一种V型河谷坝基处理方法与流程

一种v型河谷坝基处理方法
技术领域
1.本发明涉及一种v型河谷坝基处理方法。


背景技术：

2.河谷地形是由于河流的长期冲刷以及相关地质作用下变化形成，其断面形状一般为v型或u型，在两岸边坡一般有明显的地质分层，整体地质水平一般较为复杂不能完全合乎水利工程的理想设计施工要求。对于地质软弱带需要进行勘测、工程处理、检测与补强等。其中对于地质软弱带岩体的加固方法主要为固结灌浆、锚固、洞室开挖与回填，其中固结灌浆为处理v型河谷地基的主要手段。
3.地基处理的方中的固结灌浆方法有混凝土盖重固结灌浆、岩石盖重固结灌浆、无盖重固结灌浆以及引管固结灌浆的灌浆方法。“混凝土盖重固结灌浆”为在基础上浇筑一定高度混凝土后，随后进行基础的灌浆处理的方法，通过混凝土的盖重可以采用更大灌浆压力的方案，但不能使止浆板明显抬动。“岩石盖重固结灌浆”是在混凝土浇筑前利用岩体盖重对深部岩体进行灌浆，并针对浅层岩体预埋引管管路，混凝土浇筑后对浅层岩体进行引管灌浆，存在边缘浅层岩体裂隙漏浆以及施工较为复杂等问题。“无盖重固结灌浆”为直接在基岩面上进行钻孔灌浆的方法，适用于基建面整体地址条件较好的工程，但由于缺少混凝土盖重，存在灌浆压力难以加大或基建面漏浆等问题。“引管固结灌浆”为混凝土浇筑前通过在基建面钻孔架设引管灌浆的管路并通至混凝土仓外，等到混凝土浇筑一定高度后，通过所引管道进行管道盖重灌浆，但容易导致坝体抬动、深层次部位灌浆施工复杂且效果差等问题。
4.名词解释：
5.盖重固结灌浆：在基础上通过盖重作为保护进行基础的固结灌浆施工，一般采用岩石盖重或混凝土盖重。
6.v型地基：采用由河谷冲蚀形成的地貌作为的基础部分。
7.孔斜：灌浆孔钻孔偏斜。
8.地基抬动：灌浆过程中受灌浆压力影响所造成的基建面抬动。


技术实现要素：

9.为了加固v型河谷坝基，本发明提供了一种v型河谷坝基处理方法，所述v型河谷坝基处理方法针对不同地质以及灌浆需求，设置个性化的灌浆方案，减少地基处理对拱坝混凝土浇筑的工期以及整体工期的影响，提升整体地基固结灌浆质量保证地基的整体性，利于缩短施工工期，降低施工方案难度等。
10.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
11.一种v型河谷坝基处理方法，包括以下步骤：
12.步骤1、区域划分以及初步基岩开挖；
13.所述区域划分是将坝基础部分划分为四个区域，第一个区域为非陡坡段岩石坝基
区域，第二个区域为陡坡段岩石坝基区域，第三个区域为陡坡段岩石扩大基础区域，第四个区域为下游扩大灌浆区域；
14.步骤2、一期固结灌浆；
15.对于所述第一个区域和第三个区域，采用预留保护岩层的固结灌浆方式，对于所述第二个区域和第四个区域，采用无盖重固结灌浆结合接触式灌浆方式；
16.步骤3、后续基础开挖施工；
17.步骤4、二期固结灌浆。
18.本发明的有益效果是：
19.1、结合v型坝基特性，合理地在不同部位配置开挖施工方案以及不同的固结灌浆方案组合，兼顾施工质量与施工难度。
20.2、采用的固结灌浆方案从根本上解决与建筑物混凝土浇筑之间的矛盾，利于缩短工期降低。
21.3、分段分期施工有利于对软弱带集中部位进行重点处理补强，提升软弱带的灌浆质量。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.图1是坝基四个区域的划分示意图。
