水潔凈再延續(xù)1020min。,揚(yáng)水沖洗：對地下水位較高和地下水補(bǔ)給條件較好的鉆孔可采用此法。沖洗時(shí)先將沖洗管下到鉆孔底部，上端接風(fēng)管，通入壓縮空氣，在孔中水氣混合后，由于比重減輕，在地下水壓力作用下再加壓縮空氣的釋壓膨脹與返流作用，夾帶孔內(nèi)碎屑雜物噴出孔外。 群孔沖洗：一般適用于巖層破碎、節(jié)理比較發(fā)

9、育的巖層中,3壓水試驗(yàn)：壓水試驗(yàn)主要是測定巖層的滲透特性，為巖基灌漿或處理提供必要的依據(jù)。在一定壓力之下，通過鉆孔將水壓入孔壁四周的縫隙中，根據(jù)壓入的水量和壓水時(shí)間，計(jì)算出代表巖層滲透特性的技術(shù)參數(shù)。單位吸水率=Q/LH單位吸水率，L/(min.m.m)Q壓入流量，L/minH試驗(yàn)壓力，m，通常為同段灌漿壓力的70%80%L試驗(yàn)孔段長度，m，與灌漿段長一致，一般為56m,帷幕灌漿孔，每510min測讀一次壓入水量，當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果符合下列標(biāo)準(zhǔn)之一時(shí)即可結(jié)束試驗(yàn)，以最終流量作為計(jì)算流量，標(biāo)準(zhǔn)如下： 流量之一大于5L/min時(shí)，連續(xù)四次讀數(shù)，其最大值與最小值之差小于最終值10%。 流量均小于5L/min

10、時(shí)，連續(xù)四次讀數(shù)，其最大值與最小值之差小于最終值20%。 連續(xù)四次讀數(shù)，流量均小于0.5L/min。固結(jié)灌漿孔壓水試驗(yàn)吸水量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)可按帷幕灌漿孔適當(dāng)放寬。,4灌漿：請看灌漿設(shè)備 另看灌漿導(dǎo)管 、高壓噴射注漿 鉆孔灌漿次序：遵循分序加密的原則。a.分序加密，漿液逐漸擠壓密實(shí)，可促進(jìn)灌漿區(qū)域的連續(xù)性；b.逐序提高灌漿壓力，有利于漿液的擴(kuò)散和提高漿液的密實(shí)性；,c.通過后灌序孔和單位吸漿量的變化可推斷先灌序孔的灌漿質(zhì)量和效果；d.可減少相鄰孔串漿現(xiàn)象，有利于施工。地基灌漿一般按照先固結(jié)后帷幕順序。固結(jié)灌漿宜在混凝土覆蓋的情況下進(jìn)行，覆蓋的混凝土一般應(yīng)達(dá)50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后。, 灌漿方法： 按灌漿時(shí)漿

11、液灌注和流動(dòng)的特點(diǎn)，分純壓式和循環(huán)式。按鉆孔灌漿順序，分全孔一次灌漿和分段灌漿。 灌漿壓力：通常指作用在灌漿段中部的壓力，是灌漿施工中的重要控制參數(shù)一般而言在不致破壞巖基穩(wěn)定和壩體安全的前提下，盡可能采用比較高的壓力。,灌漿壓力的確定：a.灌漿壓力的大小與孔深、灌漿要求、地質(zhì)條件和有無壓重等有關(guān)，可參考類似工程；b可通過壓水試驗(yàn)確定臨界壓力作為依據(jù)一般認(rèn)為帷幕灌漿表層孔段的灌漿壓力不宜小于11.5倍帷幕的工作水頭，底部則以23倍工作水頭為宜；固結(jié)灌漿的壓力，淺孔無壓重時(shí)，可采用0.20.5Mpa，有壓重時(shí)，可采用0.30.7Mpa，深孔固結(jié)灌漿可參照帷幕灌漿確定。, 灌漿壓力和吸漿率的控制及漿

