第二章水利工程地基处理课件.ppt

1、2022年12月16日星期五第二章水利工程地基处第二章水利工程地基处理理第二章 水利工程地基处理n1 概概 述述n2 岩基处理方法岩基处理方法n3 混凝土防渗墙混凝土防渗墙n4 旋喷灌浆旋喷灌浆几个基本概念几个基本概念一、一、地基：地基：指承托建筑物指承托建筑物基础基础的这一部分很小的的这一部分很小的场地场地。建筑物地基面临的问题：建筑物地基面临的问题：(1)强度和稳定性强度和稳定性：承载力、整体稳定：承载力、整体稳定(2)变形变形：大变形、差异沉降：大变形、差异沉降(3)渗漏渗漏：渗透破坏：渗透破坏(4)液化液化：抗震：抗震引言、地基处理的重要性1964年日本新泻地震，砂土液化造成房屋倒塌或

2、倾斜 二、基础(Foundation，Footing)：1、概念：指建筑物向地基传递荷载的下部结构。、概念：指建筑物向地基传递荷载的下部结构。2、作用及荷载传递：、作用及荷载传递：具有承上启下作用具有承上启下作用 上部荷载上部荷载-基础基础-地基土。地基土。地基与基础关系示意图三、地基处理：概念：概念：为提高地基的承载、抗渗能力，防止过量为提高地基的承载、抗渗能力，防止过量或不均匀沉陷，以及为了处理地基的缺陷而采取的加或不均匀沉陷，以及为了处理地基的缺陷而采取的加固、改进措施。固、改进措施。水工建筑物的地基处理目的主要是加固和防渗。水工建筑物的地基处理目的主要是加固和防渗。为提高地基承载力，改

3、善其变形性质或渗透性质为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。而采取的人工处理地基的方法。1 概 述水工建筑物的基础有两类：水工建筑物的基础有两类：岩基和软基岩基和软基，其中软基包，其中软基包括土基与砂砾石地基。括土基与砂砾石地基。软弱地基软弱地基，据其含水量和某些土力学特性指标，可划，据其含水量和某些土力学特性指标，可划分为一般软土地基和超软土地基，软土和超软土地基分为一般软土地基和超软土地基，软土和超软土地基的处理，可大致根据软土层的埋置深度，采用表层或的处理，可大致根据软土层的埋置深度，采用表层或深层的处理方法。深层的处理方法。1 概 述水工建筑物对地基基础

4、的要求：水工建筑物对地基基础的要求：具有足够的具有足够的强度强度，能够承担上部结构传递的应力。，能够承担上部结构传递的应力。具有足够的具有足够的整体性和均一性整体性和均一性，能够防止基础的滑动，能够防止基础的滑动和不均匀沉陷和不均匀沉陷具有足够的具有足够的抗渗性抗渗性，以免发生严重的渗漏和渗透破，以免发生严重的渗漏和渗透破坏。坏。具有足够的具有足够的耐久性耐久性，以防在地下水长期作用下发生，以防在地下水长期作用下发生侵蚀破坏。侵蚀破坏。1.1地基处理的目的 地基处理措施包括5个方面的内容：改善剪切、压缩、透水、动力特性，以及改善特殊土的不良特性。根据建筑物地基条件，地基处理的目的大体可归纳为以

5、下几个方而：提高地基的承载能力，改善其变形特性。改善地基的剪切特性，防止剪切破坏，减少剪切变形。改善地基的压缩特性，减少不均匀沉降。减少地基的透水特性，降低扬压力和地下水位，提高地基的稳定性改善地基的动力特性，防止液化。防止地下洞室固岩坍塌和边坡危岩、陡坡滑落。在地基中置入人工基础建筑物，使艾与地基共同承受各种荷载。1.2 水利工程地基处理的工程分类 建筑物对地基的要求和地基的地质条件各不相同，建筑物对地基的要求和地基的地质条件各不相同，按处理的方法按处理的方法可分为：可分为：灌浆。有防渗帐幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、回填灌浆及化学灌浆等。灌浆。有防渗帐幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、回填灌浆及化

6、学灌浆等。防渗墙。有钢筋混凝土防渗墙、素混凝土防渗墙、黏土混凝土防渗墙、固化防渗墙。有钢筋混凝土防渗墙、素混凝土防渗墙、黏土混凝土防渗墙、固化水浆防渗墙和泥浆槽防渗墙等。水浆防渗墙和泥浆槽防渗墙等。桩基。主要有钻孔灌注杜、振冲杜利旋喷桩等。桩基。主要有钻孔灌注杜、振冲杜利旋喷桩等。预应力销固。主要有建筑物地基锚固、挡土边墙锨固及向边被山体锚因等。预应力销固。主要有建筑物地基锚固、挡土边墙锨固及向边被山体锚因等。开控回填。主要有坝基截水槽、防渗竖并、沉箱、混凝土塞利抗滑桩等。开控回填。主要有坝基截水槽、防渗竖并、沉箱、混凝土塞利抗滑桩等。各种地基处理方法及其适用条件如表各种地基处理方法及其适用条

7、件如表2l所列。所列。表2-l 地基处理方法及适用条件续表2-11.3 地基处理工程的施工特点 地基处理工程属于地下隐蔽工程。施工前必须地基处理工程属于地下隐蔽工程。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。要时应进行补充。施工质量要求高。水工建筑物地基处埋关系到施工质量要求高。水工建筑物地基处埋关系到工程的安危，发生事故难以补救。工程的安危，发生事故难以补救。工程技术复杂，施工难度大。工程技术复杂，施工难度大。工艺要求严格，施工连续性要求强。工艺要求严格，施工连续性要求强。工期紧，施了干扰大。工期紧，施了干扰大。1.

