8基础处理工程

基础处理工程•基础处理工程是为了提高地基承载能力和稳定性、改善和加强其抗渗性能及整体性所采取的工程措施。•这些措施、主要有灌浆、防渗墙、桩基、预应力锚索、开挖回填等方法或几种方法的组合应用。其中灌浆是水利水电工程基础处理中最常用的有效手段。基础处理的目的•（1）提高地基的承载能力，改善其变形特性；•（2）改善地基的剪切特性，防止剪切破坏，减少剪切变形；•（3）改善地基的压缩性能，减少不均匀沉降；•（4）减少地基的透水性，降低扬压力和地下水位，提高地基的稳定性；•（5）改善地基的动力特性，防止液化；•（6）防止地下洞室围岩坍塌和边坡危岩、陡壁滑落；•（7）在地基中设置人工基础构筑物，使其与地基共同承受各种荷载。基础处理工程分类•1．钻孔灌浆•2．地下连续墙（防渗墙）•3．桩基•4．高压喷射灌浆•5．预应力锚固•6．开挖回填基础处理工程的施工特点•（1）地基处理属于地下隐蔽工程：由于地质条件复杂且情况多变，一般难以全面了解。因此，施工前必须充分地调查研究，掌握比较准确的勘测试验资料。必要时应进行补充地质勘探，据以制订相应的技术措施。•（2）施工质量要求高：水工建筑物地基处理的施工质量，关系到工程的安危，一般难以全面准确地直接进行检测；发生质量事故，又难以补救。因此在施工过程中要继续搜集资料，及时分析、处理发现的问题，确保工程质量，不留隐患。•（3）工程技术复杂、施工难度大：已建或在建工程的地基处理中，因地质条件的不同，很少有先例可以直接参考套用。因此在施工过程中需要进行室内或现场试验，逐步取得各项参数和施工经验，以供选择处理方案和解决施工中的技术问题。•（4）工艺要求严格、施工连续性强：地基处理工程，特别是防渗墙和灌浆工程施工环节多、工艺要求严格，每一作业循环都要求按顺序连续快速进行，稍有延误和疏忽，就可能造成质量事故和重大经济损失。•（5）工期紧、干扰大：地基处理工程施工，一般会受到汛期和工作面的限制，大部分施工先于或与主体工程交错进行，施工工期紧、干扰矛盾大。因此需要按枢纽工程施工总进度，统筹制定施工措施和施工计划，以利地基处理工程施工顺利进行。帷幕灌浆•（一）岩石基础帷幕灌浆–1．施工特点•钻孔较深，一般延伸到相对不透水层之中；钻孔呈线性排列，平行坝轴线，多靠近上游侧。–2．施工次序•岩石基础帷幕灌浆施工次序划分的原则是逐序缩小孔距，即钻孔逐渐加密其通常由单排、二排或三排孔构成。•单排孔的施工次序为：–先钻灌第Ⅰ次序孔，再钻灌第Ⅱ次序孔，最后钻灌第Ⅱ次序孔，分序施工，一般孔距1～3m。•对于排与排之间（二排或三排）的施工次序为：–先钻灌下游排，再钻灌上游排，最后钻灌中间排。•3．施工程序•基岩帷幕灌浆施工程序一般为：–施工准备→钻孔→冲洗→表面处理→压水试验→灌浆→封孔→质量检查压水试验•压水试验是在一定压力下（可借助水头自重压力或使用机械压力），通过钻孔将水压入孔壁四周缝隙中，根据压入的流量和压力，计算出代表岩层渗透特性的技术参数其表示方法：单位时间内压入水量的多少来表示岩石的渗透性。•压水试验目的是确定地层的渗透特性，为岩基处理设计和施工提供必要的技术资料和依据。它是测定地层渗透性最常见的一种试验方法。灌浆•灌浆顺序：–同一地段的基岩灌浆必须按先固结后帷幕灌浆。•灌浆方式：–按照灌浆时浆液灌注和流动的特点，可分为纯压式和循环式灌浆。•纯压式灌浆：–单纯的把浆液沿灌浆管路一次压入钻孔，再扩张到岩层裂隙中，不再返回。–这种方式设备简单，操作方便，但由于灌浆段内浆液不是经常处于有一定流速的状态，特别是长时间的灌注，当吃浆量逐渐变小时，浆液流动逐渐变慢，浆液中的水泥颗粒易沉淀，并堵塞岩层裂隙和管路，影响灌浆效果。–因此，这种方式适用于裂隙较大、岩石漏水量很大、吸浆量多和孔深不超过15m的岩层；或孔径很小，难以下循环式灌浆栓塞的情况。•循环式灌浆：–浆液通过进浆管压入钻孔后，一部分被压入裂隙，另一部分由回浆管返回拌浆筒。这样，一方面可使浆液始终保持流动状态，防止泥浆沉下，保证了浆液的稳定和均匀，提高灌浆效果；另一方面又可根据进浆浆液比重和回浆浆液比重的差值，判断岩层吸浆情况。