1、授课教案及板书主讲：颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二00二年八月,水利工程施工,绪论 第一章 施工导流 第二章 爆破工程 第三章 基础地基工程 第四章 土石坝工程 第五章 砼坝工程 第六章 地下建筑工程 第七章 施工总组织 第八章 经营管理,水利工程施工,？水利利用水资源，防止水灾害；指水利工程，如兴修水利； ？工程土木建筑或其他生产制造部门用较大而复杂的设备来建造的工作。 ？水利工程兴水利（修水害）所修建的工程。（包括设施和措施）设施：为满足某种需要而建立起来的机构、 系统、组织、建筑。措施：针对某种情况采取的处理办法。 ？施工按照设计的规格和要求建造工程的过程。,绪论,绪论,？水利工程
2、施工建造水利工程的过程：,？施工的目的以设计的实现和运用的需要为目的。 ？施工的依据规划设计的成果。 ？施工的特征：（包括实践性和综合性） 实践性实践检验“硬科学” 综合性综合运用自然科学和社会科学的知识和经验。 ？施工的目标：规范要求安全经济。表现在：质量：（1）安全根本所在（2）效益盈利、扩大再生产。进度：（1）效益省料、省时（2）合理科学又先进。,绪论,一、任务和特点 1主要任务P1 （1）编制施工组织设计； （2）科学地使用人力、物力、财力； （3）开采观测、试验和研究工作。 2特点：P1P2 二、成就举世瞩目、世界最大的的水利枢纽为代表。河南范县在山东境内，为了由金堤河引黄。展望水的
3、危机摆在全世界的面前、水利工程只有国家来控制，而且难管，如全国水利有“二台”，一是台湾，二是台前。,绪论,三、施工组织与管理的基本原则p2p3(1)(5) 四、课程内容和特点：前面讲的过程中包括了。教材在内容编排上，运用矛盾论的哲学思想，按先共性后个性的顺序解决问题。P3。,绪论,第一章 施工导流,为避开水流对施工的不利影响而采取的“导、截、拦、蓄、泄”的工程措施。施工导流设计的主要任务：P4,11施工导流的基本方法 12围堰工程 13导流设计流量的确定 14导流方案的选择 15截流工程 16拦洪渡风（略） 17蓄水计划与封堵技术（略） 18 基坑排水,第一章 施工导流,11施工导流的基本方法
4、,（有分段围坝法和全段围坝法）,一、分段围堰法导流（图11） 将建筑物分段、分期的围护起来进行施工。 分段空间上分成若干期 分期时间上分成若干期（图12） （一）前期都是利用束窄的原河道导流 1关键问题河床束窄程度（纵向围坝位置）的选择。,（1）束容河床的平均流量,（12）,（2）束窄度 K=A2/A1 100% （11）K=40%70%围坝及河床的V冲并满足通流要求的V（流速）、J（比降）和h（水深）、B（河宽） 2各段的各程量，施工强度比较均衡； 3适用：P6（图13右侧）,11施工导流的基本方法,11施工导流的基本方法,（二）后期则要通过修建的泄水道导流 （有河床内泄水道或河床外泄水道）
5、 1河床内泄水道适用于重力式砼坝。（1） 底孔导流（图11C）分段分期修建砼坝时1.临时底孔后封堵2. 结合永久底孔 P7上 优点： 缺点： （2）坝体缺口导流（图11b）河水暴涨暴落，其他导流量不足的砼坝。,11施工导流的基本方法,（3）明槽导流（图14）河水较深，河床履盖层较厚，修纵向围堰困难的砼坝工程，河床内较高部位处。 注意问题： （1）明槽糙率，别取小了，用模型试验验证 （2）出口消能妥善安全 （3）永久性给合永久建筑物费用降低， （图15）P9,2河床外泄水道适用于土石坝和非重力试验坝。（1）隧洞导流（在全段围堰法中讲）（2）明渠导流河床外的明渠（如三峡，在全段围堰法中讲）,11施
6、工导流的基本方法,二、全段围堰法导流（适用于导流流量小的情况） （一）河床外泄水道导流： 1隧洞导流（图16）河谷狭窄、山岩坚实的、造价高、复杂。布置要求：见水工中，若结合永久隧洞最好。（图17）,11施工导流的基本方法,二、全段围堰法导流（适用于导流流量小的情况） （一）河床外泄水道导流： 1隧洞导流（图16）河谷狭窄、山岩坚实的、造价高、复杂。布置要求：见水工中，若结合永久隧洞最好。（图17）,（二）河床内泄水道导流 1 涵管导流土石坝坝下埋管，可结合放 水洞，经济、可靠、但流量小。 2底孔导流 3坝体缺口导流 4电站厂房导流 5船闸闸室导流6基坑上导流渡槽导流,11施工导流的基本方法,1