8、4.1 地基处理设计前调查研究 主要内容包括以下主要内容包括以下4个方面：个方面：(一一)结构条件结构条件1、建筑物的体形、刚度、受力体系、材料及使用、建筑物的体形、刚度、受力体系、材料及使用2、结构荷载大小、分布、种类、结构荷载大小、分布、种类3、基础类型、布置和埋深、基础类型、布置和埋深4、基底压力、地基承载力、变形允许值、基底压力、地基承载力、变形允许值1.4 设计前调查研究和方案选择(二二)地基条件地基条件1、地形、地质、地层基本状况、地形、地质、地层基本状况2、软弱地层厚度、分布、软弱地层厚度、分布3、持力层位置及状况、持力层位置及状况4、地下水及地基土物理力学参数、地下水及地基土物

9、理力学参数5、根据软弱土层不同及工程设计需要选择合理的地基处理方、根据软弱土层不同及工程设计需要选择合理的地基处理方法法1.4.1 地基处理设计前调查研究(三三)环境条件环境条件1、施工场地周边环境、施工场地周边环境2、施工振动、噪音的影响、施工振动、噪音的影响3、废水、废气、固体垃圾等污染物、废水、废气、固体垃圾等污染物4、减少施工对周边环境的影响、减少施工对周边环境的影响1.4.1 地基处理设计前调查研究(四四)施工条件施工条件1、用地条件、用地条件2、工期、工期3、工程用料、工程用料4、其他：施工机械、质量控制、管理水平、造价等、其他：施工机械、质量控制、管理水平、造价等1.4.1 地基

10、处理设计前调查研究(一一)确定方案前应具备的资料确定方案前应具备的资料1、详勘资料，地下管线、障碍物分布、详勘资料，地下管线、障碍物分布2、地基处理范围、地基处理范围3、类似工程的资料搜集和分析、类似工程的资料搜集和分析1.4.2 地基处理方案确定步骤(二)、确定地基处理方案的步骤1、初拟：搜集上述资料，初选几种地基处理方案2、比选：从预期处理结果、材料来源及消耗、施工机具和进度、对环境影响等，进行技术经济比较，优选方案3、试验：对选定的方案进行现场实体试验，检验设计参数、选择合理施工方法、确定施工效果。本节完本节完1.4.2 地基处理方案确定步骤1.5 地基处理的设计程序对地基的要求对地基的

11、要求地基处理范围、指标地基处理范围、指标天然地基条件天然地基条件地基处理方法原理地基处理方法原理过去的经验过去的经验机械设备材料条件机械设备材料条件提出多个可行性方案提出多个可行性方案技术经济进度环保比较技术经济进度环保比较初步方确定方案初步方确定方案现场小型试验现场小型试验地基处理施工设计地基处理施工设计1、时间：施工结束后一定时间、时间：施工结束后一定时间2、方法：钻孔取样、静力触探、标贯、载荷试验等、方法：钻孔取样、静力触探、标贯、载荷试验等3、判断：承载力、强度、变形等、判断：承载力、强度、变形等本节完本节完1.6 地基处理效果检验1、质量控制、监测以及监理：、质量控制、监测以及监理：

12、施工单位自身、监理单位、第三方单位施工单位自身、监理单位、第三方单位2、观测项目：沉降、位移、应力、应变等、观测项目：沉降、位移、应力、应变等3、观测周期：、观测周期：按照规范，直到稳定按照规范，直到稳定4、观测精度：、观测精度：按照规范按照规范1.7 地基处理的监测和监理.2 岩基处理方法 若岩基处于严重风化或破碎状态，首先考虑若岩基处于严重风化或破碎状态，首先考虑清除至清除至新鲜的岩基新鲜的岩基为止。为止。若风化层或破碎带很厚，无法清除干净时，则考虑若风化层或破碎带很厚，无法清除干净时，则考虑采用采用灌浆的方法灌浆的方法加固岩层和截止渗流。加固岩层和截止渗流。对于对于防渗防渗，有时从结构上

13、进行处理，设，有时从结构上进行处理，设截水墙和排截水墙和排水系统水系统。.2 岩基处理方法灌浆方法是钻孔灌浆灌浆方法是钻孔灌浆，即在地基上钻孔，用压力把，即在地基上钻孔，用压力把浆液通过钻孔压入风化或破碎的岩基内部。待浆液浆液通过钻孔压入风化或破碎的岩基内部。待浆液胶结或固结后，就能达到防渗或加固的目的。胶结或固结后，就能达到防渗或加固的目的。化学灌浆化学灌浆是一种以高分子有机化合物为主体材料的是一种以高分子有机化合物为主体材料的新型灌浆方法。这种浆材呈溶液状态，能灌入新型灌浆方法。这种浆材呈溶液状态，能灌入o1mm以下的微细裂缝，浆液经过一定时间起化以下的微细裂缝，浆液经过一定时间起化学作用

