水利工程施工教案市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

主讲：颜颜 宏宏 亮亮水利工程施工教案第1页主讲：颜颜 宏宏 亮亮绪论第一章 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 经营管理第2页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n？水利利用水资源，预防水灾害；指水利工程，如兴修水利；n？工程土木建筑或其它生产制造部门用较大而复杂设备来建造工作。n？水利工程兴水利（修水害）所修建工程。（包含设施和方法）n设施：为满足某种需要而建立起来机构、n系统、组织、建筑。n方法：针对某种情况采取处理方法。n？施工按照设计规格和要求建造工程过程。第3页主讲：颜颜 宏宏 亮亮？水利工程施工建造水利工程过程：第4页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n？施工目标以设计实现和利用需要为目标。n？施工依据规划设计结果。n？施工特征：（包含实践性和综合性）n实践性实践检验“硬科学”n综合性综合利用自然科学和社会科学知识和经验。n？施工目标：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。第5页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n一、任务和特点n1主要任务P1n（1）编制施工组织设计；n（2）科学地使用人力、物力、财力；n（3）开采观察、试验和研究工作。n2特点：P1P2n二、成就举世瞩目、世界最大水利枢纽为代表。河南范县在山东境内，为了由金堤河引黄。展望水危机摆在全世界面前、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。第6页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n三、施 工 组 织 与 管 理 基 本 标 准p2p3(1)(5)n四、课程内容和特点：前面讲过程中包含了。教材在内容编排上，利用矛盾论哲学思想，按先共性后个性次序处理问题。P3。第7页主讲：颜颜 宏宏 亮亮为避开水流对施工不利影响而采取“导、截、拦、蓄、泄”工程办法。施工导流设计主要任务：P4第8页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n11施工导流基本方法 n12围堰工程 n13导流设计流量确实定 n14导流方案选择 n15截流工程 n16拦洪渡风（略）n17蓄水计划与封堵技术（略）n18 基坑排水 第9页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（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）前期都是利用束窄原河道导流1关键问题河床束窄程度（纵向围坝位置）选择。第10页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（1）束容河床平均流量（12）（2）束窄度K=A2/A1 100%（11）K=40%70%围坝及河床V冲并满足通流要求V（流速）、J（比降）和h（水深）、B（河宽）2各段各程量，施工强度比较均衡；3适用：P6（图13右侧）第11页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（二）后期则要经过修建泄水道导流（有河床内泄水道或河床外泄水道）1河床内泄水道适合用于重力式砼坝。（1）底孔导流（图11C）分段分期修建砼坝时 1.暂时底孔后封堵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，其它导流量不足砼坝。第12页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（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第13页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 2河床外泄水道适合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）明渠导流河床外明渠（如三峡，在全段围堰法中讲）二、全段围堰法导流（适合用于导流流量小情况）（一）河床外泄水道导流：1隧洞导流（图16）河谷狭窄、山岩坚实、造价高、复杂。布置要求：见水工中，若结合永久隧洞最好。（图17）第14页主讲：颜颜 宏宏 亮亮二、全段围堰法导流（适合用于导流流量小情况）（一）河床外泄水道导流：1隧洞导流（图16）河谷狭窄、山岩坚实、造价高、复杂。布置要求：见水工中，若结合永久隧洞最好。（图17）第15页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（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 第16页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 导流中暂时挡水物作用：围护基坑干地施工，妨碍永久运行还要拆除。一、围堰种类1按材料分，土石、草土、板桩、砼2按与水流方向相对位置分：横向、纵向3 按基坑是否允许淹没分：过水，不过水。第17页主讲：颜颜 宏宏 亮亮二、选型标准：1含有足够稳定性、防渗性、抗冲性和强度。2就地取材，造价廉价、结构简单、建、拆方便。3布置上力争导流平顺，不严重冲刷。4预防接头处集中渗漏。第18页主讲：颜颜 宏宏 亮亮三、基本型式及结构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）河床透水覆盖深在围堰中间部位做垂直防渗墙土基中；灌浆帷幕透水岩中第19页主讲：颜颜 宏宏 亮亮主要特点：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、细土草土围堰施工次序示意图配合图（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场所。