24.图2是开挖以及固结灌浆分区和工序的示意图。
25.图3是基岩开挖施工工序的示意图。
26.图4是灌浆孔布置的示意图。
27.图5是岩石盖重区域一期固结灌浆的示意图。
28.图6是无盖重区域一期固结灌浆的示意图。
29.11、第一个区域；12、第二个区域；13、第三个区域；14、第四个区域；
30.21、岩石盖重保护层；22、灌浆孔正常排布区域；23、稍密区；24、加密区；25、基建面；26、固结灌浆孔；27、保护岩层；28、地质分层；29、表面裂隙；210、回填洞室；211、岩层内部裂隙；212、地质薄弱带。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.一种v型河谷坝基处理方法，包括以下步骤：
33.步骤1、区域划分以及初步基岩开挖；
34.所述区域划分是将坝基础部分划分为四个区域，第一个区域11为非陡坡段岩石坝基区域，第二个区域11为陡坡段岩石坝基区域，第三个区域13为陡坡段岩石扩大基础区域，第四个区域14为下游扩大灌浆区域；所述非陡坡与陡坡的坡度分界线范围取45度至55度(优选45度)，例如坡度大于45度时为陡坡，坡度小于或等于45度时为非陡坡，结合地基地质勘测结果，确定软弱错动带，如图1所示，其中b方向为泄流或河流方向。
35.在步骤1中，所述初步基岩开挖之前采用预裂爆破进行布置、钻孔、爆破，在所述初步基岩开挖的过程中，对于所述第一个区域11和第三个区域13，开挖至在建面上方设定位置，预留设定厚度的岩体作为岩石盖重保护层21(也是保护岩层27)；对于所述第二个区域12和第四个区域14，开挖至弱风化带下部或新鲜岩层处。需保证开挖后岩石面整体较为完整，随后进行岩体清理进一步保证灌浆表面整体的平整。第四个区域14还可以包括设备平台区域。
36.在步骤1中，由于右岸坝基保护层开挖工作量大、工期紧，为确保右岸坝基保护层开挖能够快速实施，需要展开多个工作面同步进行开挖施工。开挖所述岩石盖重保护层之前，将开挖在空间上划分为陡坡段、缓坡段和水平段三个区段，相应的分别采用预裂爆破、复合消能爆破和手风钻小梯段密炮孔复合消能爆破三种爆破方式；开挖所述岩石盖重保护层时，在时间上划分为两个时段施工，通过先河床后陡坡，开挖区自上而下施工的方式进行，如图2和图3所示。图2也理解为是此时沿图1中a
‑
a或c
‑
c方向的剖视图。
37.步骤2、一期固结灌浆；
38.一期固结灌浆施工开展于地基开挖过程中，混凝土浇筑施工前，采用设置岩石盖重保护层的灌浆方案或结合接触式灌浆的灌浆方案，灌浆时的采用较大的灌浆压力以及较长的灌浆时长，在施工过程中基建面无较大抬动、无显著漏浆前提下，达成基础处理过程地基整体性以及灌浆质量达到施工要求的目的。
39.步骤2包括以下步骤：
40.步骤2.1、洞室施工；
41.坝肩、坝基及抗力体设计范围分布有帷幕洞、排水洞、置换洞、截渗洞以及抗力体排水洞等类型洞室，根据设计在相应区域进行坝基固结灌浆前完成洞室的衬砌、固结灌浆、回填等施工。
42.步骤2.2、布置灌浆孔、钻灌浆孔和监测设备安装；
43.在步骤2.2中，完成灌浆影响范围的探洞回填、勘探钻孔封堵坝基处理洞及坝基处理洞及灌排洞固结灌浆等施工后，根据施工计划开展相应区域灌前准备。