施工方法•基岩的钻进方法主要有:–硬质合金钻进–钻粒钻进–金刚石钻进–牙轮钻进•基岩的灌浆方法（单孔灌浆）有以下几种：•（1）一次灌浆法–将孔一次钻到设计深度，再沿全孔一次灌浆（即把全孔作为一段来灌浆）。施工简便，多用于孔深10m内，基岩较完整、透水性不大的地层。•（2）分段灌浆法–①自上而下分段灌浆法–②自下而上分段灌浆法–③综合灌浆法–④孔口封闭灌浆法自上而下分段灌浆法•特点：–钻一段，灌一段（即自上而下逐段钻进，逐段安设灌浆塞，逐段进行灌浆）。•施工程序：–钻一段（一段不超过5m）——冲洗——简易压水试验——灌浆——待凝（待孔段孔口无涌水的情况时，在灌浆结束后，一般可不待凝）——钻进下一段。如此钻、灌交替，直至设计深度。•优点：–由于灌浆塞安设在已灌段的底部，已堵塞严密，不至发生绕塞返浆；随着灌浆段位深度的增加，能逐段加大灌浆压力，灌浆质量比较好。•缺点：–钻、灌工序交叉，工效低。•适用范围：–多用于岩层破碎、竖向节理裂隙发育等地质条件不良地段。自下而上分段灌浆法•特点：–一次将孔钻到设计深度，然后自下而上利用灌浆塞逐段灌浆。•优点：–工序简化，钻灌连续，省工省时。•缺点：–灌浆塞常难堵塞严密，故不能采用较高压力，以免浆液绕塞上窜影响灌浆质量•适用范围：–一般适用于岩层较完整坚固的地层、以及裂隙不很发育，渗透性不很大的岩层中。•综合灌浆法：–通常接近地表的岩层较破碎，越往下则越完整，所以，上部采用自上而下分段，下部采用自下而上分段，使之能保证质量，又可加快速度。孔口封闭灌浆法•将灌浆塞设在孔口上，自上而下分段钻进，分段灌浆，并不待凝就钻灌下一段。•优点：–采用孔口封闭器封闭孔口，由于孔口封闭，灌浆效果好，可以采用较大压力；使全部孔段都能得到复灌，对于结构松散，易塌孔地层效果较好，同时有利于提高灌浆质量，省去了待凝时间，加快了施工进度。•缺点：–由于全孔经过多次复灌，消耗水泥较多。（二）砂砾石基础帷幕灌浆•砂砾石基础帷幕灌浆施工遵循的原则：–先边排，后中排–先外后内•砂砾石地基的特点–松散体，须固壁；–孔壁不光滑、不坚固，故不能直接下塞；–孔隙大、吸浆量大，故大多采用水泥粘土浆。•砂砾石层的钻进一般采用跟管钻进，其方法主要有：–按造孔的方式分：冲击钻进和回转钻进–按冲洗液分：清水冲洗钻进和泥浆护壁钻进。砂砾石层的灌浆方法•1．打花管灌浆法•2．套管护壁灌浆法•3．循环灌浆法（边钻边灌法）•4．预埋花管法•5．袖阀管法1．打花管灌浆法•使用刚度大、强度高的厚壁无缝下部带尖头的花管（钢管），将直接打入砂砾石层中(a)，然后冲洗进入管中的砂土(b)，最后自下而上分段拔管灌浆(c)。•此法虽然简单，但遇卵石及块石时打管很困难，故只适用于较浅的砂土层。灌浆时容易沿管壁冒浆，也是此法的缺点。2．套管护壁灌浆法•边钻孔边打入护壁套管，直至预定的灌浆深度（a），然后冲洗钻孔，干净后，接着下入灌浆管(b)，然后拔套管灌注第一灌浆段（c），再用同法灌注第二段(d)及其余各段，如此循序自下而上逐段灌浆，直至孔顶。此法的缺点也是打管较困难，为使套管达到预定的灌浆深度，常需在同一钻孔中采用几种不同直径的套管。3．循环灌浆法（边钻边灌法）•仅在地表埋设护壁管，而无需在孔中打入套管，缺点也是容易冒浆，而且由于是全孔灌浆，灌浆压力难于按深度提高，灌浆质量难于保证。4．预埋花管法•在钻孔内预先下入带有射浆孔的灌浆花管，管外与孔壁将花管组装与结构如示意图。•其施工程序为：钻孔→清孔→下花管→下填料→待凝→下塞→开环→灌浆。1-花管；2-防滑环；3-橡皮箍；4-射浆孔二、坝基固结灌浆•为了增强大坝岩石地基的整体性，提高弹性模量和抗压强度，通常要进行坝基固结灌浆。•1．施工特点–一般在基岩表层钻孔，经灌浆将岩石固结。–（1）一般宜在混凝土盖层的条件下进行，盖层混凝土必须达到50%设计强度后方可施工；–（2）多在基坑开挖和坝体混凝土浇筑等工序之间穿插进行，干扰性大，突击性强；–（3）在建基面的大面积上进行，钻孔布置采用三角形、正方形、六边形等形式为宜；–（4）一般采用单孔或群孔灌浆。