14、，可将裂缝黏合起来或形成凝胶，起到堵水学作用，可将裂缝黏合起来或形成凝胶，起到堵水防渗以及补强的作用。防渗以及补强的作用。.2 岩基处理方法灌浆方法是钻孔灌浆灌浆方法是钻孔灌浆，即在地基上钻孔，用压力把，即在地基上钻孔，用压力把浆液通过钻孔压入风化或破碎的岩基内部。待浆液浆液通过钻孔压入风化或破碎的岩基内部。待浆液胶结或固结后，就能达到防渗或加固的目的。胶结或固结后，就能达到防渗或加固的目的。化学灌浆化学灌浆是一种以高分子有机化合物为主体材料的是一种以高分子有机化合物为主体材料的新型灌浆方法。这种浆材呈溶液状态，能灌入新型灌浆方法。这种浆材呈溶液状态，能灌入o1mm以下的微细裂缝，浆液经过一定

15、时间起化以下的微细裂缝，浆液经过一定时间起化学作用，可将裂缝黏合起来或形成凝胶，起到堵水学作用，可将裂缝黏合起来或形成凝胶，起到堵水防渗以及补强的作用。防渗以及补强的作用。对于破碎岩层或有裂隙的岩体以其对于破碎岩层或有裂隙的岩体以其单位吸水量单位吸水量 (Lmin)来选择灌浆材料。各种灌浆材料的适用范围如表来选择灌浆材料。各种灌浆材料的适用范围如表22所列。所列。.2 岩基处理方法2.1 基岩灌浆的分类水工建筑物的基岩灌浆按其作用可分为：水工建筑物的基岩灌浆按其作用可分为：帐幕灌浆、帐幕灌浆、固结灌浆和接触灌浆固结灌浆和接触灌浆。灌浆技术不仅大量运用于建筑物的基岩处理、而且灌浆技术不仅大量运用

16、于建筑物的基岩处理、而且也是进行水工隧洞围岩固结、衬砌回填、超前支护，也是进行水工隧洞围岩固结、衬砌回填、超前支护，混凝土坝体接缝以及建混凝土坝体接缝以及建(构构)筑物补强、堵漏等的主筑物补强、堵漏等的主要措施。要措施。帷幕灌浆帷幕灌浆:布置在靠近建筑物上游迎水面的基岩内，布置在靠近建筑物上游迎水面的基岩内，形成一道连续的、平行于建筑物轴线的防渗幕墙。形成一道连续的、平行于建筑物轴线的防渗幕墙。其目的是减少基岩的渗流量，降低基岩的渗透压力，其目的是减少基岩的渗流量，降低基岩的渗透压力，保证基础的渗透稳定性。保证基础的渗透稳定性。固结灌浆固结灌浆:目的是提高基岩的整体件与强度，并降低目的是提高基

17、岩的整体件与强度，并降低基础的透水性。基础的透水性。接触灌浆接触灌浆:目的是加强坝体混凝土与坝基或岸肩之间目的是加强坝体混凝土与坝基或岸肩之间的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性。的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性。2.1 基岩灌浆的分类2.2 灌浆的材料岩基灌浆的浆液，一般应该满足如下要求：岩基灌浆的浆液，一般应该满足如下要求：浆液在受灌的岩层中应具省良好的可灌性，即在一浆液在受灌的岩层中应具省良好的可灌性，即在一定的压力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填定的压力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密实。密实。浆液硬化成结石后，应具有良好的防渗性能、必要浆液硬化成结石后，应具有良好的防渗性能、必

18、要的强度和黏结力。的强度和黏结力。为便于施工和增大浆液的扩散范围，浆液应具有良为便于施工和增大浆液的扩散范围，浆液应具有良好的流动性。好的流动性。浆液应具有较好的稳定性，析水率低。浆液应具有较好的稳定性，析水率低。2.3 水泥灌桨的施工基岩灌浆施工中的主要工序包括基岩灌浆施工中的主要工序包括:钻孔钻孔钻孔钻孔(裂隙裂隙)冲洗冲洗压水试验压水试验灌浆灌浆回填风空等工作。回填风空等工作。2.3.1钻孔确保孔位、确保孔位、孔深、孔深、孔向孔向待合设汁要待合设汁要求。求。钻孔的方向钻孔的方向与深度是保证帐与深度是保证帐幕灌浆质量的关幕灌浆质量的关键。键。如果钻孔方向有如果钻孔方向有偏斜，钻孔深度偏斜，

19、钻孔深度达不到要求，则达不到要求，则通过各钻孔所灌通过各钻孔所灌注的浆液，不能注的浆液，不能联成一体将形联成一体将形成成漏水通路漏水通路如图如图21所示。所示。力求孔径均一、孔壁平顺。孔径均一、孔壁平顺，力求孔径均一、孔壁平顺。孔径均一、孔壁平顺，则灌浆栓塞能够卡紧、卡牢，灌浆时不致产生绕塞则灌浆栓塞能够卡紧、卡牢，灌浆时不致产生绕塞返浆。返浆。钻进过程中产生的岩粉细屑教少。钻进过程中钻进过程中产生的岩粉细屑教少。钻进过程中如果产分过多的岩粉细屑容易堵塞孔壁的缝隙，如果产分过多的岩粉细屑容易堵塞孔壁的缝隙，影响灌浆质量，同时也影响工人的作业环境。影响灌浆质量，同时也影响工人的作业环境。2.3.