44.在灌浆孔布置时，灌浆孔位由专人按照施工图纸布设控制孔位，每排优先布置两侧灌浆孔，随后以控制孔位为基点，通过标定工具布设其他灌浆孔位，挂标志牌表明具体施工位置。基建面灌浆孔布设理念具体如图4所示，含有灌浆孔正常排布区域22、稍密区23、加密区24；其中主要布设两类类灌浆孔灌浆方案，方案一采用“由表及里”的灌浆理念，全孔分段进行灌浆，逐渐完成由浅层岩体的加强至深层岩体的加强；方案二采用随后通过灌浆塞控制灌浆深度，采用“由里及表”的灌浆理念，一次钻探成孔，随后通过灌浆塞控制浆液灌注，由内而外进行浆液灌注。控制孔采用方案一的方式进行灌浆，标定孔以及补强孔采用方案二的方式进行灌浆，两种灌浆方案孔位比例整体控制于2：1；
45.在所述钻灌浆孔时，钻孔开孔位置与设计孔位偏差大于设计允许偏差值。在钻孔过程中，行孔斜测量，孔口段10m内至少进行两次孔斜测量，发现钻孔偏斜后及时纠偏，若无效则报废原孔，重新进行钻孔；在所述钻灌浆孔后，对所有所述灌浆孔进行冲洗，先进行钻孔冲洗，冲洗后孔底残留物厚度不得大于20cm；随后进行裂隙压水冲洗，冲洗过程中一般采用80％的灌浆压力，若灌浆压力超过1mpa时，则改用1mpa；当结合风压冲洗时，风压不超过0.5mpa。
46.根据施工需求搭设供电、供风以及供水管路布设，辅助设施布置完成后，在已建设的灌浆站内布设灌浆设备。于灌浆前布设灌浆监测设备，主要为抬动观测装置，分别为内观测设备于外观设备。外观设备于每个坝段设置一定数量，待基础表面清理完成后进行布设；内观设备与钻机于区域灌浆前布设完毕。通过监测对于基岩累计抬动值进行持续监控，及时调整灌浆时灌浆压力。
47.步骤2.3、分区灌浆；
48.所述第一个区域和第三个区域，采用预留保护岩层的固结灌浆方式，所述第二个区域和第四个区域，采用无盖重固结灌浆结合接触式灌浆方式；
49.在步骤2.3中，所述采用预留保护岩层的固结灌浆方式为对岩石盖重保护层采用低压封闭灌浆，对坝基孔段进行岩石盖重分序分段灌浆，灌浆孔分三序，一序、二序采用由表及里的灌浆方式，全孔分段进行灌浆；三序孔与补强孔采用由里及表的灌浆方式，通过灌浆塞控制灌浆深度，一次钻探成孔，随后通过所述灌浆塞控制浆液灌注；
50.一序、二序和三序灌浆孔的灌浆浆压力比为0.8：1：1，灌浆时采用三段式灌浆方法，所述三段的灌浆压力比由外而内为1：1.5：2，所述三段中的第一段用于岩石盖重部位加强灌浆，所述三段中的第二段和第三段为针对地基岩石裂隙以及错动带部分加强灌浆，待孔口返出浓浆后嵌封孔口，下压外管至锚固段上部胶球膨胀后，对锚固段进行压力灌浆，灌浆压力不小于1mpa，灌注时间不小于0.5小时，在规定压力下当注入率不大于1l/min时，继续灌浆30min即可结束灌浆，如图5所示，其中含有基建面25、固结灌浆孔26、保护岩层27和地质分层28。
51.全坝灌浆由河床部分向两岸部分展开，根据实际基岩开挖施工过程进行。待质量检查合格后进行保护层开挖，开挖后对坝基浅层进行全面质量检查，为后续展开混凝土浇筑做好准备。
52.在步骤2.3中，所述采用无盖重固结灌浆结合接触式灌浆方式为采用分序分段灌浆的方式，灌浆孔分三序，一序、二序和三序灌浆孔的灌浆浆压力比为0.8：1：1，灌浆时采用三段式灌浆方法，所述三段的灌浆压力比由外而内为1：1.5：2，所述三段中的第一段用于基建表面加强灌浆，所述三段中的第二段和第三段为针对地基岩石裂隙以及错动带部分加强灌浆。待孔口返出浓浆后嵌封孔口，下压外管至锚固段上部胶球膨胀后，对锚固段进行压力灌浆，灌浆压力不小于1mpa，灌注时间不小于0.5小时；此外接触灌浆结合浅层固结灌浆补灌孔进行间隔布置，布设孔深5m的固结灌浆孔(兼接触灌浆孔)和引管系统，孔位和原灌浆孔位进行间隔布置，此外在特殊部位可专门另设坝基接触灌浆系统(即不结合固结灌浆孔布设部分)，如图6所示，其中含有表面裂隙29、回填洞室210、岩层内部裂隙211和地质薄弱带212。
