固結(jié)灌漿法

固結(jié)灌漿的范圍主要是根據(jù)大壩基礎(chǔ)的地質(zhì)條件，巖石破碎情況，壩型和基礎(chǔ)巖石應(yīng)力條件等來(lái)確定的。

對(duì)于重力壩，當(dāng)基礎(chǔ)巖石比較良好時(shí)，有的工程僅在壩基內(nèi)上游和下游應(yīng)力大的地區(qū)進(jìn)行固結(jié)灌漿。此外，在裂隙多、巖石破碎和泥化夾層集中的地區(qū)要著重進(jìn)行固結(jié)灌漿。在壩基巖石普遍較差，而壩又較高的情況下，則多進(jìn)行壩基全面積固結(jié)灌漿。

對(duì)于拱壩，因作用于基礎(chǔ)巖石上的荷載較大，且較集中，因此，一般多是整個(gè)壩基進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿孔常較深，特別是兩岸受拱壩推力大的壩肩拱座基礎(chǔ)，更需加強(qiáng)固結(jié)灌漿工作。

固結(jié)灌漿工作很重要，工程量也常較大，是筑壩施工中一個(gè)必要的工序。根據(jù)其施工程序，在施工進(jìn)度上，要為其安排好一定的灌漿時(shí)間。這是保證固結(jié)灌漿質(zhì)量的前提。

1．固結(jié)灌漿施工時(shí)間

固結(jié)灌漿施工最好是在基礎(chǔ)巖石表面澆筑有混凝土蓋板或有一定厚度混凝土，且已達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后進(jìn)行。但也有由于某些原因而安排在混凝土澆筑前進(jìn)行灌漿的?？偟膩?lái)看，在基巖上灌注適當(dāng)厚度的混凝土后，再進(jìn)行灌注是有利的，在巖石破碎、多裂隙的地帶更是如此。

有些大壩固結(jié)灌漿施工，在混凝土澆筑前，先行灌注第1、Ⅱ次序孔，灌漿壓力稍低，當(dāng)混凝土澆筑到一定厚度后，再用較大的壓力灌注第Ⅲ序孔。

2．固結(jié)灌漿施工次序

固結(jié)灌漿施工的特點(diǎn)是“圍、擠、壓”，就是先將灌漿區(qū)圈圍住，再在中間插孔灌漿擠密，最后逐序壓實(shí)。這樣易于保證灌漿質(zhì)量。所以，固結(jié)灌漿的施工次序必須遵循逐漸加密的原則。先鉆、灌第1次序孔，而后開(kāi)始第Ⅱ次序孔的鉆進(jìn)和灌漿工作，以此類(lèi)推，這樣還可以隨著各次序孑L的循進(jìn)，及時(shí)地檢查灌漿效果。

3．固結(jié)灌漿材料

固結(jié)灌漿一般均以水泥作為主要材料，在節(jié)理裂隙發(fā)育地區(qū)，注入量很大時(shí)，常常在水泥漿液中摻加砂，制成水泥砂漿灌注。因?yàn)楣探Y(jié)灌漿主要目的是提高基礎(chǔ)巖石強(qiáng)度，故一般情況下不摻用黏土。

使用的水泥不宜低于425號(hào)，材質(zhì)應(yīng)新鮮，當(dāng)?shù)叵滤星治g性時(shí)，應(yīng)使用具有抗侵蝕性的水泥。

固結(jié)灌漿的目的在于提高基巖的整體性和彈模；減少基巖受力后的變形；提高基巖的抗壓、抗剪強(qiáng)度；降低壩基的滲透性、減少滲透量?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果證明：在對(duì)節(jié)理裂隙較發(fā)育的基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿后，基巖的彈性模量可以提高30%～100%，有時(shí)可達(dá)1．5～2．0倍，甚至更多。在帷幕灌漿的平面內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿，有助于提高帷幕灌漿時(shí)的壓力。

固結(jié)灌漿孔的布設(shè)常采用的形式有方格形、梅花形和六角形，也有的采用菱形或其他各種形式。方格形布孔的主要優(yōu)點(diǎn)是便于補(bǔ)加灌漿孔，在地質(zhì)條件復(fù)雜、巖石破碎、多裂隙的地區(qū)多采用此形式。梅花形布孔的主要缺點(diǎn)是不便于補(bǔ)加灌漿孔，所以在地質(zhì)條件較好、預(yù)計(jì)灌完漿后不需補(bǔ)加灌漿孔的地區(qū)多采用此形式。

由于巖石的破碎情況，節(jié)理發(fā)育程度，裂隙的狀態(tài)、寬度和方向的不同，孔距亦隨之而異，根據(jù)我國(guó)一些大壩的固結(jié)灌漿資料設(shè)計(jì)，最終孔距一般在3～6 m之間，而排距等于或略小于孔距。有的拱壩，除在基礎(chǔ)全面積進(jìn)行固結(jié)灌漿外，還在壩基應(yīng)力大的部位布設(shè)灌漿孔，常常分為兩期進(jìn)行灌漿施工：第一期固結(jié)灌漿在基礎(chǔ)全面積上布孔，孔深5～7 m，或更深一些，用較低壓力灌漿；第二期固結(jié)灌漿從壩上、下游鉆孔，鉆孔較深，或是從灌漿廊道內(nèi)鉆進(jìn)，鉆孔呈放射狀，待混凝土澆筑一定高度后，用較高的壓力進(jìn)行灌漿。