20、1钻孔2.3.2 钻孔冲洗钻孔后，要进行钻孔及岩石裂隙的冲洗。冲洗工作通钻孔后，要进行钻孔及岩石裂隙的冲洗。冲洗工作通常分为：常分为：钻孔冲洗，钻孔冲洗，即将残存在钻孔底和粘滞在孔壁的岩粉即将残存在钻孔底和粘滞在孔壁的岩粉铁屑等冲洗出来；铁屑等冲洗出来；岩层裂隙冲洗，岩层裂隙冲洗，即将岩层裂隙中的充填物冲洗出孔即将岩层裂隙中的充填物冲洗出孔外，以便浆液进入到腾出的空间，使浆液结石与基岩外，以便浆液进入到腾出的空间，使浆液结石与基岩胶结成整体。在断层、破碎带和细微裂隙等复杂地层胶结成整体。在断层、破碎带和细微裂隙等复杂地层中灌浆，冲洗的质量对灌浆效果影响极大。中灌浆，冲洗的质量对灌浆效果影响极大

21、。2.3.3压水试验 压水试验的原理：在一定的水头压力下，通过钻孔将水压入到孔压水试验的原理：在一定的水头压力下，通过钻孔将水压入到孔壁四周的缝隙中，根据压入的水量和压水的时间，计算出代表岩层渗壁四周的缝隙中，根据压入的水量和压水的时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数。一般可透特性的技术参数。一般可采用透水率采用透水率q来表示岩层的渗透特性来表示岩层的渗透特性。所。所谓透水率：谓透水率：是指在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位压力是指在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位压力作用下所压入的水量。作用下所压入的水量。用下式计算：用下式计算：式中式中 q地层透水率，地层透水率，Lu（吕

22、容）；（吕容）；Q单位时间内试验段的注水总量，单位时间内试验段的注水总量，L/min P作用于试验段内的全压力，作用于试验段内的全压力，MPa L压水试验段的长度，压水试验段的长度，m2.3.4 灌浆的方法与工艺 (1)钻孔灌浆的次序钻孔灌浆的次序 基岩的钻孔与灌浆应遵循分序加密的原则进行。基岩的钻孔与灌浆应遵循分序加密的原则进行。一方面可以提高浆液结石的密实性；另一方面，通过一方面可以提高浆液结石的密实性；另一方面，通过后灌序孔透水率和单位吸浆量的分析，可推断先灌序后灌序孔透水率和单位吸浆量的分析，可推断先灌序孔的灌浆效果，同时还有利于减少相邻孔串浆现象。孔的灌浆效果，同时还有利于减少相邻孔

23、串浆现象。2.3.4 灌浆的方法与工艺 (2)注浆方式：注浆方式：按照灌浆时浆液灌注和流动的特点、灌浆方式有纯压按照灌浆时浆液灌注和流动的特点、灌浆方式有纯压式和循环式两种。对于帷幕灌浆应优先采用循环式。如图式和循环式两种。对于帷幕灌浆应优先采用循环式。如图22所示。所示。(3)钻灌方法钻灌方法 按照同一钻孔内的钻灌顺序，有按照同一钻孔内的钻灌顺序，有全孔一次钻灌全孔一次钻灌和和全孔全孔分段钻灌分段钻灌两种方法。两种方法。全孔一次钻灌全孔一次钻灌是将灌浆孔一次钻到全深，并沿全孔进行是将灌浆孔一次钻到全深，并沿全孔进行灌浆。这种方法施工简便多用于孔深不超过灌浆。这种方法施工简便多用于孔深不超过6

24、m，地，地质条件良好，基岩比较完整的情况。质条件良好，基岩比较完整的情况。全孔分段钻灌全孔分段钻灌又分为：自上而下法、自下而上法、综合又分为：自上而下法、自下而上法、综合灌浆法及孔口封闭法等。灌浆法及孔口封闭法等。2.3.4 灌浆的方法与工艺(4)灌浆压力 灌浆压力通常是指作用在灌浆段中部的压力，可由下式来确定：灌浆压力通常是指作用在灌浆段中部的压力，可由下式来确定：式中式中 灌浆压力，灌浆压力，MPa 灌浆管路中压力表的指示压力，灌浆管路中压力表的指示压力，MPa 计入地下水水位影响以后的浆液自重压力，浆液的密度按计入地下水水位影响以后的浆液自重压力，浆液的密度按 最大值计算，最大值计算，M

25、pa 浆液在管路中流动时的压力损失，浆液在管路中流动时的压力损失，MPa2.3.4 灌浆的方法与工艺(5)灌浆压力的控制 在灌浆过程中，合理地控制灌浆压力和浆液稠度是在灌浆过程中，合理地控制灌浆压力和浆液稠度是提高灌浆质量的重要保证。灌浆过程中灌浆压力的提高灌浆质量的重要保证。灌浆过程中灌浆压力的控制基本上有两种类型：控制基本上有两种类型：一次升压法一次升压法分级升压法。分级升压法。2.3.4 灌浆的方法与工艺 灌浆过程中，必须根据灌浆压力或吸浆率的变化灌浆过程中，必须根据灌浆压力或吸浆率的变化情况，适时调整浆液的稠度使岩层的大小缝隙既情况，适时调整浆液的稠度使岩层的大小缝隙既能灌饱，又不浪费

26、。能灌饱，又不浪费。浆液稠度的变换按先稀后浓的原则控制，这是由浆液稠度的变换按先稀后浓的原则控制，这是由于稀浆的流动性较好，宛细裂隙都能进浆，使细小于稀浆的流动性较好，宛细裂隙都能进浆，使细小裂隙先灌饱，而后随着浆液稠度逐渐变浓其他较裂隙先灌饱，而后随着浆液稠度逐渐变浓其他较宽的裂隙也能逐步得到良好的充填。宽的裂隙也能逐步得到良好的充填。(6)浆液稠度的控制浆液稠度的控制2.3.4 灌浆的方法与工艺(7)灌浆的约束条件与封孔 灌浆的结束条件，一般用两个指标来控制：灌浆的结束条件，一般用两个指标来控制：残余吸浆量：又称最终吸浆量，即灌到最后的限定吸残余吸浆量：又称最终吸浆量，即灌到最后的限定吸浆