53.步骤2.4、灌后处理；
54.每个灌浆孔全孔灌浆结束后，报请监理工程师及时进行验收，验收合格的灌浆孔才能进行封孔。灌浆孔封孔采用“全孔灌浆封孔法”。灌浆孔封孔质量抽样进行检查，封孔质量的合格标准按设计规定执行。封孔完成，浆液凝固后及时清除孔内浮浆和污水，用水泥砂浆将孔口脱空段回填密实。单元工程灌浆结束后，抬动观测孔、物探测试孔等的封孔方法及要求同固结灌浆孔。
55.一期固结灌浆完成后在灌浆孔封孔后埋设锚杆(φ32，l＝9m)或锚筋桩(3φ32，l
＝9m/12m)，埋入基建面5cm
‑
10cm以下；随后对灌后检查不合格部位进行加密补灌，再对不合格部位进行质量检查，仍不合格部位埋设引管并做好登记；一期固结灌浆全过程于基岩开挖施工期内，混凝土实际浇筑施工前，整体与混凝土浇筑分离。
56.步骤3、后续基础开挖施工；
57.对于所述第一个区域和第三个区域中灌浆质量要求达标的部位开始对所述预留岩层的爆破和挖除，待开挖至基建面后，进行爆破后损伤检查，进行损伤补强灌浆处理。
58.步骤4、二期固结灌浆；
59.二期固结灌浆施工灌浆开展于混凝土施工过程中，针对一期灌浆补灌后仍未达成灌浆质量部位以及地址较为复杂部位(岩石分层区域或地质软弱错动带)，通过引管灌浆的方式，利用混凝土的盖重进行浅层、低压的固结灌浆施工，对于地基进一步进行补强，保证浅层基建面的整体性、均匀性。
60.步骤4包括以下步骤：
61.步骤4.1、引管与灌前准备；
62.确定前期新增埋管补灌部位，按照监理工程师要求进行钻孔与埋设灌浆管，与原有埋设灌浆管引管至下游扩大基础、贴角处，与前期布设5m的浅层固结灌浆孔(与一期灌浆孔间隔布设)相连。每五个灌浆孔布设一条灌浆管路，灌浆前检查引管通畅性，整体形成灌浆管回路后于灌浆前布设灌浆设备。
63.步骤4.2、分区灌浆，各区域待上部混凝土浇筑超过30m且完成封拱灌浆后，实施灌浆施工。灌浆区域整体由坝址上下游往坝址推进灌浆；
64.对于所述第一个区域和第二个区域，采用混凝土盖重引管固结灌浆方式，所述混凝土盖重引管固结灌浆方式采用湿磨水泥浆液灌注，水灰比采用三个、四个或五个比级，优选，普通水泥浆液的水灰比采用2：1、1：1、0.8：1、0.6：1四个比级。湿磨细水泥浆液的水灰比采用3：1、2：1、1：1、0.6：1四个比级，采用最稀水灰比开灌。根据现场实际情况若需要适当调整，应经监理工程师批准。
65.灌浆时，压力由安装在回浆管管口的灌浆压力表控制，浆液由稀到浓逐级变换，在最大压力下，当注入率达到目标标准后，持续灌注20min，结束；灌浆结束后，采用备用泵进行管路封堵施工，采用设定比例的水泥浆液将管道内稀浆置换，回浆管出浆比重达到进浆比重后关闭，采用小循环的方式进行，压力为1.0mpa，持续10min结束。
66.对于所述第三个区域，采用混凝土盖重灌浆方式；
67.期固结灌浆施工补灌检查时仍达不到灌浆质量部位，通过混凝土盖重灌浆的方法结合额外接触式灌浆布设进行补灌。
68.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。