7、2围堰工程,导流中的临时挡水物 作用：围护基坑干地施工，妨碍永久运行的还要拆除。一、围堰的种类 1按材料分，土石、草土、板桩、砼 2按与水流方向的相对位置分：横向、纵向 3 按基坑是否允许淹没分：过水，不过水。,12围堰工程,二、选型原则： 1具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度。 2就地取材，造价便宜、构造简单、建、拆方便。 3布置上力求导流平顺，不严重冲刷。 4防止接头处集中渗漏。,12围堰工程,三、基本型式及构造 1土石围堰 材料：当地土石料 结构：支承体加防渗体 （1）河床透水覆盖浅的水下抛填，做过水侧斜墙及铺盖壤土 1：61：7 风化砂 1：1.71：2.0粘土 更缓，不宜用（2）
8、河床透水覆盖深的在围堰中间部位做垂直防渗墙土基中；灌浆帷幕透水岩中,12围堰工程,主要特点：类似于土石坝（简易），堰高较大。,2草土围堰 材料：草捆（麦草或稻草）单个长1.5m左右，直径0.5m. 细土：黄土、粉土、细土草土围堰施工顺序示意图配合图（112，113）压草逐层排草捆接茬错塔1/31/2，开始为便于向前进占飘浮状态，草绳定位。铺散草捆叠高2m，铺一层0.250.3m厚散草。铺土：撒草上，人工踏实。 主要特点：宜用于水深68m，V35m/s的场合。,12围堰工程,3钢板状格形围堰工厂产品 材料：轧制钢型材（刚度要求EJ；图114圆形、扇形、花辨形；图115圆筒形；稳定要求内充填透水砂
9、石。） 结构：带锁口，相互联结固结于地基中的悬臂梁。 施工：打柱船（机） 图117程序 主要特点：快！挡水高度1518m，顶部可过水，回收率70%。,12围堰工程,4砼围堰：类似于砼挡水坝 （1）图118拱型 ； （2）图120重力式实体式空心式 主要特点：后期作为永久建筑物的一部分（1）隔墙泄洪与发电般之间（2）导墙船闸进出口，溢洪闸边的。,12围堰工程,5过水土石围堰 结构：类似于土石围堰，但要解决堰顶和下游坡过水问题。 防冲措施：（1）砼板护面 图121 （2）钢筋网护面 图124主锚筋提前埋入堰体。,12围堰工程,四、围堰的防渗和防冲关键 1防渗同一般挡水建筑物，按前挡后排原则；属于水
10、下修筑防渗体，水下施工质量是关键。 2.接头防止集中渗透变形降低J（刺墙延长渗径） 刺墙（图125木板的、砼的） 3防冲 因为断面降低，所以流速提高，转角处底部涡流抛石护底辅以上下游导流墙。,12围堰工程,五、围堰的折除 1要干净：保证二期导流顺畅；保证永久物运用。 2拆除顺序：自背水坡分层拆（图128 ），保证挡水稳定。 3方法： 土石挖土机和爆破、水冲 草土人挖缺口+水冲或爆破+水冲 钢板桩拔桩机 砼爆破,12围堰工程,五、围堰的折除 1要干净：保证二期导流顺畅；保证永久物运用。 2拆除顺序：自背水坡分层拆（图128 ），保证挡水稳定。 3方法： 土石挖土机和爆破、水冲 草土人挖缺口+水冲
11、或爆破+水冲 钢板桩拔桩机 砼爆破,12围堰工程,六、围堰的平面布置与堰顶高程P20 1平面布置 （1）按导流方案（取决于主体工程轮廓） 全段围堰法上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓2030m、梯形布置； 分段围堰法 a. 上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓2030m、梯形布置；b.纵向围堰上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓2m。,12围堰工程,（2）尽量利用有利地形，减少围堰长度、高度，有利导流。 2.堰顶高程（取决于导流设计流量及围堰工作条件） 下游围堰堰顶高程Hd=下游水位高程hd +波浪爬高ha+围堰超高 上游围堰堰顶高程Hd = hd + ha+上下游水位差Z 见表13 由下游围堰、下游河
