基础处理措施

1一、基础处理有哪些措施①基础开挖；②基础灌浆；③基础锚固①基础开挖：是岩石地基处理中最普通，最可靠的方法之一。按设计要求将风化、破碎、有缺陷的岩层挖掉，将大坝修建在完整、坚实的岩体上。对大坝基岩的要求，岩性应均一完整，力学强度高。大坝越高，工程越重要，对基岩要求也越高。三峡大坝属Ⅰ级特大型水电工程，新鲜基岩抗压强度要求100Mpa以上，变形模量30~40Gpa，纵波波速在5000m/s以上。②基础灌浆：大坝基岩不是新鲜完整，断层破碎带、软弱夹层和风化带等地质缺陷埋藏较深，不能用开挖办法进行处理，采用灌浆。③基础锚固：用于高边坡处理打锚筋或安装锚杆、锚索、进行注浆。大坝基础很好，但由于爆破影响或卸荷回弹，把基岩拉裂，可以采用铺设钢筋网处理。二、基础灌浆1.灌浆定义、作用和目的：1)灌浆定义：事先布置一些钻孔或预埋灌浆管，利用灌浆机把某一种浆液施加一定压力灌到基础裂隙或砼裂缝里面，使基岩裂隙或砼裂缝胶结成坚固密实而不透水的整体。这种施工方法叫做灌浆。2)作用和目的：①防渗堵漏,减少坝基渗流量和排水孔联合作用降低坝基扬压力，防止坝体滑动。②加固地基，使大坝砼与基岩结合成一个整体，来提高坝基强度和承载能力，提高大坝整体性。2.灌浆分类：水利工程灌浆，1)从灌浆目的分：①大坝基础帷幕灌浆；②大坝基础固结灌浆；③坝基接触灌浆；④隧洞回填灌浆；⑤隧洞固结灌浆；⑥砼坝体接缝灌浆。其中①②③2属基础灌浆；④⑤属隧洞灌浆；⑥属建筑物灌浆。2)从灌浆材料分：①水泥灌浆；②水泥粘土或纯粘土灌浆；③沥青灌浆；④化学灌浆。①其中水泥灌浆在国内运用较普遍。水泥灌浆优点很多，灌浆效果可靠，结石强度高，设备工艺简单，成本相对较低。但水泥灌浆也存在一定缺点，由于水泥是一种脆性颗粒状材料，在水中很不稳定，灌浆过程易积聚沉淀，水泥灌浆又有一种局限性，当基岩裂隙宽度小于0.1mm时，可灌性较差，浆液很难进入。水泥灌浆应用条件：a.裂隙宽度＞0.1mm；b.地下水流速＜600m/昼夜；c.地下水对水泥无危害。②水泥粘土灌浆：成本最低，但是结石强度不高。一般多用于软基处理，例如土基、砂基或砂砾石地基。软基灌浆60年代在国内搞了几个工程，效果不理想，后来软基处理就不再采用灌浆方法，采用防渗墙代替灌浆。③沥青灌浆：一般多用于渗流流速很大的地方，沥青灌浆缺点很多，特别是热沥青灌浆、设备较复杂，国内一般不采用。④化学灌浆：灌浆材料种类很多，造价昂贵。各种化学材料都有些毒性，特别是丙烯酰胺类毒性很大，对环境有污染。70年代日本已禁止使用。我国一般情况也不采用，除非小于0.5mm的的发丝状的裂隙，水泥浆液灌不进去的岩层又是重要工程，采用化学灌浆。三峡二期工程左厂和泄洪坝段，有些部位孔口段出现压水大，水泥浆液又灌不进去，采用了化学灌浆处理，采用的是丙烯酸盐。灌浆效果不错，检查孔压水几乎接近零。从录相看，细微裂隙内都充满了丙烯酸盐浆液。国内外专家都看了录相很满意。化学材料浆液特点，化灌浆液属真溶液，水能进入，化灌浆液都能进入，而水泥浆液属颗粒状溶液，颗粒直径大于裂隙宽度，水泥浆液灌不进。化学浆液一般用来水工建筑物缺陷修补或砼裂缝补强。三、帷幕灌浆定义：在坝基内，平行于坝轴线，多在坝基上游处布置一排或数排钻孔，用灌浆方法把浆液灌入到基岩裂隙中去，形成一道幕体，将上游或下游水切断，主要作用是防渗故称防渗帷幕灌浆。3作用：①截断基础渗流，减少地基渗流量；②降低坝基扬压力。根据实践经验，一般情况下，防渗帷幕能使扬压力降低到0.5倍水头，如果结合良好的排水措施可使扬压力降低到0.2~0.3倍水头，有时会更小。③防止集中渗流，避免在基础中发生冲刷、管涌，保证坝基渗透稳定和大坝安全。特点：钻孔较深，钻孔呈线形排列，一般是单孔灌浆，压力较大。四、固结灌浆定义：为改善岩石条件，减少坝基岩石开挖深度，在基础岩石表层大面积布置一些钻孔，用灌浆方法把浆液灌入到表层基岩裂隙中去，这种施工方法称为固结灌浆。