病险水库大坝加固技术和施工课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,病险水库大坝加固技术和施工,1,1,病险水库防渗加固综合技术,对已成坝加旋喷盖板,火成岩地质、基岩帷幕灌浆,卡斯特地质、级配料灌浆,重建严格科学的级配料结构,病险水库防渗加固综合技术,扬压力过大失稳,溢洪闸地基渗透变形破坏,土坝坝体变形渗透破坏,接 触 带 冲 刷,基岩漏水渗透变形,沙卵石地层渗透变形,坝 后 反 滤 堵 塞,坝内埋管接触冲刷,高压喷射灌浆,、,基岩帷幕灌浆,劈 裂 灌 浆 技 术,高压喷射灌浆技术,高压喷射灌浆技术,压力灌浆堵洞,高压喷射灌浆重做截渗环,振 动 沉 模 技 术,概述,一般土坝断面图1,2,2,土坝坝体劈裂灌浆,土坝坝体劈裂灌浆,裂浆技术,应 力 场,劈裂灌浆原理,几何形状,图,1,土坝横断面垂直变形等值线示意图,图,3,土坝横断面垂直应力等值线示意图,图,4,土坝横断面三个主应力示意图,图,2,土坝横断面水平位移等值线示意图,概述,坝应力,、变形图,2,1,3,2,3,3,劈裂灌浆和充填灌浆的差异,劈裂灌浆应力场、渗流场分布规律以劈裂为主,劈裂灌浆和充填灌浆的差异,理论根据,适应范围,工 艺,压 力,浆 料,作 用,效 果,P=r,h,3,=,P,r,h,最后达到应力平衡,劈裂灌浆全孔灌注、先从小主应力面劈开，,充填灌浆,地基灌浆渗透充填,充填灌浆适于局部充填,劈裂灌浆适于全坝体变形渗透破坏严重,充填灌浆分段以利充分渗透充填,充填灌浆靠自重泥浆压力,劈裂灌浆由应力场决定,充填灌浆粘粒含量越大越好，以利渗透,劈裂灌浆严格颗料组成比例,强度,充填灌浆只充填已开口的洞穴裂缝,劈裂灌浆建立帷幕调整应力,充填灌浆只充填局部空洞裂缝,劈裂灌浆解决了渗透和变形破坏,灌浆压力，裂缝冒浆孔,t,p,4,4,劈裂灌浆和充填灌浆的相同点,劈裂灌浆和充填灌浆的相同点,充填渗透,劈裂补充小主应力,劈裂灌浆和基岩灌浆差异,原 理,基岩灌浆，充填渗透,劈裂灌浆，劈裂充填,工艺,基岩灌浆，分段灌注,劈裂灌浆，不分段,灌浆压力,基岩灌浆严格控制,劈裂灌浆不控制，加大压力,对 象,基岩灌浆，半无限体，原状岩土,劈裂灌浆，人工填筑的梯形断面,优缺点,基岩灌浆，可控性差，靠加密孔控制方向,劈裂灌浆，泥浆压力和坝体内应力场自动调整,5,5,劈裂灌浆的主要作用,石榴潭水库灌浆期大坝横裂缝图,3,石榴潭水库灌浆期纵向裂缝图,4,劈裂灌浆的主要作用,建立防渗帷幕解决坝体渗透稳定,调整坝体内应力解决坝体变形稳定,沿坝轴线布孔,压力泥浆劈开坝体营造防渗泥墙帷幕,压力泥浆沿小主应力面劈裂、挤压、渗透释水、固结，弱应力得到补充,强应力释放,降低应力水平,灌浆压力和坝体裂缝由坝体内部应力场确定,石榴潭水库裂缝实例,左岸坡,右岸坡,注：为灌浆,期间,坝体产生的纵横向裂缝；,注：为灌浆期间坝体各,部位,发生的冒浆点向裂缝；,灌浆期间出现的纵,、,横向裂缝,6,6,固结度计算公式：,劈裂灌浆主要工艺,主要工艺,少灌多复，八个控制,每次间隔时间以固结度大于80为准,每孔灌浆不少于五次，发挥浆坝互压作用,次复灌保持坝顶不劈开,灌浆压力：初灌和前两,每次灌浆坝肩位移不大于2cm,每次灌浆裂缝宽度不大于2cm,每次灌浆坝肩位移回弹比大于0.5,每次灌浆量,0.5,1.0m,3,/m,控制坝顶不冒浆,控制终灌标准,7,7,劈裂灌浆工程照片,福建亚湖水库,海南半岭水库,广东石榴潭水库,福建亚湖水库,8,8,黄前水库劈裂灌浆后,20,天坝体内小主应力增量分布图,4,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,山东省黄前水库,9,9,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图,6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,山东省西埠水库,10,10,劈裂灌浆的新发展及存在的问题,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,劈裂灌浆的新发展,用,打消了一些顾虑,带对抗渗和应力调整的作,验证了压力泥浆营造的防,有限元和有限差分的应用,70m,以上的高坝黄土坝。