27、量；浆量；闭浆时间：即在残余吸浆量不变的情况下保持设计规闭浆时间：即在残余吸浆量不变的情况下保持设计规定压力的延续时间。定压力的延续时间。封孔：封孔：灌浆结束以后，应随即将程浆孔清理干净。对灌浆结束以后，应随即将程浆孔清理干净。对于帷幕灌浆孔，宜采用浓浆灌浆法填实再用水泥砂浆于帷幕灌浆孔，宜采用浓浆灌浆法填实再用水泥砂浆封孔。封孔。2.3.4 灌浆的方法与工艺2.3.5 灌浆的质量检查 基岩灌浆属于隐蔽性工程，必须加强灌浆质量的控制基岩灌浆属于隐蔽性工程，必须加强灌浆质量的控制与检查，常用检查的方法有：与检查，常用检查的方法有：在已灌地区钻设检查孔，通过压水试验和浆液注入在已灌地区钻设检查孔，

28、通过压水试验和浆液注入率试验进行检查；率试验进行检查；通过检查孔，钻取岩芯进行检查，或进行钻孔照相通过检查孔，钻取岩芯进行检查，或进行钻孔照相和孔内电视，观察孔壁的灌浆质量；和孔内电视，观察孔壁的灌浆质量；开挖平洞、坚井或钻设大口径钻孔，检查人员直接开挖平洞、坚井或钻设大口径钻孔，检查人员直接进去观察检查，并在转中进行抗剪强度、弹性模量进去观察检查，并在转中进行抗剪强度、弹性模量等方面的试验；等方面的试验；利用地球物理勘探技术，测定基岩的弹性模量、弹利用地球物理勘探技术，测定基岩的弹性模量、弹性波速等，对比这些参数在灌浆前后的变化，借以性波速等，对比这些参数在灌浆前后的变化，借以判断灌浆的质量

29、和效果。判断灌浆的质量和效果。2.4 化学灌浆 化学灌浆：化学灌浆：是在水泥灌浆基础上发展起来的新型灌浆方是在水泥灌浆基础上发展起来的新型灌浆方法。它是将有机高分子材料配制成的浆液潜入地基或建筑法。它是将有机高分子材料配制成的浆液潜入地基或建筑物的裂缝中经胶凝固化后，达到防渗、堵漏、补强、加固物的裂缝中经胶凝固化后，达到防渗、堵漏、补强、加固的目的。的目的。主要用于主要用于：裂隙与空隙细小裂隙与空隙细小(o1mm以下以下)颗粒材料不颗粒材料不能灌入；对基础的防渗或强度有较高要求；渗透水流的速能灌入；对基础的防渗或强度有较高要求；渗透水流的速度较大，其他灌浆材料不能封堵等情况。度较大，其他灌浆材

30、料不能封堵等情况。2.4.1化学灌浆的特性化学浆液的黏度低，有的接近于水，有的比水还小。化学浆液的黏度低，有的接近于水，有的比水还小。化学浆液的聚合时间可以比较准确地控制，从几秒到化学浆液的聚合时间可以比较准确地控制，从几秒到几十分钟，有利于机动灵活地进行施工控制。几十分钟，有利于机动灵活地进行施工控制。化学浆液聚合后的聚合体，渗透系数很小，一般化学浆液聚合后的聚合体，渗透系数很小，一般为为 ，防渗效果好。，防渗效果好。有些化学浆液聚合体本身的强度及黏结强度比较高，有些化学浆液聚合体本身的强度及黏结强度比较高，可承受高水头。可承受高水头。化学灌浆材料聚合体的稳定性和耐久性均较好，能抗化学灌浆材

31、料聚合体的稳定性和耐久性均较好，能抗酸、碱及微生物的侵蚀。酸、碱及微生物的侵蚀。化学灌浆材料都有一定毒性在配制、施工过程中要化学灌浆材料都有一定毒性在配制、施工过程中要十分注意防护并切实防止对环境的污染。十分注意防护并切实防止对环境的污染。2.4.2 化学灌浆的施工由于化学材料配制的浆液为真溶液，不存在粒状灌由于化学材料配制的浆液为真溶液，不存在粒状灌浆材料所存在的沉淀问题，故化学灌浆都采用纯压浆材料所存在的沉淀问题，故化学灌浆都采用纯压式灌浆。式灌浆。化学灌浆的钻孔和清洗工艺及技术要求，与水泥灌化学灌浆的钻孔和清洗工艺及技术要求，与水泥灌浆基本相同，也遵循分序加密的原则进行钻孔灌浆。浆基本相

32、同，也遵循分序加密的原则进行钻孔灌浆。化学灌浆的方法，按浆液的混合方式区分，有单液化学灌浆的方法，按浆液的混合方式区分，有单液法灌浆和双液法灌浆。法灌浆和双液法灌浆。3 混凝土防渗墙3 混凝土防渗墙 定义：定义：利用钻孔、挖槽机械，在松散透水地基或坝利用钻孔、挖槽机械，在松散透水地基或坝(堰堰)体中以泥浆固壁，挖掘槽形孔或连锁桩柱孔，在体中以泥浆固壁，挖掘槽形孔或连锁桩柱孔，在槽槽(孔孔)内浇筑混凝土，或回填其他防渗材料筑成的具内浇筑混凝土，或回填其他防渗材料筑成的具有防渗等功能的地下连续墙。有防渗等功能的地下连续墙。混凝土防渗墙有专用的施工技术规范，尚无专用的设混凝土防渗墙有专用的施工技术规

