水工建筑物地基处理 ——大坝基础（静压）灌浆法  授课对象：水工专业2003级 任课教师：王润英 时间：2006年4月~2006年5月 授课内容 第一节  概述 一、定 义 二、灌浆的目的 三、灌浆分类 四、灌浆材料 五、地基灌浆设计一般程序 六、主要设计内容 授课内容 第二节  帷幕灌浆设计 一、作用 二、帷幕的位置 三、帷幕的形式和深度 四、帷幕的厚度和长度 五、帷幕结构验算  授课内容 第三节 固结灌浆设计 一、作用 二、固结灌浆的范围 三、固结灌浆孔的布设 四、固结灌浆孔的深度 灌浆法——概述——定义 定 义：   灌浆法是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性质。 灌浆法——概述——灌浆目的 目 的： 防渗 堵漏 加固 纠正建筑物偏斜 灌浆法——概述——灌浆目的 灌浆法——概述 灌浆法——概述——灌浆目的 灌浆法——概述——灌浆目的 灌浆法——概述——灌浆目的 灌浆法——概述——灌浆分类 灌浆分类： 按照灌浆的作用来划分：固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆。 按照基础的构成来划分：砂砾石灌浆、岩石灌浆 按照灌浆材料来划分：水泥灌浆、水泥粘土灌浆、化学灌浆。 灌浆法——概述——灌浆分类 按照使用的压力来划分：常压灌浆、高压灌浆。 按照灌浆工艺所依据的理论来划分：渗入性灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆、电动化学灌浆 还有其他不同的分类方法，如常见到的有充填灌浆、裂缝灌浆、应急灌浆、纠偏灌浆、界面灌浆等。 灌浆法——概述——灌浆材料 几种灌浆材料的主要特点 灌浆法——概述——地基灌浆设计一般程序 地基灌浆设计一般遵循以下几个程序： 地质调查 方案选择 灌浆试验 设计和计算 补充和修改设计 灌浆法——概述——地基灌浆设计主要内容 设计内容主要包括下述几方面： 灌浆标准 施工范围 灌浆材料 浆液影响半径 钻孔布置 灌浆压力 灌浆效果评估 灌浆法——概述——地基灌浆设计主要内容 灌浆压力 一般以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏，作为确定地基容许灌浆压力的基本原则。 规范认为容许灌浆压力应通过现场灌浆试验确定；若缺乏试验资料时，用可以用经验公式计算确定（教材P81~82）。 灌浆法——概述——地基灌浆设计主要内容 对于帷幕灌浆，一般多在浇筑一定厚度的坝体混凝土作为盖重后施工，其表层孔段的灌浆压力不宜小于1~1.5倍的帷幕工作水头，底部孔段不宜小于2~3倍工作水头。 对于固结灌浆，若为浅孔，且无盖重时，可采用0.2~0.5MPa；有盖重时,可采用0.3~0.7MPa。在地质条件差或软弱岩层中，可适当降低灌浆压力。 对深孔固结灌浆，可参照帷幕灌浆确定灌浆压力的方法来选择灌浆压力。 灌浆法——概述——地基灌浆设计主要内容 进行灌浆试验时，一般是用逐步提高压力的办法，求得注浆压力与注浆量关系曲线。Pf为容许灌浆压力。也可根据经验查表得到。 灌浆法——帷幕灌浆——作用 帷幕灌浆：在坝基内，平行于坝轴线，并多在其上游处，用灌浆方法将浆液灌入到岩石的裂隙或砂砾石的孔隙中去，形成一道防渗的条带，类似帷幕形状,称为灌浆帷幕。因其主要作用是防渗,故又称防渗帷幕。 帷幕灌浆施工的特点是：钻孔较深，钻孔呈线形排列，多采用单孔灌浆。由于孔深，灌浆压力也较大。 灌浆法——帷幕灌浆——作用 帷幕灌浆的主要目的： 截断基础渗流，保证设计水头，以满足水库及坝工设计的经济效益； 降低基础扬压力，从而使大坝断面可以减小，节省工程量，降低造价，缩短工期； 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。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕位置 1、混凝土重力坝： 尽可能靠近大坝的上游面，一般情况下，多设在距上游坝踵0.06~0.1H0(坝前最大水深)的部位； 还应在帷幕后设置排水系统。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕位置 2、拱坝 在设计拱坝时，上游坝踵常会出现拉应力，在这种情况下，帷幕应设置在压应力区内； 帷幕后应设置排水设施，特别是两岸拱座部位的排水工作应加强。