第20页主讲：颜颜 宏宏 亮亮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石。）结构：带锁口，相互联结固结于地基中悬臂梁。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%。第21页主讲：颜颜 宏宏 亮亮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。第22页主讲：颜颜 宏宏 亮亮5过水土石围堰结构：类似于土石围堰，但要处理堰顶和下游坡过水问题。防冲办法：（1）砼板护面 图121（2）钢筋网护面 图124主锚筋提前埋入堰体。第23页主讲：颜颜 宏宏 亮亮四、围堰防渗和防冲关键1防渗同普通挡水建筑物，按前挡后排标准；属于水下修筑防渗体，水下施工质量是关键。2.接头预防集中渗透变形降低J（刺墙延长渗径）刺墙（图125木板、砼）3防冲因为断面降低，所以流速提升，转角处底部涡流抛石护底辅以上下游导流墙。第24页主讲：颜颜 宏宏 亮亮五、围堰折除1要洁净：确保二期导流顺畅；确保永久物利用。2拆除次序：自背水坡分层拆（图128），确保挡水稳定。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 砼爆破第25页主讲：颜颜 宏宏 亮亮五、围堰折除1要洁净：确保二期导流顺畅；确保永久物利用。2拆除次序：自背水坡分层拆（图128），确保挡水稳定。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 砼爆破第26页主讲：颜颜 宏宏 亮亮六、围堰平面布置与堰顶高程P201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。第27页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（2）尽可能利用有利地形，降低围堰长度、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、下游河道断面向上游推：第28页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（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）再算束窄段水位，束窄段进口处水深h（3）上游水位差Z=hhd所以上游 Hd=下游Hd+Z 第29页主讲：颜颜 宏宏 亮亮导流建筑物供水标准是以供水 期来表示。一、导流标准按水利水电工程施工组织设计规范SDJ338891.先定导流建筑物级别（IIIV级）依据表14导流标准所保护对象级别 级别导流物失事后果导流物使用年限围堰工程规模注：表14下第30页主讲：颜颜 宏宏 亮亮2再依据导流物种类确定洪水重现期 表15 T年 注：最优洪水重观期其对应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）年限等相关。（16）第31页主讲：颜颜 宏宏 亮亮二、导流时段划分（相当于围堰导流法分期）按导流程需序所划分各个施工阶段延续时间。不一样导流方法组合次序。（导流方案P24）导流（T）标准已定，看导流时段在（1）枯水期Q小，导流物工程量小；（2）中水期确定对应导流流量（设计）（3）洪水期Q大，导流物工程量大。第32页主讲：颜颜 宏宏 亮亮所以合理划分导流时段，是既安全又经济地完成导流任务基本要求。导流设计流量为该时段内洪水重现期最大流量。一个建筑物导流标准是什么，导流流量与导流时段数相对应。其中最大称为导流设计流量。第33页主讲：颜颜 宏宏 亮亮不一样导流时段不一样导流方法组合，如表16要求：研究水文、地形、地质、施工枢纽布置和河道通行原因。确定若干个导流方案，进行技术经济比较，选取优。第34页主讲：颜颜 宏宏 亮亮在河床中全方面开展主体建筑物施工前夕，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1352龙口加固为提升龙口抗冲能力，降低合龙工程量，对龙口加以保护护底、裹头P33第35页主讲：颜颜 宏宏 亮亮3合龙封堵龙口（1）立堵法适用广、采取多 图135（2）平堵法适于软床，采取少 图1364闭气创堤全线堵漏防渗。5加高培厚形成围堰二、截流日期尽可能提前在枯水期初，不在洪水期，对航运影响小时。截流流量截流时期内10%20%频率旬或月平均流量，以当初水文气象预报修正。第36页主讲：颜颜 宏宏 亮亮三、截流主要性1施工进度关键：截流失败可能拖到明年。2技术复杂慎密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。第37页主讲：颜颜 宏宏 亮亮包含：1.开挖前早期排水2.开挖及施工中经常性排水一、早期排水围堰内基坑上积水包含降水（主要）和渗水排水流量 取决于排水时间T T取决于围观及基坑边坡稳定，不能下降过快（非稳定渗流造成失稳）。第38页主讲：颜颜 宏宏 亮亮边坡稳定取决于土质（tg和c）。普通控制水面下降速度（0.51.5m/天）依据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适应泵吸水高度和扬程。第39页主讲：颜颜 宏宏 亮亮二、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）开挖过程中不防碍开挖和运输为标准，基坑中部；（2）修建筑物时不影响建筑为标准基坑四面；p43图1472排水量计算 水力学、水文地质（本科教材P165施工）第40页主讲：颜颜 宏宏 亮亮围堰 按土石坝渗透计算方法基坑倒向 基坑倒向（712）H含水层厚度mK围堰和透水层透水系数mh基坑内水深mR地下水位下降曲线影响半径mr（m）F基坑平面面积m2第41页主讲：颜颜 宏宏 亮亮基坑度部q=每米水头每平方米基坑面积渗流量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土层（K=11043103m/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井管包含滤水管、外围滤料、封底填料 图148第42页主讲：颜颜 宏宏 亮亮成井方法：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。