33、范，尚无专用的设计规范。计规范。3.1 防渗墙的分类水工混凝土防渗墙的类型可按墙体结构形式、墙体材料、布置方式和成槽方法分类。(1)按墙体结构形式分：可分为桩柱型防渗墙、槽孔型防渗墙和混合型防渗墙三类（见图）。槽孔防渗墙使用更为广泛。3.1 防渗墙的分类(2)按墙体材料分：主要有普通混凝土防渗墙、钢筋混凝土防渗墙、粘土混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙和灰浆防渗墙。(3)按布置方式分：可分为嵌固式防渗墙、悬挂式防渗墙和组合式防渗墙。(4)按成槽方法分：主要有钻挖成槽防渗墙、铣切成槽防渗墙、射水成槽防渗墙和锯槽防渗墙。3.1 防渗墙的分类及其适用条件3.2 防渗墙的作用与结构特点作用：作用：防渗墙是

34、一种防渗结构，可用来解决防渗墙是一种防渗结构，可用来解决防渗、防渗、防冲、加固、承重及地下截流等防冲、加固、承重及地下截流等工程问题工程问题 构造：构造：类型：槽孔型防渗墙类型：槽孔型防渗墙 和和 桩柱型防渗墙桩柱型防渗墙对于高水头的坝体或重要的围堰，有时设置两道以上对于高水头的坝体或重要的围堰，有时设置两道以上防渗墙，共同作用，按一定比例分担水头防渗墙，共同作用，按一定比例分担水头厚度：由防渗要求、抗渗耐久性、墙体的应力与强度厚度：由防渗要求、抗渗耐久性、墙体的应力与强度及施工设备等因素确定及施工设备等因素确定立面布置立面布置封闭式封闭式：墙体插入到基岩或相对不透水层一定深度，：墙体插入到基

35、岩或相对不透水层一定深度，以实现全面截断渗流的目的以实现全面截断渗流的目的悬挂式悬挂式：墙体只深入地层一定深度，仅能加长渗径，：墙体只深入地层一定深度，仅能加长渗径，无法完全封闭渗流无法完全封闭渗流封闭式 Enclosed impervious wall 悬挂式 suspended seepage controlling wall 3.3 我国混凝土防渗墙的发展 1958年湖北省明山水库创造了预制连锁管柱桩防渗墙。同年在山东省青岛月子口水库用这种办法在砂砾石地基中首次建成了深20m、有效厚度43cm的桩柱式混凝土防渗墙。1959年在北京市密云水库砂砾石地基中创造出一套用钻劈法建造深44m、厚8

36、0的槽孔型混凝土防渗墙的新方法，取得了巨大成功。1967年，四川省大渡河上的龚嘴水电站，首次将防渗墙用作大型土石围堰的防渗设施。这一工程的顺利建成为我国水电施工找到了一种多快好省的围堰防渗结构。1974年建成的广西壮族自治区百色澄碧河水库大坝防渗墙，为首次用于病险土石坝处理的防渗墙。1981年葛洲坝水利枢纽大江围堰防渗墙施工首次引进了日本液压导板抓斗挖槽机，首次进行了用拔管法施工防渗墙接头的试验。四川省铜街子水电站左深槽承重防渗墙和围堰固化灰浆防渗墙于1986年建成。1989年建成了由44个“工”字形断面单元墙段组成的河北省岳城水库溢洪道出口防冲墙。1990年建成了福建省水口水电站主围堰防渗墙

37、为我国首次应用塑性混凝土，取得良好效果。另一个进步是在部分地段首次应用了两钻一抓法建造防渗墙。1992年建成的四川省宝珠寺水电站左岸下游护坡防冲墙，墙厚1.4m，是我国目前厚度最大的防渗墙。1998年建成的小浪底主坝防渗墙是迄今为止我国最深的且墙体材料强度最高（墙体混凝土设计强度35MPa）的混凝土防渗墙。1998年长江三峡工程一、二期围堰防渗墙共计129460m2，是我国已建防渗墙工程中规模最大、综合难度最大的。该工程引进了德国BC-30型液压铣槽机和各种抓斗、钻机配合国产设备相配合，确保在一个枯水期完成任务。2010年8月西藏旁多水电站坝基混凝土防渗墙创造了世界最深（208m）记录。混凝土

38、防渗墙的展望混凝土防渗墙向着以下几个方面发展：(1)防渗墙墙体材料将更多地采用高强混凝土(一般28d抗压强度大于25MPa)和低强度低弹模高抗渗混凝土。(2)尽管目前防渗墙的施工能力对墙厚和墙深有一定的限制，但随着现代技术的发展，防渗墙的规模将越来越大，墙深和墙厚将更大。3.4 防渗墙的施工工艺不同型式的防渗墙的施工程序不尽相同。不同型式的防渗墙的施工程序不尽相同。槽孔型混凝土防渗墙的主要施工程序如下槽孔型混凝土防渗墙的主要施工程序如下图所示。图所示。水电及交通准备水电及交通准备场地平整加固场地平整加固构筑导墙与施工平台构筑导墙与施工平台安装挖槽机械安装挖槽机械一期槽孔建造一期槽孔建造终孔验收