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕位置 3、土坝和堆石坝 灌浆帷幕的位置，应根据防渗体的位置而定，帷幕应与坝内防渗体紧密相连。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的形式和深度 1、帷幕的形式: （1）根据深度分： 接地式帷幕 悬挂式帷幕 （2）根据帷幕厚度分: 均厚式帷幕 阶梯式帷幕 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的形式和深度 2、帷幕的深度 岩基中，一般情况下，帷幕最好能深入基础的相对不透水岩层； 但岩基中坝基帷幕钻孔深度一般不超过100m，因此需要设置较深的帷幕时，常在两岸专门开挖几层平洞，在平洞内进行灌浆，构成上下相互衔接的帷幕； 砂砾石地基中，一般情况下，帷幕深度宜穿过砂砾石层达到基岩，这样可以起到全部封闭渗流通道的作用； 国内一些大坝，帷幕深度一般约为坝高的45%。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的形式和深度 我国《混凝土重力坝设计规范》中提出这样的要求：在防渗帷幕体内，岩层的透水性根据不同坝高应降低到下列单位吸水量w值： 低坝（坝高 30m），w  0.05L/(max.book118.com) 中坝(坝高=30~70m), w 0.01~0.03L/(max.book118.com) 高坝(坝高 70m), w  0.01L/(max.book118.com) 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 1、帷幕的厚度(T) 主要是根据幕体内的允许坡降值来确定的，还应考虑大坝基础的防渗标准和幕体本身的密实性、稳定性。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 帷幕厚度与幕体允许水力坡降的关系 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 砂砾石地基中采用水泥粘土浆灌注帷幕时,J可用3~4； 混凝土重力坝岩基的防渗帷幕，其允许水力坡降值见下表：  灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 2、灌浆孔排数 在致密、坚硬、裂隙少、透水性小的岩基中,设置一排孔组成的帷幕即可; 在岩石破碎、节理裂隙发育、透水性大的地区,常需设置2~3排钻孔组成的较宽的帷幕; 在复杂地质条件下，应考虑设置宽厚的帷幕，帷幕钻孔常为2排或2排以上。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 对于高坝，为了降低坝基扬压力值，或由于某些原因，对基础岩石防渗性能要求很高时，也应考虑较宽的帷幕； 对于砂砾石厚度较浅，一般设置1～2排灌浆孔即可，对基础承受的水头超过25～30m时，设置2～3排灌浆孔。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 3、灌浆孔距 ?灌浆孔距主要决定于地层的渗透性、灌浆压力、灌浆材料等有关因素，一般要通过试验确定。 通常孔距为2～4m。 如果在灌浆施工过程中，发现浆液扩散范围不足，则可采用缩小孔距，加密钻孔的办法来补救。  灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 对岩石灌浆，一般常采用下述方法估算帷幕的厚度： 单排帷幕厚度约为孔距的70~80%； 多排孔的帷幕厚度约为两边边排之间的距离在加上边排孔孔距的70~80%。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的厚度和长度 为了减少绕坝渗流，帷幕往往需要沿坝轴线向两端延伸一定距离，其延伸长度应依据地质条件确定，一般应遵循以下原则： 帷幕延伸至水库正常蓄水位与相对不透水岩层标准范围线在两岸的相交处； 帷幕延伸至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位线相交处。 灌浆法——帷幕灌浆——帷幕的结构验算 根据大坝稳定计算要求、地质勘

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