,窄心墙坝。中低坝,适用范围均质坝,宽心墙,劈裂、浅劈防白蚁等,由对坝体的劈裂到地基的,广东石榴潭水库劈裂灌浆期间的裂缝发展,甘肃巴家嘴70m坝高黄土坝，湖北张家嘴地面以上60m坝高，窄心墙坝1:0.16,劈裂灌浆存在的问题,在理论上研究不够，至今在劈灌和充灌，劈灌和地基灌浆混渚不清，一些顾虑尚未解除，怕劈坏了大坝，高水位怕管涌，泥墙太薄不持久，泥浆不固结硬化等,设计和施工队伍远不适应，大部分施工队伍对劈裂灌浆工艺不掌握,出了不少问题,SD26688规范已远远不适应，需要尽快修改。,11,11,振动沉模防渗板墙砼超薄墙概述,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,适应条件,振动沉模防渗板墙砼超薄墙,概述,灌浆提升成墙。,将空腹板沉入地层,靠振锤的机械振动,原理,工艺,单模板套接成墙,双模板沿轨道相接成墙,双模板优点,造墙速度快,80m,2,/8,小时,槽孔之间不开叉、无接缝,140,元,/m,2,170,元,/m,2,造价低,厚,10cm,20cm,的卵砾石层。,淤泥、粘土、沙、含少量,缺点,不适宜砂卵石地层,不能入岩,目前深度20m,沉入地层硬度小于标贯20击,12,贺庄水库,贺庄水库,概述,概况,，已正常运行28年,透水，1972年建成，1976年完成劈裂灌浆,沙土混合，人工堆积成坝，未碾压，严重,基岩第三系沙岩不透水。坝顶以下5m，砾,均质土石混合坝，坝高25.5m，长1047m，,破坏情况理技术,线出逸点大部分半坝高以上，已停止蓄水。,计平均沉降量1.78m，沉降比8.4%，浸润,填土压实度0.85，出现大量纵横向裂缝，累,处理技术,梅花形布孔孔距3m，为充填灌浆。,孔深18m，终孔距都是5m。坝顶以下5m，,深至坝底,两边各距1.0m布付排孔，付排,坝体劈裂灌浆，沿坝轴线布主排孔一排，孔,效果,包裹。浸润线出逸点已降至地面以下2m。,砾石层各孔隙都被泥浆充填，大块石被泥,成封闭帷幕，副浆脉厚平均20cm，上部砂,形成主浆脉厚平均25cm，竖直连续，已形,贺庄水库大坝横剖面图18,工程实例,13,贺庄水库大坝横剖面图18,14,12,振动沉模防渗板墙砼超薄墙概述,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,成墙的完整性,无接缝,不开叉,地质的不均匀,偏心受力,单板,工作机的误差,尤其下楔体,振板沉入一定深度的不可控性,振板表面的对称光滑度,双板,沿轨道下沉,不开叉,开叉,单板双板,机理,浆向低势能沙浆槽侵蚀,因振动引起的高动能泥,近沙浆,侵蚀稍轻。,浆,侵蚀严重,双板只上提靠,单板:因下沉上提都靠近沙,双板加保护,无接缝产生。,防止了高能泥浆的侵蚀，,振板一侧轨道示意图,振板沉入示意图,15,13,高能泥浆侵入沙浆槽的动向示意图,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,A,B,A,沙浆砼,施工顺序,16,14,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,浙江西险大塘开挖深度,9.67m,济南机场试验现场,17,15,高压喷射灌浆技术,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,基本原理,高能射流破坏土层,升扬置换颗粒筛选,搅拌成墙,高压喷射灌浆技术,喷射方式,单 管,双 管,三 管,主要工艺,定喷,摆喷,旋喷,概述,18,16,高压喷射灌浆过程示意图,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,高压喷射灌浆过程示意图,19,17,高压喷射灌浆凝结体结构形式 高压喷射灌浆优点,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,凝结体结构形式,定摆喷折线连接,旋喷摆喷直线连接,半圆旋喷连接,旋喷桩的连接,旋喷桩的套接,旋喷摆喷折线连接,高压喷射灌浆,优 点,大量资金。