•2．施工程序–基础固结灌浆的施工程序：同基岩帷幕灌浆。其中不同之处如下：–钻孔的孔径和深度为：–浅孔固结孔（深度≤5m）：φ32~50mm–中深孔固结孔（深度5~15m）；φ50~65mm–深孔固结孔（深度≥15m）；φ75~91mm•3．施工方法–固结灌浆施工以一台灌浆机灌一个孔为宜。必要时，可考虑将几个吸浆量小的灌浆孔并联灌浆，严禁串联灌浆。并联灌浆的孔数，不宜多于4个，并控制压力，防止混凝土面或岩面抬动。宜采用循环灌浆法，可根据孔深及岩石完整情况采用一次灌浆法或分段灌浆法。三、隧洞灌浆•在同一个部位上的灌浆顺序，应按先回填灌浆，再钢衬接触灌浆，最后进行围岩固结灌浆的顺序进行。•1．回填灌浆•2．钢衬接触灌浆•3．固结灌浆1．回填灌浆•（1）施工特点–灌浆压力较小，复灌次数较多，耗灰量较大，灌浆孔采用预埋管或手风钻孔；顶拱回填要将隧洞划分若干区段，长度不大于50m；同一区段内同一次序的孔可以全部贯通，再进行灌浆；采用孔口封闭压入式灌浆；孔隙大，要注入水泥砂浆。•（2）施工程序–施工准备→钻孔（或通孔）→灌浆→压浆试验→封孔→质量检查•（3）施工方法–一般采用孔口封闭压入式灌浆法。在衬砌混凝土与围岩之间的空隙大的地方，第一次序孔可用水泥砂浆采取填压式灌浆法灌浆，第二次序孔可用纯水泥浆进行压入灌浆；空隙小的地方，可直接用纯水泥浆进行静压灌浆。2．钢衬接触灌浆•（1）施工特点–灌浆压力较小，复灌次数多，耗灰量小，一般采用电钻开孔，孔径较小，但孔径不宜小于12mm。•（2）施工程序–补充开孔→焊管→灌浆→封孔→质量检查–灌浆结束为：在规定压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注5min，灌浆即可结束。•（3）施工方法–钢衬接触灌浆施工方法：宜采用先从低处的一孔或数孔进浆，上方的孔作为排气排水孔。待上方孔排出浆液并达到与进浆浓度接近时，再接上同灌，直到灌浆结束。3．固结灌浆•（1）施工特点–①沿隧洞四周横断面布孔，并按环间分序，环内加密的原则进行布孔；–②大多为浅孔（深入岩基2~5m），灌浆孔为预留或钻孔；•（2）施工程序–隧洞固结灌浆的施工程序：同基础固结灌浆，但当预留孔时，钻孔主要为通孔。另有不同如下：–①钻孔：浅孔固结孔（深度2~5m）或预留孔直径不小于50mm。–②质量检查：压水试验的孔数一般不少于总孔数的5%；检查孔的数量一般不少干灌浆孔总数的5%。•（3）施工方法–固结灌浆施工以一台灌浆机灌一个孔为宜。必要时，可考虑将几个吸浆量小的灌浆孔并联灌浆，严禁串联灌。并联灌浆的孔数，对于隧洞固结灌浆不宜多于2个，孔位保持对称。其他同坝基固结灌浆。四、坝基接触灌浆•1．施工特点–河床段的接触灌浆：在固结灌浆部位，结合固结灌浆进行；在不布置固结灌浆孔的地区，接触灌浆在浇筑底层混凝土并具有一定盖重后即可进行。灌浆方法与坝基固结灌浆完全相同。–岸坡坝段接触灌浆：在接触面上埋设灌浆系统，用坝体接缝灌浆方法进行灌浆；先浇一层混凝土后，风钻打孔，深入基岩0.5~1m，然后埋上铁管，并联各孔，引出坝外，分别进行灌浆；也可与固结灌浆结合在一起进行，即在混凝土面上直接钻孔，完全用坝基固结灌浆的方法，分次序逐孔灌浆。•2．施工程序–（1）坝基接触灌浆施工程序：同坝基固结灌将。–（2）灌浆结束为：在规定压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注5min，灌浆即可结束。•3．施工方法–坝基接触灌浆施工方法：同坝基固结灌浆。可结合固结灌浆进行。五、接缝灌浆•1．施工特点–灌前预埋管或拔管，灌浆系统要求质量较高，准备工序较多；灌浆工艺要求高，可复灌性差。•2．施工程序六、地下连续墙（防渗墙）•1．防渗墙的类型•2．防渗墙的应用–在一般情况下，对松散砂砾石地基的防渗处理，采用防渗墙较其它处理措施具有工程量小、施工简便、受地层条件制约较少、运行可靠等优