12、道断面向上游推：,12围堰工程,（1） 先判断流态 急流用水力指数法，分段求和法推水位。 缓流用图解法，试算法推水位 （2）再算束窄段的水位，束窄段进口处的水深h （3）上游水位差Z=h-hd 所以上游 Hd =下游Hd +Z,13导流设计流量的确定,导流建筑物的供水标准是以供水 期来表示。 一、导流标准按水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89 1.先定导流建筑物的级别（IIIV级） 根据表14导流标准所保护对象的级别 的级别 导流物失事后果 导流物使用年限 围堰的工程规模 注：表14下,13导流设计流量的确定,2再根据导流物的种类确定洪水重现期 表15 T年 注：最优的洪水重观期其相
13、应的导流物造价与风险损失费用之和应最小。 所以风险度（R）洪水重观期（T）及导流建筑物使用（L）年限等有关。,（16）,13导流设计流量的确定,二、导流时段的划分（相当于围堰导流法的分期）按导流程需序所划分的各个施工阶段的延续时间。不同导流方法组合的顺序。 （导流方案P24） 导流（T）标准已定，看导流的时段在 （1）枯水期Q小，导流物工程量小； （2）中水期确定相应导流流量（设计）（3）洪水期Q大，导流物工程量大。,13导流设计流量的确定,所以合理划分导流时段，是既安全又经济地完成导流任务的基本要求。导流设计流量为该时段内洪水重现期的最大流量。一个建筑物的导流标准是什么，导流流量与导流时段数
14、相对应。其中最大的称为导流设计流量。,14导流方案的选择,不同导流时段不同导流方法的组合，如表16要求：研究水文、地形、地质、施工枢纽布置和河道通行因素。拟定若干个导流方案，进行技术经济比较，选取优。,15截流工程,在河床中全面开展主体建筑物的施工前夕，截断原河采水流。 一、截流方法： 1戗堤进占双向或单向河床中填筑戗堤（围堰）束窄河床成龙口，图135 2龙口加固为提高龙口的抗冲能力，减少合龙工程量，对龙口加以保护护底、裹头 P33,3合龙封堵龙口 （1）立堵法适用广、采用多 图135 （2）平堵法适于软床，采用少 图136 4闭气创堤全线堵漏防渗。 5加高培厚形成围堰 二、截流日期尽量提前在
15、枯水期初，不在洪水期，对航运影响小时。 截流流量截流时期内10%20%频率的旬或月平均流量，以当时水文气象预报修正。,15截流工程,三、截流的重要性 1施工进度的关键：截流失败可能拖到来年。 2技术复杂慎密的设计龙口位置和宽度截流水力计算。截流材料图137及备料量。甚至水工模型试验，倒下被冲走。3组织要严密合龙几小时到几天必须完成，封堵强度很大。,15截流工程,18 基坑排水,包括：1.开挖前的初期排水 2.开挖及施工中的经常性排水 一、初期排水 围堰内基坑上的积水包括降水（主要）和渗水排水流量 取决于排水时间TT取决于围观及基坑边坡的稳定，不能下降过快（非稳定渗流造成失稳）。,18 基坑排水
16、,边坡的稳定取决于土质（tg和c）。 一般控制水面下降速度（0.51.5m/天） 根据Q选择数台离心式水泵，便于试抽、水位 （1）降得快关部分 （2）降得慢加台数 水泵站布置p42图146适应泵的吸水高度和扬程。,18 基坑排水,二、经常性排水（渗水主要；降水；施工废水） 1系统布置（排水沟 集水井） （1）开挖过程中的不防碍开挖和运输为原则，基坑中部； （2）修建筑物时的不影响建筑为原则基坑四周；p43图1-47 2排水量计算 水力学、水文地质 （本科教材P165施工）,18 基坑排水,围堰的 按土石坝渗透计算方法 基坑倒向的,基坑倒向的,（712）,H含水层厚度m K围堰和透水层的透水系数
17、m h基坑内水深m R地下水位下降曲线的影响半径m r（m） F基坑平面面积m2,18 基坑排水,基坑度部的q=每米水头每平方米基坑面积的渗流量m3/h（表74值）HA 三、人工降低地下水位将渗水在进入基坑前排出，在基坑周围钻井，渗水入井，水泵抽出。 1管井法，适于K=10250m/d的土层（K=110-4310-3m/s 86400 s /d） 2040cm钢或无砂砼管、每井一台潜水泵或深井泵布置在基坑内坡中部、井距1525m，可分层 图149 井管包括滤水管、外围滤料、封底填料 图148,18 基坑排水,成井方法：射水法，振动射水法和钻井法。 先下套管，再下井管，边填反滤料，边抠出套管。