12、液稠度的變換：a以灌漿壓力為主的控制適用于透水性不大，裂隙不太發(fā)育，巖層比較堅(jiān)硬完整、使用的灌漿壓力不高的地層。優(yōu)點(diǎn)：使細(xì)小的裂縫得到充分的灌注，有利于提高灌漿質(zhì)量。缺點(diǎn)：可能造成漿液擴(kuò)散太遠(yuǎn)，在緩傾角地質(zhì)軟弱面時(shí)，易引起巖層抬動(dòng)。可結(jié)合吸漿率和漿液稠度一起考慮。當(dāng)吸漿較小時(shí)應(yīng)灌稀漿，盡快升到規(guī)定的最大灌漿壓力；當(dāng)吸漿率較大時(shí)，應(yīng)灌濃漿，并逐漸升壓。,b以吸漿率為主的控制適用巖層破碎，透水性較大或使用的灌漿壓力較高時(shí)。優(yōu)點(diǎn)：可以減少漿液的流失，不易引起巖層的抬動(dòng)，不需使用大排漿量的灌漿泵。缺點(diǎn)：影響細(xì)小裂縫的灌注效果，增加鉆孔數(shù)量。在灌漿過程中對吸漿率大小的控制，主要視地質(zhì)結(jié)構(gòu)而定。對具有緩傾

13、角裂縫和軟弱面的巖層，一般可控制在5L/（min.m）左右。若吸漿率大于規(guī)定值，就降低壓力，以控制吸漿率不超過規(guī)定值。,c漿液稠度變換巖基灌漿中的漿液稠即水灰比有81、51、31、21、1.51、11、0.81、 0.61、0.51。灌漿過程中，必須根據(jù)灌漿壓力或吸漿率的變化，適時(shí)調(diào)整漿液稠度。漿液稠度的變換遵循由稀到濃的原則。當(dāng)灌漿壓力保持不變，吸漿率均勻減少時(shí)；或吸漿率不變，壓力均勻升高時(shí)，不得改變水灰比。采用限量法控制時(shí)一般當(dāng)某一級水灰比漿液的灌入量已超過限量，而灌漿壓力或吸漿率均無改變或改變不明顯時(shí)，應(yīng)加濃一級水灰比。,灌漿結(jié)束條件和封孔a結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：一般用兩個(gè)指標(biāo)控制，一個(gè)是殘余吸漿量

14、即灌到最后的限定吸漿量；一個(gè)是閉漿時(shí)間即在殘余吸漿量的情況下保持設(shè)計(jì)規(guī)定壓力的延續(xù)時(shí)間。國內(nèi)帷幕灌漿工程中，大多規(guī)定在設(shè)計(jì)規(guī)定壓力之下，灌漿孔段的單位吸漿小于0.4L/min時(shí)，延續(xù)3060min，就可結(jié)束；固結(jié)灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是單位吸漿量小于0.4L/min時(shí)，延續(xù)時(shí)間30min。b封孔：灌漿結(jié)束后，隨即將灌漿孔清理干凈用水泥砂漿填實(shí)。質(zhì)量檢查,巖基灌漿示意圖,三峽二期工程大壩廊道灌漿,巖基灌漿,單排灌漿孔,灌漿孔,巖心鉆機(jī),履帶式鉆機(jī),潛孔鉆機(jī),沖擊式鉆機(jī),1,2,灌漿設(shè)備,灌漿導(dǎo)管,高壓噴射注漿,第三節(jié) 砂礫地基灌漿,一、砂礫石地基的可灌性 砂礫石地基的可灌性是指砂礫石地層能否接受灌漿材料

15、灌入的一種特性。它是決定灌漿效果的先決條件。 1.可灌性決定因素 主要決定于地層的顆粒級配、灌漿材料的細(xì)度、灌漿壓力和灌漿工藝等因素。,2.可灌性衡量參數(shù)在工程實(shí)踐中,常以可灌比來進(jìn)行衡量. M=D15/d85 式中 M-可灌比; D15 -砂礫石地層顆粒級配曲線上含量為15%的粒徑，mm； d85-灌漿材料顆粒級配曲線上含量為85%的粒徑，mm ； M越大，接受顆粒漿材的可灌性越好M=1015，水泥粘土漿；M15,水泥漿,二、灌漿材料 巖基灌漿多用水泥漿，而砂礫石地基灌漿，以采用水泥粘土漿為好 三、灌漿方法 砂礫石地層的鉆孔灌漿方法有： 1.打管灌漿 2.套管灌漿 3.循環(huán)鉆灌 4.預(yù)埋花管

