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1、1授课内容授课内容q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、帷幕结构验算第1页/共45页2授课内容授课内容q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、固结灌浆孔的深度第2页/共45页3灌浆法灌浆法概述概述定义定义q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。第3页/共45页4灌浆法灌浆法概述概述灌浆目的灌浆目的q目 的：防渗堵漏加固纠正建筑物偏斜第4页/共45页5灌浆法灌浆法概述概述灌浆目的灌浆目的第5页/共45页6灌浆法灌浆法概述概述第6页/共45页7
2、灌浆法灌浆法概述概述灌浆目的灌浆目的第7页/共45页8灌浆法灌浆法概述概述灌浆目的灌浆目的第8页/共45页9灌浆法灌浆法概述概述灌浆目的灌浆目的用灌浆法回升建筑物第9页/共45页10灌浆法灌浆法概述概述灌浆分类灌浆分类q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。第10页/共45页11灌浆法灌浆法概述概述灌浆分类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、
3、裂缝灌浆、应急灌浆、纠偏灌浆、界面灌浆等。第11页/共45页12灌浆法灌浆法概述概述灌浆材料灌浆材料第12页/共45页13几种灌浆材料的主要特点几种灌浆材料的主要特点名称名称主要特点主要特点适用范围适用范围备注备注水泥浆水泥浆施工简单、方便；浆液施工简单、方便；浆液凝结时间较长凝结时间较长粗砂、岩石地基的粗砂、岩石地基的防渗加固防渗加固可灌性差可灌性差粘土浆粘土浆材料来源广，价廉；强材料来源广，价廉；强度低度低低水头（堤身）的低水头（堤身）的防渗加固防渗加固水泥粘土浆水泥粘土浆价格低，使用方便价格低，使用方便粗砂、岩溶地基的粗砂、岩溶地基的防渗加固防渗加固可灌性比水泥浆好可灌性比水泥浆好水泥水
4、泥 水玻水玻璃浆液璃浆液施工要求高，浆液凝结施工要求高，浆液凝结时间短，且容易调节时间短，且容易调节动水状态下粗砂、动水状态下粗砂、岩石地基的防渗加岩石地基的防渗加固固在特殊情况下使用在特殊情况下使用水泥砂浆水泥砂浆强度高，价格便宜，但强度高，价格便宜，但施工要求较高施工要求较高较大缺陷的充填加较大缺陷的充填加固和防渗处理固和防渗处理易沉淀，可灌性差，易沉淀，可灌性差，在特殊情况下使用。在特殊情况下使用。水玻璃浆液水玻璃浆液浆液粘度与水接近，可浆液粘度与水接近，可灌性好，但价格较高。灌性好，但价格较高。细砂层和粉砂层地细砂层和粉砂层地基的防渗加固基的防渗加固在水泥等颗粒状浆在水泥等颗粒状浆液满
5、足不了可灌性液满足不了可灌性要求时采要求时采第13页/共45页14灌浆法灌浆法概述概述地基灌浆设计一般程序地基灌浆设计一般程序q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第14页/共45页15灌浆法灌浆法概述概述地基灌浆设计主要内容地基灌浆设计主要内容q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第15页/共45页16灌浆法灌浆法概述概述地基灌浆设计主要内容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
6、确定；若缺乏试验资料时，用可以用经验公式计算确定（教材P8182P8182）。第16页/共45页17灌浆法灌浆法概述概述地基灌浆设计主要内容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11.511.5倍的帷幕工作水头，底部孔段不宜小于2323倍工作水头。对于固结灌浆，若为浅孔，且无盖重时，可采用0.20.5MPa0.20.5MPa；有盖重时,可采用0.30.7MPa0.30.7MPa。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。第17页/共45页18灌浆法灌浆法概
7、述概述地基灌浆设计主要内容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。P Pf f为容许灌浆压力。也可根据经验查表得到。注浆量 Q灌浆压力 P P第18页/共45页19灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆作用作用帷幕灌浆：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。第19页/共45页20灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆作用作用帷幕灌浆的主
8、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。第20页/共45页21灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕位帷幕位置置1 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0.060.1H0.060.1H0 0(坝前最大水深)的部位；还应在帷幕后设置排水系统。第21页/共45页22灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕位帷幕位置置2 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
9、设置排水设施，特别是两岸拱座部位的排水工作应加强。第22页/共45页23灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕位帷幕位置置3 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。第23页/共45页24灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的形式和深度帷幕的形式和深度q1 1、帷幕的形式:（1 1）根据深度分：接地式帷幕悬挂式帷幕（2 2）根据帷幕厚度分:均厚式帷幕阶梯式帷幕第24页/共45页25灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的形式和深度帷幕的形式和深度2 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100m100
10、m，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%45%。第25页/共45页26灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的形式和深度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 w值：低坝（坝高30m30m），w 0.05L/(min.m.m)w 70m),w 70m),w 0.01L/(min.m.m)第26页/共45页27灌浆法灌浆法帷幕灌