18、井管随水枪冲孔面下沉到位，射水减压，填反滤料满时停射。2.井点法既利用重力，又利用其他作用加速排水。,18 基坑排水,21 爆破原理及药量计算 22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面） 23 特种爆破技术控制爆破 24 钻孔机具和外爆器材 25 爆破安全控制,第二章 爆破工程,21 爆破原理及药量计算,一、爆破作用（一）原理： 生成大量气体极高的膨胀压力104Mpa级 指放很大热能很高的温度1000-4500 强烈化学反应冲击波传播形成拉原力破坏。 冲击波传播及作用：（1）在空气中冲击波越过临空面时，形成拉力波，引起弧向裂缝 （2）在岩土中，压力波，其波阵面产生切向拉应力，引起径向裂缝。,
19、21 爆破原理及药量计算,（二）影响作用范围（无明显界限） （1）压缩圈紧邻药包介质为塑性体，将受到压缩 （粉碎圈）紧邻药包介质为脆性体，将被粉碎（半径为Rc，压缩或粉碎半径） （2）抛掷圈介质被破坏并抛掷（半径为R，抛掷半径） （3）松动圈塑性介质破裂圈脆性介质（相应半径为Rp,松动破裂） （4）震动圈松动 （圈外的部分介质发生震动）,21 爆破原理及药量计算,二、爆破漏斗当药包能量使部分介质抛向临空面外，往往形成一个倒立圆锥形爆破坑，如图22（Wr的爆破坑）其几何特征参看：P49。 爆破作用指数N=r/W（r爆破漏斗底半径；W最小抵抗线长度） 爆破设计的最主要参数。 几何意义：表明了漏斗的
20、张开程度 物理意义：显示了抛掷强烈程度,21 爆破原理及药量计算,当 n=1即r=w时，标准抛掷外破爆破试验确定单位体积介质的炸药消耗量。 当n1即rw时，加强抛掷爆破用于定向剥层、扬弃、掏槽等爆破。 当0.75n1时，减弱抛掷爆破，用于采石、堵坑、掌子面拆除等。 当0.33n0.75时，松动爆破用于开挖前的预松。 当n0.33时，隐藏式（内部）爆破同于炸胀药壶,炸扩桩孔成型。 抛掷爆破 可见漏斗深厚P=CW(2n-1) (21),21 爆破原理及药量计算,抛掷距离（抛距）L=5nw （22）,三、炸药包种类及重量。 1按形状分类： （1）集中药包 最长边L/最短边a4；0.41（2）延长药包
21、 L/a4；0.41 2药包质量计算单个集中药包 （2-4）P50延长药包 Q-P52 (2-16),22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面）,一、孔眼爆破 浅孔爆破：孔径75mm，孔深5m适于大规划的。 （一）炮孔布置原则：充分利用天然临空面，创造更多临空面形成阶梯，有利于提高外破效果，降低成本方便施工。 2防止漏气，炮孔质量与岩石层面和节理面正交。不要顺岩石缝打孔！ （二）布孔及技术参数,图23 P51,22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面）,1.计算抵抗线长度Wp浅孔 (2-6)深孔 (2-7) 2.计算阶梯高度H浅孔 H=KHWP （28） P51-52深孔 H根据总控深，介
22、质情况，挖掘机作业要求等要求的综合破定。 3.计算爆孔深度L 浅孔L=KLH P52(29),22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面）,深孔L=H+H (210) 4.炮孔间距a浅孔a=KaWP (211) 深孔a=(0.7-1.4) WP (212) 5爆孔排距 b=a*sin60。=0.87a （213） 6爆孔最小堵塞长度Lmin防止爆生气体逸出。浅孔LminL/2 深孔LminWP,22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面）,（三）药量计算：多采用群孔松动爆破，考虑孔间联合作用。 单孔装药量 Q=0.33KHWPa （216）P52 HWPa-需松动的介质体积,二、洞室爆破 布置
23、示意图P53图24 (一)导洞平洞或竖井，以省线，便于开挖和通风选择。 与洞室（1）集中药包洞室容积（217） p53间距a= (2-18) 排距b= (2-20),22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面）,(2)条形药包可利用与自由面平行的平洞装药，无需专开约室。,（二）施工要点： 1装药：12-36V照相，清理、排水、防潮、按程序、检查无误。 2堵塞：先木板再粘质土，后石碴，堵塞长度（1.21.5）WP 3起爆系统： 药室内雷管间用并联，一个不响其它响 药室间用串联（要响都响），一个不响都不响。,22 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面）,三、改善爆破效果的方法和措施 P54 （1）