39、终孔验收清孔换浆清孔换浆清孔验收清孔验收拔出接头管或钻凿接头孔拔出接头管或钻凿接头孔二期槽孔施工二期槽孔施工浇筑混凝土浇筑混凝土混凝土搅拌运输混凝土搅拌运输安设混凝土搅拌运输系统安设混凝土搅拌运输系统储备水泥砂石储备水泥砂石下设接头管、钢筋笼、观测下设接头管、钢筋笼、观测仪器、灌浆管、浇筑导管等仪器、灌浆管、浇筑导管等观测仪器装备准备观测仪器装备准备钢筋笼加工钢筋笼加工钢筋场平整钢筋场平整泥浆回收净化泥浆回收净化废浆渣土排弃废浆渣土排弃清孔泥浆清孔泥浆造孔泥浆造孔泥浆制制 浆浆安设泥浆系统安设泥浆系统 槽孔型混凝土防渗墙的施工程序图槽孔型混凝土防渗墙的施工程序图按其抗压强度和弹性模量，一般可分

40、为刚性材料和柔性材按其抗压强度和弹性模量，一般可分为刚性材料和柔性材料。料。刚性材料包括普通混凝土、粘土混凝土和掺粉煤灰混凝土刚性材料包括普通混凝土、粘土混凝土和掺粉煤灰混凝土等，其抗压强度大于等，其抗压强度大于5MPa，弹性模量大于，弹性模量大于10GPa柔性材料的抗压强度则小于柔性材料的抗压强度则小于5MPa，弹性模量小于，弹性模量小于10GPa，包括塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等包括塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等有些工程使用强度大于有些工程使用强度大于25MPa的高强混凝土，以适应高坝的高强混凝土，以适应高坝深基础对防渗墙的技术要求深基础对防渗墙的技术要求3.3 防渗墙的墙体材料3.

41、4.1 施工准备的内容混凝土防渗墙施工准备的内容主要包括下列内容：(1)收集、研究有关施工要求、施工条件的文件、图纸、资料和标准；(2)根据批准的设计文件和施工合同，编制施工组织设计和施工细则；(3)施工场地准备；(4)设置防渗墙中心线定位点、水准基点和导墙沉陷观测点；(5)修建导墙和施工平台（见下图）；(6)修建和安装施工铺助设施；(7)进行墙体材料和固壁泥浆的配合比试验，并选定施工配合比和原材料；(8)补充地质勘探。设计阶段的勘探孔密度一般不能满足防渗墙施工的需要，为保证墙底嵌岩质量，应在原有勘探孔的基础上进行补充勘探，加密勘探孔。图1：施工平台布置图3.4.2 泥浆制备 制浆站的位置应尽

42、量靠近防渗墙施工现场，并应尽量设置在地势较高的位置，以便于自流供浆。制浆站场地应尽量开阔、平坦，以便于卸运、存储土料。当使用粘土泥浆时，制浆站主要包括粘土料场、配料平台、制浆平台、储浆池、供应管路、供水管路等设施。一般每台双轴卧式搅拌机平均占地面积4045m2。其典型布置下图。使用膨润土制浆时，制浆站布置大体相同，面积可以减小一些。图2：制浆站典型布置图3.4.3 混凝土制备防渗墙施工的混凝土搅拌和运输系统应满足防渗墙墙施工规范（DL-T5199-2004）的要求，即浇筑时槽孔内混凝土面上升速度不宜小于2m/h，混凝土的拌合运输能力应不小于最大计划浇筑强度的1.5倍，在浇筑过程因故中断的时间不

43、宜超过40min。根据工程特点可选用自制混凝土或采用商品混凝土 搅拌站的型式应根据每个工程所在的位置、工程规模而定。工程规模较小、宜设置简易的拌合站，采用人工上料和翻斗车方式运输混凝土。若工程规模、浇筑强度较大，应设置自动化或半自动化搅拌站，并使用混凝土搅拌运输车。3.4.5 造孔成槽 造孔成槽工序约占防渗墙整个施工工期的一半。槽孔的精度直接影响防渗墙的质量。选择合适的造孔机具与挖槽方法对于提高施工质量、加快施工速度至关重要。进行造孔挖槽时为了提高工效，通常要先划分槽段然后在一个槽段内，划分主孔和副孔，采用钻劈法、钻抓法或分层钻进等方法成槽。各种选孔挖槽的方法，都采用泥浆固壁，在泥浆液而下钻挖

44、成槽的。常用的造孔成槽设备防渗墙的造孔机械很多，几乎各式钻井的机械都可以用作防渗墙施工，但各种机械适用的施工方法、地层条件和工作效率有很大不同，这里介绍几种使用较多的成槽机械。钢绳冲击钻机 抓斗钻机（SG30型）抓斗钻机（宝俄BG型）液压双轮铣槽机 液压双轮铣槽机（铣齿部件图）3.4.6 墙体材料防渗墙墙体材料根据其抗压强度和弹性模量，可以分为刚性材料和柔性材料。刚性材料一般抗压强度大于5MPa，弹性模量大于1000MPa，有普通混凝土（包括钢筋混凝土）、粘土混凝土、粉煤灰混凝土等。柔性材料一般抗压强度小于5MPa，弹性模量小于1000MPa，有塑性混凝土（砂浆）、自凝灰浆、固化灰浆等。3.4