作用：①改善岩石力学性能，提高岩石弹性模量和岩石的承载能力；②提高岩石的密实度，增进岩石的均一性，减少岩石变形和不均匀沉陷。也可起到浅层基岩防渗作用。特点：孔浅、孔多、钻孔呈面状分布。当岩石裂隙中充填有粘土等杂质时，有时需要划分孔组进行群孔冲洗，群孔灌浆。固结灌浆和帷幕灌浆的区别：固结灌浆：孔浅、孔多、呈面状分布、灌浆压力较小，可以群孔灌浆。主要作用是提高岩石力学性能和承载能力，增进岩石均一性，减少基岩变形和不均匀沉陷。帷幕灌浆：孔深、呈浅形分布、灌浆压力相对较大，全部是单孔冲洗、单孔灌浆。主要作用是防渗，形成幕体，截止上、下游水。灌浆方法相同，都是分段灌浆。五、接触灌浆定义：在岩石基础上修建的重力坝，在坝体砼与基岩接触面所进行的灌浆，以及在两岸陡峭的岩壁与砼接触面所进行的灌浆都称为接触灌浆。目的：加强坝体砼与山体基岩之间的紧密结合，加强基础的整体性。提高岩体的抗滑稳定，增进山体岩石固结和防渗性能。六、坝体接缝灌浆定义：砼坝，坝段与坝段之间，或坝块与坝块之间采用灌浆方法进行处理，这种处理措施称为接缝灌浆。4目的：通过灌浆把砼坝的坝段或坝块连接成一个整体。一般情况，重力坝灌纵缝，拱坝灌横缝。三峡工程坝很高，工程很重要，所以纵、横缝全部灌浆。接缝灌浆管路是由进回浆管的支管和干管、出浆盒、排气槽和排气管组成，周围用止浆片隔开，形成灌浆区。见图。接缝灌浆是分区进行的。接缝灌浆施工顺序是：①按高程应自下而上分层进行；②拱坝横缝灌浆应从大坝中部向两岸推进；重力坝纵缝灌浆应从下游向上游推进，或先灌上游第一道纵缝后，再从下游向上游顺次灌浆。当即有横缝又有纵缝灌浆时，施工顺序一般先灌横缝，后灌纵缝。三峡二期工程属此类，本人未搞此项工作，不清楚。③处于陡坡基岩上的坝段，施工顺序可另行规定。三峡二期工程尚未遇到，河谷型电站大坝可能会建在陡坡上，河床宽阔形电站，像三峡河床很宽，不会遇到这种情况。七、灌前冲洗分孔壁冲洗和裂隙冲洗二种。孔壁冲洗目的：将残存在孔底和粘附在孔壁上的岩粉冲出孔外，使浆液和孔壁岩石胶结得更好同时防止堵塞裂隙的进口，影响灌入浆液，冲洗方法可以采用风吹，高压水冲洗或者风水轮换冲洗，直至回水澄清10min后结束，孔底岩粉淤积厚度不大于20cm。裂隙冲洗目的：浆裂隙内的岩粉碎硝等充填物冲出孔外，或推到灌浆范围以外。裂隙冲冼干净后有利浆液流进裂隙并与裂隙接触面胶结坚固，起到防渗和固结作用。固结灌浆可以采用单孔冲洗或群孔冲洗。帷幕灌浆一般是单孔冲洗。如果有串通也可以群孔冲洗。采用群孔冲洗，固结孔不能超过5个，帷幕不能超过3个。裂隙冲洗方洗：最好下入灌浆管至孔底，冲洗效果好。①高压冲洗：冲洗时尽可能升高压力，使整个冲洗过程中在大的压力下进行，以便将裂隙中的充填物向远处推移或压实。但要控制压力，防止岩层抬动。冲洗压力可为灌浆压力80%，如果冲洗压力大于1Mpa，就用1Mpa。②高压脉动冲洗：高低压反复冲洗，形成反向脉冲流将裂隙中的岩粉碎屑带出，5这样一升一降，一压一放，反复冲洗直至回水澄清后延续10min，总的冲洗时间单孔不少于30min，串通孔不少于2小时。帷幕如果采用高压灌浆，除第一段需裂隙冲洗外，其余各段可不进行冲洗。原因：因灌浆压力较大，可以通过大压力将裂隙内的充填物挤密压实。但采用栓塞法灌浆，因压力不很大，必须每一段都裂隙冲洗。八、压水定义：在一定压力下，通过钻孔将水压到岩石裂隙中去，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，这种施工方法称压水。种类：①灌前压水；②灌后压水。灌前压水目的：1)了解岩层渗漏量，使操作人员做到心中有数，根据压水量确定开灌水灰比，准备足够浆液。2)用压水量跟灌浆起始吸浆量进行对比，判断岩层是否吸水不吸浆。一般情况，灌前压水在裂隙冲冼后只需压水30min，不需稳定。灌后压水目的：检查灌浆质量是否满足设计要求。灌后压水要求稳定。新规范压水稳定标准①在稳定压力下，每5min读一次压入流量，连续四次读数，最大值与最小值之差小于最终值的10%；②最大值与最小值之差小于1L/min，可以结束压水。