24、合理利用或创造工人自由面（临空面）； （2）采用毫秒微差挤压爆破； （3）分段装药爆破； （4）采用不耦合装药； （5）保证堵塞长度和堵塞质量。,23 特种爆破技术控制爆破,三、光面爆破。后爆开挖轮廓线，双自由面，孔底不加深，不加大药量。四、岩塞爆破水下炸穿，隧洞的临水口处岩石。五、拆除爆破定向、定距、定量、减震、减冲击波、减飞石、减声等控制。,23 特种爆破技术控制爆破,一、定向爆破定向抛掷，制造定向临空面，按抛距装药。 二、预裂爆破保护开挖线以外的岩体不破坏，并获得平整的开挖轮廓。 1减弱装药（不要紧，松装）不耦合系数 r钻孔半径 rd 药包半径 2加密孔距a 孔深增加20r，孔底1-2米
25、加大药量。 3同时起爆：先爆开挖轮廓线，单自由面，孔底加深，加大孔底药量。,24 钻孔机具和外爆器材,一、钻孔机具决定了钻孔的效率和质量，对时间消耗(50%)和费用(70%)的影响极大。 （一）浅孔机具：孔深5m 1.手提式风钻：重20-25kg向下钻机。 2支架式风钻：YT23，YT25，YT30向上及倾斜钻孔。 （压缩空气为动力，并吹渣、冷却,钻头与钻杆材质相同为普通六角工具钢，锻成平刃，孔径30-50mm）,24 钻孔机具和外爆器材,（二）深孔机具(内燃机动力)孔深5m 1回转式钻机转磨、液压加力、XJ-100，XJ-300，(注100,300为最大钻孔深度米)注水冷却；注泥固壁并排渣。
26、 钻头型式图213平刃；弧刃；十字平刃;十字凸刃。 钻头材料:工具钢(+钢砂);合金刃;钻石刃;孔径90-100mm. 2冲击式钻机(图214)电动钢索提升，自落冲击，只能钻铅直孔，钻具有重上吨，孔径150300mm。孔内加水冷却，清碴简清碴。,24 钻孔机具和外爆器材,3潜孔钻机图215将合了回转和冲钻机的优点，钻孔进尺30m/班，钻机方向：45度、60度、75度，90度（铅直），压缩空气排渣，孔径170mm。 二、炸药和起爆器材。 1炸药的性能指标 （1）威力 爆力静力威力指一定量炸药炸塌介质（铅盒）的能力（容积ML或cm3）铵油2#、3# 250cm3 ，岩石1# 320 cm3，铵锑2
27、# 350 cm3。猛度动力威力定量炸药炸塌介质（铅柱）的能力（高度mm）,24 钻孔机具和外爆器材,（2）最佳密度炸药能获得最佳爆破效果的自身密度。 （3）氧平衡 零氧平衡（放热量大，有利安全，减少通风）炸药的含氧量等于可燃物完全氧化所需氧量，生成CO2+H20 正氧平衡（放热量少）炸药的含氧量大于可燃物完全氧化所需氧量，生成NO2。 负氧平衡（放热量更少）炸药的含氧量小于可燃物完全氧化所需氧量，生成CO。 氧平衡可通过炸药的掺和来调整。TNT负氧平衡；硝酸铵正氧平衡；包装纸燃烧也耗氧。,24 钻孔机具和外爆器材,一般调整到稍大于零氧平衡小正氧平衡为好。 P62下 （4）安全性（5）敏感度（
28、6）殉外距离（cm） 殉外的安全距离rSp68,24 钻孔机具和外爆器材,2常用工程炸药 （1）TNT（三硝基甲苯） （2）硝化甘油（胶质）NH4NO3硝酸铵、硝化棉、粉等 （3）铵梯硝酸铵加少量TNT （4）铵粉腊硝酸铵加松香、石蜡和木粉 （5）铵沥腊硝酸铵加沥青，石蜡和木粉 （6）铵油硝酸铵加柴油、木粉 （7）浆状硝酸铵和硝酸纳加胶凝剂、可燃剂、敏化剂的多组分混合。 （8）乳化乳化胶体加氯酸盐（硝酸铵水+氧化剂+粘结剂+可燃剂+敏化剂等）,24 钻孔机具和外爆器材,3起爆器材（1）雷管 图216（火雷管：（纸、铝、铜）导火索引爆，按到起爆药的多少分为110号，电雷管电线通电引爆，分为即发型
29、、延发型（有秒延、毫秒延国产有25-200ms）、安全。 （2）导火索火花引爆火雷管（燃速1cms）、黑火药为线芯，外包塑料布，沥青防水，白色。 （3）传爆线（导火索）爆速6500ms，单质炸药为线芯，外包塑料布，沥青防水，红色，昂贵。 （4）导爆管 炸速2000 ms D=3mm，塑料管内壁涂薄层单质炸药。 便宜,24 钻孔机具和外爆器材,三、起炸设计 一、1起爆方式,24 钻孔机具和外爆器材,2起爆方法 （1）火雷管起爆：简单省钱、安全性差、瞎炮多、起爆不准确。在小型顺序，分散的浅孔，裸包爆破中广泛应用，不宜用于大型重要的工程。 （2）电雷管起爆：适于远距离，准确控制同时或分段起爆，大规模