45、.7 防渗墙造孔 造孔是防渗墙施工中的主要工序，它受地层等自然条件影响最大，是影响工期、工程成本，甚至决定工程成败的重要因素。防渗墙施工技术的进步主要是体现在造孔水平上。防渗墙施工的风险和潜力也主要取决于造孔的成效。3.4.8 槽孔划分槽孔的划分与施工顺序、造孔方法等有关。当采用间隔分序法施工时，可按下图所示划分槽段。施工时先施工一期槽，后施工二期槽。槽段内先施工主孔，后施工付孔。3.4.8.1 冲击式钻机造孔成槽在一般情况下，每一个槽孔都是先施工主孔，后施工副孔，主、副孔相连成为一个槽孔（见右图），槽孔浇筑混凝土后成为一个单元墙段。主孔直径等于墙厚。副孔就是两个主孔之间留下的位置，其长度一般

46、大于墙厚的1.5倍。由于钻头是圆形的，因此在主、副孔钻完之后，其间会留下一些残余部分，这叫“小墙”。这需要变换钻机和钻头的位置，从上至下把它们劈掉（俗称打小墙）。至此就可以形成一个完整的、等厚度的槽孔。3.4.8.2 抓斗挖槽使用抓斗挖槽，可以单抓成槽，也可以多抓成槽。（1）单抓成槽。此法即一次抓取一个槽孔。如抓斗最大开度为B，则一期槽长为B，二期槽长一般为（B20.2）m。即抓二期槽时把一期槽已经浇筑的混凝土两端面各切去0.2m，以保持一、二期墙段的可靠连接。（2）多抓成槽。此法分主、副孔施工，每个槽孔由三抓或多抓形成。主孔的长度等于抓斗的最大开度，副孔的长度小于主孔的长度。3.4.8.3

47、两钻一抓法在水利水电防渗墙施工中，这是目前广泛使用的造孔成槽方法。此法一般使用冲击钻机钻凿主孔，抓斗抓取副孔，可以两钻一抓，也可以三钻两抓、四钻三抓形成长度不同的槽孔。这种方法充分发挥两种机械的优势，冲击钻可钻进不同地层，抓斗效率高。抓斗在副孔施工遇到坚硬地层时，随时可换上冲击钻机或重凿克服。两钻一抓的主、副孔划分和工艺见右图，应注意副孔长度一定要小于抓斗的最大开度，否则可能出现漏抓的部位，或“小墙”。3.4.8.4 液压铣槽机成槽用液压铣槽机施工一般是先铣两个主孔，再铣中间的副孔形成一期槽孔。二期槽孔为一钻成槽，其槽长比铣槽机的长度小20.20m，以便于两期墙段搭接，如下图。（1）铣掘主孔

48、（2）铣掘副孔 （3）一期槽孔完成 （4）铣掘二期槽孔3.4.8.5 其它机械成槽方法 在小型水利水电工程中还有使用射水成槽机、锯槽机等进行造孔成槽的。射水成槽的主、副孔安排与液压铣成槽法中主副孔的安排基本相同。锯槽形成的是连续的沟槽，然后将其分隔为单元槽孔，进行混凝土浇筑。3.4.9 孔底淤积的清理槽孔钻掘完成后，泥浆中的钻渣都将沉淀在槽底，这些钻渣必须在混凝土浇筑前清理干净，否则，将给墙体质量带来危害。清除孔底淤积的方法主要有以下方法。1.抽筒出渣法 抽筒出渣法是钢绳冲击钻机成槽采用的出渣方式。该法操作简便，但效率低，泥浆损耗大，清渣效果也较差，已逐步被其它方法代替。2.泵吸排渣法 此法用

49、设置在地面的砂石泵通过排渣管将孔底的泥渣吸出，经泥浆净化系统除去粒径65m以上颗粒，再返回到槽内使用。该方法效率高，效果好，节约泥浆。3.潜水泵排渣法 国外一般采用立式潜水砂石泵进行清孔换浆，潜水砂石泵安设在孔底，将混有钻碴的泥浆抽出孔外，经净化处理后再用。4.气举排渣法 此法的原理是籍助气举排渣器将液气混合，利用密度差来升扬排出孔底的沉渣。3.4.10 钢筋笼制安3.4.8.1钢筋笼的制作 钢筋笼的加工制作应在离施工现场最近的地方。加工场地应有足够的面积和空间。钢筋笼应在专用的平台上加工成型，平台上要设置钢筋定位样板，确保钢筋位置的准确。钢筋笼的加工速度及顺序要和槽孔施工相一致，不宜积存过多

50、的钢筋笼，以免增加倒运和造成钢筋笼变形。3.4.10.2 钢筋笼的运输 1.运输钢筋笼要有专用的车辆。起吊和装车、卸车务必注意防止钢筋笼产生扭曲变形。2.运输钢筋笼的道路应平坦，有足够的宽度和与钢筋笼长度相适应的转弯半径。3.4.10.3 钢筋笼安装 （1）.钢筋笼的端部及中部应各设两个吊点，一般采用双钩或四钩滑轮吊具，同时起吊钢筋笼的头部及中部。起吊时应特别注意防止钢筋笼的扭曲，起吊钢筋笼可以使用一台吊车，也可用两台吊车。（2）.钢筋笼起吊时，下端不准在地上拖。为防止吊起时摆动或与其它东西碰撞，在钢筋笼的下端可拴系牵引绳。（3）钢筋笼中心要与槽孔中心吻合，要防止吊车因操作不当或风吹摇摆碰撞槽