灌浆基本理论与乌东德固结灌浆课件.pptx
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- 灌浆 基本理论 东德 固结 课件
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1、灌浆基本理论与乌东德固结灌浆方案技术交流 汇报内容灌浆的基本理论与分类乌东德大坝固结灌浆试验成果几个问题的探讨124乌东德大坝固结灌浆方案3p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的定义与起源 通过一定的压力将能凝固的浆液注入结构物和地基的缝隙(裂缝、空隙和孔洞)中,改善被灌体力学性能、防渗性能及满足其它功能的技术。问题:灌浆一定需要钻孔吗?u灌浆的定义 首次灌浆:1802年,法国采用冲击泵灌注黏土和石灰浆维修城市砌筑墙 化学灌浆:1884年,英国在印度建桥时,采用化学材料固砂 水泥灌浆:1938年,英国修建隧道时,采用水泥灌浆加固不良地质体 中国灌浆:1950年后,初步掌握灌浆技术u灌浆技术的起源p
2、 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 固结灌浆提高岩体的整体性和抗变形能力 帷幕灌浆减少渗漏量和降低渗透压力 回填灌浆填充混凝土与围岩(或钢结构)间的空隙和孔洞,以增强 密实性,由于混凝土浇筑施工缺陷或技术能力造成 接触灌浆填充混凝土与围岩(或钢结构)间的空隙,以增强接触面 结合能力,由于混凝土凝固收缩造成 接缝灌浆混凝土坝块之间 问题:孔口封闭灌浆都是帷幕灌浆吗?导流洞堵头施工中需要采取哪些灌浆措施?帷幕灌浆和固结灌浆工艺和参数差别的主要原因是什么?u按功能分类p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 水泥灌浆普通水泥D9580m 湿磨细水泥D9740m,D50=1012m 干磨细水泥Dmax
3、35m,D50=610m 超细水泥Dmax12m,D50=36m 化学灌浆水玻璃防渗堵漏,快速、耐久性差 丙烯酸盐防渗,抗压强度0.5 1MPa(三峡微裂隙)聚氨酯防渗堵漏、加固补强;水溶性、油溶性;耐久性差 环 氧防渗、补强加固(长科院CW,60MPa以上)材料选择:普通水泥裂隙开度0.5mm 细水泥 裂隙开度0.20.5mm 化学材料裂隙开度0.2mm u按材料分类p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 自上而下灌浆:不会饶塞,逐级升压,质量好,但效率低,适用各类岩体 自下而上灌浆:可能饶塞,阻塞困难,但效率高,适用完整岩体 综合分段灌浆:综合两者优缺点,适用地质条件复杂且孔深较大u按钻孔
4、分段分类p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 孔口封闭灌浆 始于乌江渡工程 能高压灌浆 避免孔口段高压劈裂 孔口段以下重复灌浆u按钻孔分段分类p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 孔口封闭灌浆u按钻孔分段分类p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 孔口封闭灌浆u按钻孔分段分类p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 纯压式灌浆特点:灌入孔段内的浆液不再返回优点:管路简单缺点:浆液易沉淀适用:吸浆量大u按浆液循环分类 循环式灌浆特点:部分浆液返回搅拌桶优点:浆液循环流动,有利于灌浆质量缺点:管路相对略复杂适用:通用p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的分类 有盖重灌浆u按盖重条件分类 无盖重灌浆
5、裸岩无盖重 找平混凝土无盖重 挂网喷砼无盖重混凝土有盖重灌浆无盖重灌浆引管有盖重灌浆u灌浆系统简图p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆系统u灌浆系统简图p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆系统机械式阻塞器气囊式阻塞器p 1 灌浆的基本理论与分类抬动观测装置p 1 灌浆的基本理论与分类灌浆的基本理论 固结说观点:灌浆过程分填满和饱和两阶段,多余水在饱和阶段被压力排出推论:灌浆压力应大,浆液浓度应浓u浆液的排水机制关系灌浆体的强度、抗渗性能及灌浆参数的选择,但这一重要的理论问题至今未有定论 沉积说观点:多余水靠重力沉积析水而排出推论:不同水灰比结石质量差别不大,浆液浓度应稀 三要素论观点:地质因素、灌浆压