30、爆破，但易受杂散电流及雷电的影响。 电爆网络设计使各电雷管都能得到准爆电流ip的设计。 各电雷管联接成一个能用电控制的整体引爆网路。 设计内容：确定合适的网络联接方案。图219（串、并、先串后并、先并后串，先并后串再并）,24 钻孔机具和外爆器材,计算各处的电阻值。验算每个雷管的电流值作出爆破器材预算 电爆网络的计算：电源电压U已知由欧姆定律： 串联网路：总电阻R=线路电阻RL+n的雷管数，r单个雷管的电阻总电流通过每个雷管的电流,24 钻孔机具和外爆器材,并联网络，不复杂，电流大，电线多，事先不好检查，局部不影响整体。 混联电路：由局部电路到整体电路的计算顺序。 从雷管处向电径分步计算求出。
31、能综合串联和并联的优点。,24 钻孔机具和外爆器材,混联电路：由局部电路到整体电路的计算顺序。 从雷管处向电径分步计算求出。能综合串联和并联的优点。 （3）导导爆索起爆不受水和杂散电流影响，用于深孔和洞室爆破，设在雷管火或电与药包之间，可分为段并联或成串并 簇联。 可用继爆管来延期起爆。 （4）导爆管起爆法：用起爆抢或击发雷管燃爆传至药包内的火雷管。 （5）联合起爆法：双重起爆网络保证起爆成功。,25 爆破安全控制,布置思考题1、2、3、4、5、10。,31 开挖处理挖掘不符合要求的部分 32 岩基灌浆 33 岩基锚固 34 砂砾石地基注浆 35 地下连续墙施工 36 土基振冲加固机械振动和水
32、力冲射加固土层,第三章 基础地基工程,第三章 基础地基工程,地基-承受建筑物荷载的岩土（包括基础下的和基础周围的岩土。）天然地基分为岩基和土基，都或多或少地存在缺陷，需要人工处理。一、防渗和加固地基基础：岩基；软基（土基和砂砾石地基）各类水工建筑物对地基的基本要求：P72强度足够；完整结构；抗渗稳定；耐久抗浸,31 开挖处理,要求：1.基坑排水，水上开挖 2.挖法合时，保证质量-机械、爆破（梯段、预裂、光面）、水力； 3.开挖有序（自上而上分层开挖如图31）留保护层（表31） 4.挖运协调，便于出碴。5利用弃碴，减少堆放。,32 岩基灌浆,固体注浆：大面积增加整体性和强度、表层抗渗性。 帷幕注
33、浆：较大深度增加抗渗性。 接触注浆：增加层面抗滑稳定性和防渗。 将具有滚动性和胶凝性的浆液，按一定-P75 灌浆材料：水泥浆、水泥粘土浆和化学浆。 施工方法：钻机、冲洗、压水、注浆、检查。,32 岩基灌浆,1钻孔：深孔：几十米到百米，回转钻机：速度快、孔深、孔向、孔径、岩性限制少，可取岩芯，了解地层。 浅孔：可采用风钻。 灌浆质量与钻孔质量（密切相关）孔径均一，确保孔深，孔向、孔位（偏差小于10cm）符合设计要求。 粉未要少堵注裂隙，灌浆范围受影响。2冲洗：（1）钻孔冲洗（P76）；（2）裂隙冲冼：单孔冲洗（裂隙少的）1.高压压水冲洗；2.高压脉动冲洗；3.压气扬水冲洗，群孔冲洗钻孔之间裂隙串
34、通的，划分冲洗段交替压水压气。,32 岩基灌浆,3压水试验 P77 主要目的：确定地层的渗透特性，为选择灌浆参数提供依据。（P81） 试验方法：一定H下，压力量和压水时间，反映W自上而下，分段进行，每段岩性相同。 单位吸水量：（31）单位时间内（分），单位长度孔段（米），单位水头压力（米）作用下，压入的水量（升）。 P78使用压力H等于同段设计灌浆压力的70%80%同时进行压水实验。P81 图3-10。,32 岩基灌浆,4注浆（水泥或水泥土） （1）次序 先固结需压盖层，防止抬起和冒浆，布孔方式和钻灌次序图36 后帷幕灌浆压力大，需坝体盖重。布孔方法：单排逐渐加密；多排排内逐渐加密，先下游、后
35、上游，再中间排 （2）灌法： 纯压式图37（a）用于孔深12-15m情况。 循环式图37（b）质量有保证，目前均采用。,32 岩基灌浆,（3）顺序 一次灌浆一次钻到全深一次全部注浆，孔深8m裂隙少的。分段灌浆：（孔段划分地层情况定的） 自上而下钻一段长度，灌一段长度，停一段时间，再下一段长度（P80） 自下而上一次钻到全深，自下而上分段灌浆。 混合法上孔段自上而上，下孔段自下而上。（上层岩石破碎下层岩石完整深孔）,32 岩基灌浆,（4）灌浆压力,（3-2）,（4）灌浆压力式中P为灌浆段平均压力稳定控制 确定原则：尽可能高，经验公式：,（3-3）,最后试验确定灌浆中检验和调整。（P81）,32