11、浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度帷幕的厚度和长度1 1、帷幕的厚度(T)(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。第27页/共45页28灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度帷幕的厚度和长度帷幕厚度与幕体允许水力坡降的关系帷幕厚度帷幕厚度T（m）允许水力坡降允许水力坡降J225第28页/共45页29灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度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,J可用3434；混凝土重力坝岩基的防渗帷幕，其允许水力坡降值见下表：幕体透水性幕体透水性JWL/(min.m.m)渗透系数渗透系数k(cm/s
12、)0.05110-4100.03610-5150.01210-525第29页/共45页30灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度帷幕的厚度和长度2 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2323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 2排或2 2排以上。第30页/共45页31灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度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
13、1 12 2排灌浆孔即可，对基础承受的水头超过252530m30m时，设置2 23 3排灌浆孔。第31页/共45页32灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度帷幕的厚度和长度3 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 24m4m。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。第32页/共45页33灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度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7080%7080%；多排孔的帷幕厚度约为两边边排之间的距离在加
14、上边排孔孔距的7080%7080%。第33页/共45页34灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的厚度和长度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。第34页/共45页35灌浆法灌浆法帷幕灌浆帷幕灌浆帷幕的结构验算帷幕的结构验算根据大坝稳定计算要求、地质勘测资料和灌浆试验成果，初步确定了帷幕结构形式、幕深、幕厚和幕体渗透性；对于帷幕的防渗效果，降低扬压力的程度及帷幕本身的稳定性，可依照渗流理论进
15、行计算；简便的方法参考大坝基础灌浆（李茂芳、孙钊编著，水利电力出版社）P4852P4852。第35页/共45页36灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆作用作用固结灌浆：除为特殊加固深层而采取深孔固结灌浆外，一般是在岩石表层钻孔，进行固结灌浆；固结灌浆施工的特点：孔浅、孔多，灌浆孔在坝基内呈面状分布，当岩石裂隙中充填有粘土等杂质时，有时需要划分孔组，使用风水进行群孔冲洗，而后进行群孔灌浆。第36页/共45页37灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆作用作用固结灌浆的主要目的：改善岩石力学性能；改善岩石条件，减少坝基岩石开挖深度；基础岩石表层大面积的固结灌浆和帷幕前面较深钻孔的固结灌浆，对截断基础岩石内的渗流有利，
16、可以增进帷幕的防渗效能；上游坝基以外的固结灌浆也常能起到削减幕前水头的作用。第37页/共45页38灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆范围范围固结灌浆的范围主要是根据大坝基础的地质条件，岩石破碎情况，坝型和基础岩石应力条件等而定；1 1、拱坝由于作用在基础岩石上的荷载较大，且比较集中，因此一般多是整个坝基进行固结灌浆，灌浆孔常较深，特别是两岸受拱坝推力大的坝肩拱座基础，更需要加强固结灌浆工作。第38页/共45页39灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆范围范围2 2、混凝土重力坝：基础岩石较好时，可仅在坝基内的上游和下游应力大的地区进行固结灌浆；在裂隙多、岩石破碎和泥化夹层集中的地区要着重进行固结灌浆；在坝基岩
17、石普遍较差而坝又较高的情况下，则多进行坝基全面积固结灌浆。有的工程甚至在坝基以外一定的范围内也进行固结灌浆。第39页/共45页40灌浆孔布置灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆固结灌浆孔的布设固结灌浆孔的布设灌浆孔的布设加固灌浆孔的布设常用方格形、梅花形和六角形。第40页/共45页41灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆固结灌浆孔的布设固结灌浆孔的布设固结灌浆孔的孔距、排距，应根据地质条件并参照灌浆试验成果确定；孔距一般为3 34m4m，排距等于或略小于孔距。第41页/共45页42灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆固结灌浆孔的深度固结灌浆孔的深度1 1、浅孔固结灌浆：孔深5m5m左右，采用风钻钻孔，孔径多为3250
18、mm3250mm；为了普遍加固表层岩石，一般都进行浅孔固结灌浆。灌浆面积大，范围广。可采用全孔一次灌浆法灌浆。第42页/共45页43灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆固结灌浆孔的深度固结灌浆孔的深度2 2、中深孔固结灌浆孔深515m515m，常采用架钻或大型风钻钻孔，孔径多为5065mm5065mm；在地质条件较差或在基础较深处有软弱破碎带，以及基础岩石承受较大荷载的部位，多进行中深孔固结灌浆；高坝的防渗帷幕上游的固结灌浆也兼起防渗作用，其孔深一般多在10m10m以上。第43页/共45页44灌浆法灌浆法固结灌浆固结灌浆固结灌浆孔的深度固结灌浆孔的深度3 3、深孔固结灌浆孔深在15m15m以上，常用钻机钻孔。因钻孔深，故应采用分段灌浆法灌浆；在基础岩石深处有破碎带或软弱夹层、裂隙密集且深，而坝又比较高，基础应力也较大的情况下，常需要进行深孔固结灌浆。第44页/共45页45感谢您的观看！第45页/共45页