取最终值作为计算值。压水压力，设计有规定的就按设计压力，如果设计未做出规定，一般情况按灌浆压力的80%。压水成果计算：压水成果，国内是用单位吸水率w值表示。w值的含义是：每分钟通过1米的孔深，用1米的水头压力，压入的水量为1升，就称为单位吸水率，用w来表示。单位升/分米米。计算公式：w=Q/L*P，P：为压水压力，计算时要换算成水头。1Kg的压力相当于10m水头。在现场为方便施工，可以直接用这个公式计算。但室内计算成果时，压力必须换算成全压水头，这样计算比较精确。1932年一个叫吕容的法国人建议压水单位吸水率用Lu表示，也就是在1Mpa压力下，1m段长，1分钟压入裂隙的水量为1升称1Lu。单位升/分.米。欧洲、日本等国也都以Lu表示岩石渗透性。这样计算较简便，免得换算全压水头。为与国6际接轨，94新规范也做了规定。计算公式为：q=Q/P*LP为全压力Mpa注意单位换算。1kg=10m水头；1Mpa=10kg压力；w与Lu的关系，1Lu在数值上相当于0.01升/分米.米。压水压力可以采用单点法或者五点法压水。五点法有5个压力阶段，需绘制压力与流量曲线图，较麻烦，不常采用。九、灌浆方法无论是固结，还是帷幕灌浆方法基本相同。灌浆方法：①全孔灌浆；②分段灌浆。①全孔灌浆适用于浅孔（8m以内），固结灌浆一般都是浅孔，三峡二期厂坝工程固结灌浆孔深，基岩有6m和8m，采用的是全孔灌浆。基岩超过10m要分段灌浆。②分段灌浆，又分为自上而下分段，自下而上，及自上而下与自下而上结合。自上而下分段：适用于岩层不太好，比较破碎，裂隙较多，渗透性较大。钻一段，灌一段，采取钻、灌交替。优点：随着段深的增加，可以逐段增加灌浆压力，提高灌浆质量。由于上段已灌，形成了一定压重，下段灌浆时不易产生抬动和冒浆事故。缺点：钻机迁移频繁，每段存在待凝时间，进度受到影响虽存在一些缺点，但能确保灌浆质量，所以国内帷幕灌浆大多采用自上而下方法施工。自下而上分段：适用于大坝基岩完整坚固，岩层倾角不大，裂隙近于水平，裂隙不很发育，渗透性不很大岩层。一次钻到孔底，自下而上分段灌浆。优点：Ⅰ序简化，钻进和灌浆可连续施工，无待凝，节约了施工时间，避免钻机频繁移动，加快了进度。缺点：由于上部尚未进行灌浆，不能施加很大的压力，灌浆效果受到一定影响，灌浆时易产生抬动和冒浆。由于采用综合压水，压水成果准确度相对较低。综合法：自上而下与自下而上相结合，进行灌浆。适用于上部岩层较破碎，下部岩层较完整。上部采用自上而下，下部采用自下而上。具体由设计根据岩层情况确定。十、灌浆方式①循环式灌浆是最常采用的一种方法。凡是采用颗粒状材料作为灌浆浆液，、必须采用循环式灌浆（如：水泥浆、水泥粘土浆）7目的：使浆液在孔内循环流动，不产生沉淀，避免堵塞管路。压力表安装在回浆管上。见图。②纯压式灌浆不常采用。压水或者化学灌浆可以采用。因为化灌浆液属于真溶液，不存在沉淀问题。压力表装在进浆管上。十一、灌浆施工时间1)固结灌浆：一般情况，大坝砼浇至4m以上进行。有了一定压重，可以加大灌浆压力，减少冒浆事故。缺点：灌浆和砼浇筑干扰较大，易打到钢筋、冷却水管、接缝灌浆管路和预埋件，但从确保灌浆质量角度考虑，应该采用砼浇筑一定厚度，再灌浆。也可以安排在基础开挖后，砼浇筑前，进行固结灌浆。可以直接看到基础表面节理裂隙分布情况。缺点：由于无盖重，不能采用大压力，易抬动。冒浆事故较多。三峡二期厂坝固结灌浆，大部分坝段是在砼浇筑后施工的。泄1#、泄2#下块等少量坝段是在找平砼后施工的，串冒现象较严重，导致基岩被拉裂，三峡固结灌浆是利用砼间歇期施工，与砼穿插进行2)帷幕灌浆一般要求在廊道内或平洞内施工优点：①避免砼浇筑和灌浆发生干扰；②大坝在运行期间，帷幕长期使用，一但发生防渗失效或受到冲刷破坏，在廊道内可以进行补灌；③由于有了一定压重，可以加大灌浆压力，有利于保证灌浆质量。帷幕灌浆尽量安排在水库蓄水前完成，水库蓄水后，孔内出现较大的扬压力。增加了施工难度。由于存在地下水。浆液易流失，