地質(zhì)條件復(fù)雜的壩基或是高壩的基礎(chǔ)，對(duì)巖石固結(jié)的程度要求較高時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)成果的分析、研究，才能比較正確地確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)(如孔距、排距、孔深)，以及采取適當(dāng)?shù)牟兼軱形式、灌漿程序和灌漿壓力等。

按照前期固結(jié)壓力與現(xiàn)有壓力相對(duì)比的狀況，可將土（主要為粘性土和粉土）分為正常固結(jié)土、超固結(jié)土（超壓密土）和欠固結(jié)土三類(lèi)。正常固結(jié)土層在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有現(xiàn)有覆蓋土重。在研究沉積土層的應(yīng)力歷史時(shí)，通常把土層歷史上所經(jīng)受過(guò)的先期固結(jié)壓力p_c與現(xiàn)有覆蓋土重p₁進(jìn)行對(duì)比，兩者的比值定義為超固結(jié)比（OCR）。正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土的超固結(jié)比分別為OCR=1、OCR>1和OCR<1。

當(dāng)考慮土的應(yīng)力歷史進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)，應(yīng)進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)，確定先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)等。確定先期固結(jié)壓力最常用的方法是

卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法，步驟如下：

1從e-logp曲線(xiàn)上找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A，過(guò)A點(diǎn)作水平線(xiàn)A1和切線(xiàn)A2；

2作∠1A2的平分線(xiàn)A3，與e-logp曲線(xiàn)中直線(xiàn)段的延長(zhǎng)線(xiàn)相交于B點(diǎn)；

3B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力就是先期固結(jié)壓力。

固結(jié)是指松軟土壤在外力作用下發(fā)生壓縮、去水而逐漸密實(shí)的過(guò)程。當(dāng)有壓力施加在土體時(shí)，土粒會(huì)更加緊密的壓在一起，使土體孔隙中水分逐漸排出、體積變小、密度增大。土壤的固結(jié)現(xiàn)象在基礎(chǔ)工程中意義重大，是地基沉降的主要因素。土壤的固結(jié)度是研究地基沉降量與時(shí)間關(guān)系的主要依據(jù)。

正常固結(jié)土超固結(jié)土

超固結(jié)土是先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)有自重壓力的土(Pc>Po)。說(shuō)明土在歷史上曾受過(guò)比現(xiàn)有自重壓力大的固結(jié)壓力。超固結(jié)土具有以下特性：

壓縮變形特性

對(duì)于超固結(jié)土，外加荷載小于其先期固結(jié)壓力時(shí)，土層的壓縮很微小，外加荷載一旦超過(guò)先期固結(jié)壓力，土的變形將顯著增大。

含水量較低

由于受前期固結(jié)壓力的影響，超固結(jié)軟土的孔隙性較小，故含水量一般低于軟土的含水量。

透水性差

由于受前期固結(jié)壓力的影響，超固結(jié)軟土的透水性一般較差。

蠕變

土的蠕變特性是土體變形時(shí)效特性最典型反應(yīng)之一，從宏觀(guān)上描述的軟土蠕變現(xiàn)象與其他材料有許多相似之處之外，不同之處在于蠕變變形收固結(jié)特性的影響，因此，分析超固結(jié)軟土蠕變變形時(shí)必須考慮土體的滲透性和孔隙水壓力的消散。在長(zhǎng)期恒定應(yīng)力作用下，軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減；在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀(guān)的次固結(jié)沉降 。

正常固結(jié)土欠固結(jié)土

由于人類(lèi)的工程活動(dòng)或自然地質(zhì)條件的變遷，導(dǎo)致在現(xiàn)存的自重壓力作用下未完成固結(jié)過(guò)程以致仍在繼續(xù)緩慢地進(jìn)行著排水固結(jié)的土體(層)。其判別標(biāo)志是現(xiàn)存的自重壓力大于其先期固結(jié)壓力或者超固結(jié)比OCR<1。特點(diǎn)：土粒在重力作用下未固結(jié)，在沉積壓密過(guò)程中產(chǎn)生鹽類(lèi)析出或膠結(jié)作用，形成“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”，土體壓縮曲線(xiàn)變緩。土層形成的此類(lèi)土一旦“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”遭到破壞，則會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步固結(jié)壓密，直至形成正常固結(jié)狀態(tài)。如濕陷性黃土受雨水浸泡后產(chǎn)生大量變形。

由于非超載因素和氣候干燥產(chǎn)生的水分蒸發(fā)和土體干縮，特別是土體次固結(jié)過(guò)程的作用所形成的先期固結(jié)壓力。先期固結(jié)壓力是指天然土層在其歷史中所受過(guò)的最大有效應(yīng)力。先期固結(jié)土是區(qū)分土為正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土的關(guān)鍵指標(biāo)。