16、灌漿等。,第四節(jié) 防滲墻施工,一防滲墻的定義及應(yīng)用請看錄像地下連續(xù)墻施工 槽型防滲套接1定義：修建在擋水建筑物和透水地層中防止?jié)B漏的地下連續(xù)墻。2應(yīng)用：控制閘壩基礎(chǔ)的滲流；壩體的防滲和加固；泄水建筑物下游基礎(chǔ)的防沖；水工建筑物基礎(chǔ)的承重等。3型式：槽孔型、圓型。請看圓型成墻圖,槽孔的尺寸：有效厚度d（與結(jié)構(gòu)、筑墻材料、筑墻方法有關(guān)）鋼板樁水泥砂漿水泥粘土砂漿灌注墻d僅1020cm；泥漿槽級配料填筑墻d達(dá)300cm；一般混凝土、粘土混凝土防滲墻d一般6080cm左右。,槽孔長度L的確定：一般為59米盡量采用較長槽孔，以減少槽孔之間接頭數(shù)目；一個(gè)槽孔最好座落在地質(zhì)條件相差不懸殊的地段上；保證砼澆筑

17、時(shí)砼面上升速度不小于2m/h；,保證造孔過程中不產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象 K墻厚擴(kuò)大系數(shù)1.21.3V砼面上升速度m/hQ砼生產(chǎn)能力 m3/hb槽孔厚度,槽段長度參考數(shù)據(jù),二防滲墻的施工 導(dǎo)向槽 防滲墻施工平臺 請看防滲墻施工圖 、三峽防滲帷幕施工 1 造孔前準(zhǔn)備工作 導(dǎo)向槽的作用：控制造孔的方向、支撐上部孔壁。 導(dǎo)向槽的材料：木料、條石、灰拌土、混凝土。 導(dǎo)向槽的尺寸：寬：一般等于或略大于防滲墻的設(shè)計(jì)厚度；高：1.52.0m，導(dǎo)向槽底部高程高出地下水位0.5m以上，頂部高程要高于兩側(cè)地面高程。 其他準(zhǔn)備工作,2 泥漿固壁進(jìn)行造孔泥漿固壁原理：如圖泥漿固壁原理圖所示，孔壁任意一點(diǎn)土體P的極限平衡條件為：

18、P1=P2 P1 泥漿壓力 P2地下水壓力和土壓力之和 教材：P92,例題：,在砂礫石地基中開挖槽孔深度10m.。地下水位低于槽口2m。用泥漿固壁，泥漿面低于槽口0.5m。砂礫石的內(nèi)摩擦角為32，干容量2.2t/m3，比重2.69。求所需固壁泥漿的容量。,泥漿作用：除固壁作用之外，在造孔中尚有懸浮巖屑和冷卻潤滑鉆頭作用，成墻后滲入孔壁的泥漿和膠結(jié)在孔壁的泥皮還有防滲作用。泥漿制漿土料要求：粘粒含量大于50%，塑性指數(shù)大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化二鋁比值以34為宜。造孔：造孔方法：鉆劈法、鉆抓法、分層鉆進(jìn)、銑削法(教材：P93) 終孔驗(yàn)收：,終孔驗(yàn)收項(xiàng)目和要求參考表,清孔換漿：目的：消除回落在孔底的沉渣，換上新鮮泥漿，以保證混凝土和不透水層連接質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)過1h后，孔底淤積厚度不大于10cm，孔內(nèi)泥漿比重不大于1.3g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于12%。,3 成墻：方法：導(dǎo)管提升法。導(dǎo)管布置：可見圖 導(dǎo)管布置圖導(dǎo)管