36、岩基灌浆,抗渗控制 对帷幕灌浆：表层段P（1-1.5）H工作水头；底部段P（2-3）H对固结灌浆：深孔，无盖重P=（25）105Pa；浅孔，有盖重P=（37）105Pa） 施灌控制：一次升压法（P82）；分级升压法，（0.4P，0.7 P， P三级）浆液调节：浆液先稀后浓，适时变换、限量法，既能灌饱，又不浪费。限量法（P83）,32 岩基灌浆,（5）灌浆的结束条件： 帷幕灌浆 固结灌浆残余吸浆量； G0.4Lmin G0.4Lmin保持时间（闭浆时间） 30-60min 30min和封孔水泥砂浆填实。 （6）质量检查：原始记录；钻孔取岩芯检查，压水和吸浆G试验。挖洞观察，取样力学测试；物探手段
37、测定。,32 岩基灌浆,5化学灌浆（P83-84） （1）常用材料： 水玻璃（泡花碱）仅防渗丙凝，铬木素。 加固为主：甲 定、环氧； 防渗加固：聚氨酯 （2）特点：P83（1）（6） （3）工艺：纯压式；水泥灌浆的方法 （4）方法：单液法：泵送前混合；双液法：泵送后混合。 （5）关键：配比；水下固化剂,33 岩基锚固,是用预应力锚束对基岩施加主动预压应力的一种加固技术。（小浪底左岸山体） 优点： 应用（1）（6）p86 组成部分（图317）锚机；锚束-锚头+锚束：自由段、锚固段。 工艺：图318,34 砂砾石地基注浆,目的：地基的防渗和加固，但由于与岩基的地层结构不同，有特殊要求。 一、砂砾石
38、地基的可灌性-决定于地层颗料级配。灌浆材料的细度，灌浆压力和灌浆工艺要与之相适应。用可灌比来衡量； 半经验公式 （34）注：D15地层的半径 d85灌浆的半径 M越大，可灌性越好，M10灌水泥粘土浆；M15时，灌水泥浆。 最终由灌浆试验决定。,二、灌浆材料： 1若防渗为主要目的：强度要求不高，水泥粘土浆便宜，易灌。 2浆液配比：水泥：粘土=1：11：4水：干料=1：16：1 3钻灌方法 （1）打管提灌法，自流灌浆（P86图319）；压力灌浆。 （2）套管提灌法（P87图320） （3）循环钻灌（P87图321） （4）预埋花管法（P8788）,34 砂砾石地基注浆,35 地下连续墙施工,防止渗
39、透的地下连续墙，地下防渗连续墙，地下连续防渗墙。 一、实际应用：地下防渗，坝体防渗和加固（大河水库98年），基础防冲和承重，地下水库边墙。 二、优点： 三、基本型式：槽孔型（前、后期孔槽套接而成）图3-23 厚度： 钢板墙，水泥（粘土）砂浆灌注墙d =1020cm挖掘槽，级配料填筑墙d300cm。钻挖槽，一般砼，粘土砼防渗墙 d=6080cm槽孔长度两孔间的外间距。一般5-9米越长，接头越少。,35 地下连续墙施工,四、施工过程：设计为依据 1成槽造孔准备： 槽孔定位：设导向槽（p89导向槽-），铺设钻机轨道 安装钻机：运输道路，电力线路，水浆管路（进排），槽内充浆。 2泥浆系统：泥浆固壁，原
40、理图324。P1=P2求re=（3-6） 作用：泥浆润滑钻头、泥浆悬浮排碴、泥浆胶结防渗、制浆土料（粘粒含量50%,Ip20，含砂量5%，二氧化硅Al2O3=3-4；泥浆指标，表3-5；国外要求：膨润土及掺和料加重剂、增粘剂、分散剂、堵漏剂）。,35 地下连续墙施工,3造孔（方法及机具） （1）钻挖机械钻挖成槽，修筑混凝土或粘土混凝土防渗墙泥浆固壁下进行 冲击式、回转式、抓挖式 钻劈法：（冲击钻）主孔钻进，孔间劈打。p90 图3-25 钻抓法：（冲击钻）主孔钻进，孔间抓取。 p90 图326分层成槽法：（回转钻）排孔成槽，泵排土碴。图327。,35 地下连续墙施工,（2）土方机械挖掘，成槽修筑
41、级配料防渗墙。深度2030m。 抓铲开头，索铲挖槽，吹排清碴，边挖、边清、边筑。p91 图328。 （3）钢板桩打入或振入成槽，修筑水泥砂浆灌到防渗墙，一边拔钢板，边灌粘性泥浆。 4砼浇筑钻挖成槽的如3.（1） 泥浆下浇筑。p92,35 地下连续墙施工,（1）络孔验收，表 36 （2）清孔拦浆 （3）泥浆下浇筑直升导管法。图331 要求p93 五、高长喷衬搅拌筑墙，P93 1施喷成柱桩2定喷成板墙。图3-32,机械振动和水力冲射加固土层 振动水冲法 还可联合使用。 1振冲器：图3-33，产生机械振动和水冲射的设备。 2加固原理 （1）振冲挤密，加固砂层的原理 P94 饱和中粗砂层液化排密和细砂