,形状的凝结体，节约,下一定深度营造任意,不需要开挖可以在地,速度快。,设备简单、施工,渗和加固。,层作业。目前主要用于防,适应性强，可以在多种地,有大的发展前景。,路、交通等已广泛应用，,在水利、电力、民建、铁,20,18,高压喷射灌浆施工布置形式,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,21,19,凝结体特种形式示意图及连接示意图,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,凝结体特种形式示意图,22,20,凝结体特种形式示意图及连接示意图,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,23,21,连接示意图及开挖实例,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,24,22,高压喷射灌浆缺点及新发展,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,高压喷射灌浆缺点,工艺上经验成分太大,受地层结构控制,几个基本参数,成墙厚度不均匀,成墙抗渗能力、成墙强度,尚未下达,设计施工规范,高压喷射灌浆的,在大块体岩石中造墙,堆石体中造墙,由于我国测斜技术的发展深度超过80m,三峡二期围堰地下防渗墙,珠海热电厂,广东岭澳水库、河南省张弓水库,25,23,级配料灌浆技术,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,级配料灌浆的机理,级配料充填,级配料自然堆体,重力和水推力成,90,角，不被推走。,级配料灌浆技术,级配料灌浆技术要点,找出重点漏水区段,判断钻孔灌注条件,清水分级冲灌沙石体,压力水泥灌浆,封闭漏水通道,级配料灌浆技术优点,解决了在空洞灌浆可控性,节省大量水泥,在高水位条件下施工,提高了灌浆级别,降低了灰岩地质蓄水建筑物的造价,概述,26,24,级配料灌浆技术,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,级配料灌浆的适应条件,漏斗盲谷溶槽等,喀斯特地质的溶洞,大的裂隙节理,地质构造中,石接触带裂隙,其它大的岩,冲刷成的空洞,沙卵石地层中,省岸堤水库,工程实例山东,技术要求高,施工工序多,施工进度慢,基岩灌浆复杂,工艺要求比一般,级配料灌浆的缺点,27,25,综合技术各种结构形式,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,高喷板墙帷幕,坝体和强风化基岩连接的结构形式,劈裂灌浆帷幕,强风化基岩,弱风化基岩,高喷板墙帷幕,坝体和基岩帷幕灌浆连接的结构形式,劈裂灌浆帷幕,基岩帷幕灌浆,旋喷桩,不透水地层,坝内埋管重做截渗环,综合技术各种结构形式图8,28,26,一、张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6,处理措施,坝体劈裂灌浆,接触带高喷灌浆,基岩帷幕灌浆,张家嘴水库,坝高60m，长960m大二型,薄心墙坝心墙边坡1:0.16,后出现管涌、散浸,于拱效应产生了水平缝，裂坝,大量变形，纵横裂缝多条。由,施工心墙土体疏松，已产生,裂隙发育漏水。,接触冲刷，基岩为变质岩，,有砼底板，不连续，已出现,概述,工程实例,29,27,张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算,张家嘴水库大坝有限元计算应力、变形图,30,28,张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算,二、,石榴潭水库概述、处理、效果,石榴潭水库,隙发育的变质岩,大二型。,高41m，长438m，基岩为裂,残坡积土填筑均质土坝，坝,设计无防渗体无砼底板,施工碾压不实，土体疏松,星出水点，右岸接触管涌,坝后坡左岸,300m,2,散浸和零,处理措施,均浆脉厚15cm,浆岸坡段三道劈裂灌浆。平,设计坝体河槽段二道劈裂灌,穿过强风化至弱风化层,接触带高喷板墙扦入基岩,断层破碎带基岩帷