6、力和“重复灌浆”三要素共同影响推论:裂隙两侧岩体透水性小,接近沉积说,浆液应稀 裂隙两侧岩体透水性大,接近固结说,浆液应浓 高的灌浆压力有助于浆液充分排水和固结p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果存在的问题 坝段偏少,有盖重灌浆与混凝土浇筑矛盾突出(温控、相邻坝段高差)岸坡陡峻(6075),岸坡坝段有盖重固结灌浆与接触灌浆干扰大 岸坡陡峻,有盖重混凝土钻孔量大,且极有可能破坏坝体冷却水管乌东德15个坝段中11个需设接触灌浆构皮滩水电站拱坝浇筑 建基岩体主要为Pt2l3-1灰岩,右岸上部局部为Pt2l3-2白云岩 建基岩体质量优良,级占97%、1级占3%(可研阶段)具备采用无盖重固结灌浆的前提条件
7、工程岩体质量p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果工程名 坝高(m)建基岩性岩体级别固结灌浆方式基本孔排距、孔深构皮滩232.5中厚层灰岩、级无盖重灌浆为主局部采用有盖重或无盖重+有盖重灌浆无盖重部位表层3m为1.25m2.5m、其余部位2.5m2.5m,基本孔深12m18m二滩240左岸正长岩右岸玄武岩级和1级为主无盖重纯压式+表层有盖重引管高压灌浆3m3m基本孔深13m拉西瓦250花岗岩级为主,局部1级一期无盖重灌浆(孔口2 m 以下)和二期埋管法有盖重灌浆法(孔口2 m以上)3m3m基本孔深15m国内部分200m级以上高拱坝固结灌浆设计类似工程经验p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果工程名坝高
8、(m)建基岩性岩体级别固结灌浆方式基本孔排距、孔深小湾292花岗片麻岩及角闪斜长片麻岩级为主,局部级有盖重高压固结灌浆3m3m局部2.5m2.5m基本孔深1520m锦屏305大理岩和砂板岩级为主,局部级河床及11 17 号坝段采用无盖重+浅表层有盖灌浆其它坝段采用无盖重+引管有盖重灌浆3m3m局部2m2m基本孔深1520m 溪洛渡285.5玄武岩级和1级为主l河床坝段采用有盖重l缓坡坝段采用有盖重灌浆、无盖重加引管灌浆、岩体盖重加混凝土盖重灌浆等方式;l陡坡坝段采用无盖重加引管灌浆方式3.0m3.0m局部2.5m2.5m基本孔深1525m国内部分200m级以上高拱坝固结灌浆设计(续)类似工程经
9、验p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果u国内高拱坝固结灌浆设计特点总结 固结灌浆方式多样化:有盖重、无盖重、无盖重+引管等 浅表岩体固结灌浆与岸坡坝段接触灌浆结合 孔排距以2.5m3m为主,无盖重灌浆时加密 孔深一般为坝高的1/101/20 质量控制标准同时采用岩体声波和压水试验类似工程经验p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果2013年灌浆试验成果右岸10-1隧道底板,模拟1级岩体全孔裸岩无盖重+浅表层引管灌浆左岸9-1隧道下游侧墙,模拟级岩体裸岩无盖重灌浆级岩体裸岩无盖重灌浆是基本可行的,效果较好,孔排距2.5m2.5m1级岩体2.5m2.5m裸岩无盖重+引管灌浆不能满足设计要求,仍需加密孔排距
10、试验结果满足了大坝招标需要,明确了灌浆方法与工艺p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果2013年灌浆试验成果 受制于场地条件,试验均在洞室中进行,与坝基原位相似性较差 钻孔倾角与岩层夹角与实际存在偏差(试验左大右小,坝基左小右大)级岩体裂隙封闭效果过好(试验时层面充当裂隙封闭面)层面不足之处p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果拱间槽固结灌浆试验目的 进一步原位验证裸岩无盖重固结灌浆的可行性 研究裸岩裂隙封闭材料及工艺(关键)研究左岸陡倾岩体斜孔灌浆效果 探索孔排距优化的可能性横河向陡倾裂隙(层面)顺河向中、陡倾角裂隙左岸建基面灌浆孔(垂直建基面)灌浆孔(向下游倾30)左岸建基面l 左岸有两组裂隙相对
11、发育(一组倾坡外,一组为层面裂隙)坝体坝体坝体p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果试验研究技术路线及总体进展p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果左岸A区(级岩体)试验场地u左岸A区(级岩体)位于1坝段EL.910mEL.935mPt2l3-1厚层及中厚层灰岩级岩体为主,上游侧发育ZTf1结构面试验时长观孔已卸荷稳定左岸A区u试验组织长江设计院 提出试验方案,全程跟踪指导长江科学院负责裂隙封闭材料室内外试验葛洲坝施工局负责现场实施西北咨询负责现场监理p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果试验方案 孔排距A1区A2区A3区A4区A1区A2区平切图 A1、A2区:表层3m为2.5m1.25m,3m 13m为