42、层加填料挤密。 （2）振冲置换，加固软土的原理 P94 加填石条后成桩，促进粘土层排水固结，并共同承载。,36 土基振冲加固,3施工要点 （1）振冲挤密加固 连结法投放填料（边振边投） （2）振冲置换加固 间歇法投放桩料（水清孔、投料、再振）,36 土基振冲加固,第 三 章 之 总 结,1、总结的目的及目标,2、总结的方法与过程,为了进一步了解、认识本章所学知识， 系统的巩固和深化本章有关内容，提高大家的研究能力和创新能力，我们再采取汇总、对比、商榷、扩展的手法，对本章学习进行系统的全面总结。,1、总结的目的及目标,基础工程施工？基础施工？地基施工？地基处理施工？地基处理工程施工？,1、总结的
43、目的及目标,此举是否必要？请大家先思考下列问题:,第三章的主题是什么？或者说是哪个方面的施工？,回答不肯定，是因为专业名词定义不确切，分类不清楚。所以一开始讲本章，就对教材有关内容提出质疑，给大家留了作业：,1、总结的目的及目标,地基？天然地基？人工地基？地基持力层？建基面？下卧层？基础？地基处理？,经过努力得到的知识，会记得更牢！,2.2 有关专业名词探讨与商榷,2. 总结(研究)的方法与过程,2.1 对比教学内容与教材标题,2.3 地基处理方法综述与拓展,第六节 土基振冲加固 第六节 振冲加固,2.1 对比教学内容与教材标题,第三章 地基与基础工程 第三章 基础工程,第一节 开挖清基 第一
44、节 基础开挖,第二节 岩基灌浆 第二节 岩基灌浆,第三节 岩基锚固 第三节 岩基锚固,第四节 砂砾石地基灌浆 第四节 砂砾地基灌浆,第五节 地下连续墙施工 第五节 防渗墙施工,看内容，本章讲得都是“地基处理”方面的施工，但不仅讲了施工技术、施工机械、施工方案、施工要求等施工方法方面的内容，还涉及施工组织与管理方面的内容。,2.2 有关专业名词探讨与商榷,所以本章确切地应称为“地基处理工程施工”。,为什么授课时改为“地基与基础工程”？,是因为“关于地基与基础，至今有人还分不清楚，常把地基称为基础。实际上两者的性质和材料是完全不同的”。陈希哲土力学地基基础（第三版）清华大学出版社.1998。,2.
45、2 有关专业名词探讨与商榷,本人查阅了一些有关的权威性著作（见此讲最后的参考文献），对此专门界定的很少。,2.2 有关专业名词探讨与商榷,我通过对比、汇总和分析，将有关专业名词 进行了界定和分类，供大家探讨与商榷。,按设计施工情况分类，有天然地基和人工地基之分。不需人工处理并改善原来的物理力学性能，就能满足设计要求的地基称为天然地基，否则属于人工地基。,2.2 有关专业名词探讨与商榷,大家一起来探讨与商榷：,地基承受建筑物荷载的岩土(包括基础下的、基础周围的)。,按地质情况分类：覆盖层地基（简称土基）和裸露岩地基（简称岩基）。,基础建筑物与岩土直接接触的支承体。基础也是建筑物的组成部分，其作用
46、是将上部结构荷载扩散，减小应力强度并传给地基。,2.2 有关专业名词探讨与商榷,地基持力层位于基础下的第一层岩土。,建基面持力层顶面。,下卧层持力层下的岩土层 。,建筑物的稳定取决于基础和地基的强度和稳定性，关键在于地基与基础对建筑物的适宜性。,2.2 有关专业名词探讨与商榷,也就是要根据建筑物的类型及对地基的不同要求、覆盖层地基和岩基各自的不同特点，合理选择最优地基处理方案，保证建造的基础和地基满足运用要求，这需要勘察、设计和施工各方面的共同努力。,水工建筑物要求地基,2.2 有关专业名词探讨与商榷,足够的强度、抗压缩和整体均匀性，能承受建筑物的压力，保证抗滑稳定，且不产生过度的位移和不均匀沉陷；,足够的抗渗、耐久性，减少扬压力和渗漏量，在长期浸蚀下不恶化。天然地基一般较难满足上述要求，故需进行地基处理。,地基处理(foundation treatment)，就是为提高地基的承载、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固、改进措施。,2.2 有关专业名词探讨与商榷,水工建筑物的地基处理目的主要是加固和防渗。,