12、2.5m2.5m A3、A4区:表层3m为3m1.5m,3m 13m为3m3m 孔向 A1、A3区垂直建基面布孔(与岩层夹角08)A2、A4区向下游倾斜30布孔(与岩层夹角3649)u试验分区p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果试验方案、序灌浆孔共28个,孔深3m,孔排距2.5m2.5m,矩形布置、序灌浆孔35个,孔深13m(比招标浅2m),深部孔排距2.5m2.5m,浅部3m结合、序孔加密至2.5m1.25m 抬动观测孔1个,物探测试孔共5个(单孔声波、跨孔声波、钻孔变形模量)、序灌后4个检查孔(孔深3m),、序灌后4个检查孔(孔深13m)A1区孔位布置u典型布置p 2 乌东德大坝固结灌浆试验
13、成果左岸A区(级岩体)试验步骤 浅层3m(、序孔)压水灌浆、序灌后检查 全孔13m(、序孔)压水灌浆、序灌后检查建基面清理建基面裂隙素描灌前裂隙封闭预压水检查漏水?表层基岩灌浆及检查全孔基岩灌浆及检查结束是否p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果试验主要技术要求 水灰比:3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1等5个比级,3:1开灌 灌浆方法:一般自上而下灌浆,部分孔自下而上灌浆(对比)灌浆段长:3m、5m、5m 灌浆压力:第1段0.71.0MPa,孔底段2.02.5MPa 压水检查合格标准:q3Lu 声波测试暂定合格标准(单孔为主,跨孔为辅)单孔声波03m平均值Vp5250m/s小于475
14、0m/s的不超过10%,且不集中3m孔底平均值Vp5500m/s小于5000m/s的不超过10%,且不集中跨孔声波03m平均值Vp5000m/s小于4500m/s的不超过10%,且不集中3m孔底平均值Vp5250m/s小于4750m/s的不超过10%,且不集中试验验证p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果u裂隙封闭材料初选 初选快硬水泥和环氧胶泥两种材料,进行现场试验对比试验成果l固化时间l强度l与岩石粘接性l抗渗性能l现场环境适应性l速凝,操作性好l承受灌浆压力作用l与岩体粘接良好l抗渗性好l适应潮湿、高低温环境性能要求砂浆抗渗仪砂浆试件封闭裂隙抗渗试验p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果u快硬水
15、泥固化快,可操作时间短u环氧胶泥立面施工性能好,操作时间长项目快硬水泥环氧胶泥流动性/批刮厚度流动度56mm立面厚20mm可操作时间(min)451015固化时间(min)8104560试验成果u裂隙封闭材料室内试验成果固化时间p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果试验成果封闭厚度/mm裂缝宽度/mm0.5125快硬水泥50.40.40.30.2100.50.60.40.4200.90.80.60.5环氧胶泥50.60.40.20.280.90.90.60.5101.00.90.80.6不同封闭方案的抗渗压力(1d,MPa)快硬水泥和环氧胶泥抗渗性能都较好,但环氧胶泥更佳u裂隙封闭材料室内试验成果
16、抗渗性能p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果封闭材料养护时间劈裂抗拉强度/MPa抗压强度/MPa抗折强度/MPa快硬水泥1d0.7212.641.453d1.1422.282.3714d1.7635.083.4128d2.1843.214.28环氧胶泥1d6.2133.145.243d8.8847.507.4114d11.0759.189.2328d11.6962.329.86u裂隙封闭材料室内试验成果 快硬水泥和环氧胶泥早期强度都较好,但环氧胶泥更佳试验成果力学性能p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果灌前裂隙封闭分区 裂隙处理原则:主要针对张开裂隙、溶蚀裂隙及软弱破碎物充填裂隙 封闭材料分区:A
17、1、A4区,环氧胶泥 A2、A3区,快硬水泥张开裂隙溶蚀裂隙A1区A2区A3区A4区u表面裂隙封闭效果分析试验成果p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果u裂隙封闭施工工艺清理缝面、凿除缝内夹渣 高压水冲洗批刮封闭材料待凝预压水,发现外漏及时封堵正常压水灌浆试验成果p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果典型裂隙封闭效果环氧胶泥封闭后 使用两种裂隙封闭材料的部位,均未发现击穿封闭材料的现象 未封闭的少量裂隙有外漏,采用快硬水泥封堵,能灌浆至正常结束 环氧胶泥和快硬水泥裂隙封闭均较好环氧胶泥封闭前试验成果u表面裂隙封闭效果分析快硬水泥封闭后p 2 乌东德大坝固结灌浆试验成果灌浆过程中外漏情况 环氧胶泥 材料
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