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，又利用其它作用加速排水。第43页主讲：颜颜 宏宏 亮亮类型图示原理设备降水深度轻型井点1-51穴压真空法井点管及滤水管、集水总管、离心泵、真空泵、和集水箱每层设备4米喷射井点1-52射流真空法进水和出水井管及滤水器扬水器高压水泵及进水总管，出水总管820米K=350m/d压气扬水1-53射流真空法进气和出水井管及扬水器、高压气泵、进气总管、出水总管40米电渗井点1-54电渗真空法轻型或喷射在井点设备上，井管作阴极再对称布置阳极通电（直流发电机），I=0.51A/m2更加快更深第44页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n21 爆破原理及药量计算 n22 外破基本方法（孔眼、调量、药壶表面）n23 特种爆破技术控制爆破n24 钻孔机具和外爆器材 n25 爆破安全控制第45页主讲：颜颜 宏宏 亮亮一、爆破作用 （一）原理：生成大量气体极高膨胀压力104Mpa级指放很大热能很高温度10004500强烈化学反应冲击波传输形成拉原力破坏。冲击波传输及作用：（1）在空气中冲击波越过临空面时，形成拉力波，引发弧向裂缝（2）在岩土中，压力波，其波阵面产生切向拉应力，引发径向裂缝。第46页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（二）影响作用范围（无显著界限）（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（对应半径为Rp,松动破裂）（4）震动圈松动（圈外部分介质发生震动）第47页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 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（W1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预松。当n4；0.412药包质量计算 单个集中药包 （2-4）P50 延长药包 Q-P52(2-16)第50页主讲：颜颜 宏宏 亮亮一、孔眼爆破浅孔爆破：孔径75mm，孔深75mm，孔深5m适于大规划。（一）炮孔布置标准：充分利用天然临空面，创造更多临空面形成阶梯，有利于提升外破效果，降低成本方便施工。2预防漏气，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第51页主讲：颜颜 宏宏 亮亮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依据总控深，介质情况，挖掘机作业要求等要求综合破定。3.计算爆孔深度L浅孔L=KLH P52(29)第52页主讲：颜颜 宏宏 亮亮深孔L=H+H (210)4.炮孔间距a 浅孔a=KaWP (211)深孔a=(0.71.4)WP (212)5爆孔排距 b=a*sin60。=0.87a （213）6爆孔最小堵塞长度Lmin预防爆生气体逸出。浅孔LminL/2 深孔LminWP第53页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（三）药量计算：多采取群孔松动爆破，考虑孔间联合作用。单孔装药量 Q=0.33KHWPa （216）P52HWPa需松动介质体积二、洞室爆破 布置示意图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=(218)排距b=(220)第54页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 (2)条形药包可利用与自由面平行平洞装药，无需专开约室。（二）施工关键点：1装药：1236V摄影，清理、排水、防潮、按程序、检验无误。2堵塞：先木板再粘质土，后石碴，堵塞长度（1.21.5）WP3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。第55页主讲：颜颜 宏宏 亮亮三、改进爆破效果方法和办法 P54（1）合理利用或创造工人自由面（临空面）；（2）采取毫秒微差挤压爆破；（3）分段装药爆破；（4）采取不耦合装药；（5）确保堵塞长度和堵塞质量。第56页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 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。第57页主讲：颜颜 宏宏 亮亮一、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岩体不破坏，并取得平整开挖轮廓。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12米加大药量。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。第58页主讲：颜颜 宏宏 亮亮一、钻孔机具决定了钻孔效率和质量，对时间消耗(50%)和费用(70%)影响极大。（一）浅孔机具：孔深5m1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。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，钻含有重上吨，孔径150300mm。孔内加水冷却，清碴简清碴。第60页主讲：颜颜 宏宏 亮亮3潜孔钻机图215将合了回转和冲钻机优点，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）能力（容积ML或cm3）铵油2#、3#250cm3，岩石1#320 cm3，铵锑2#350 cm3。猛度动力威力定量炸药炸塌介质（铅柱）能力（高度mm）第61页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（2）最正确密度炸药能取得最正确爆破效果本身密度。（3）氧平衡零氧平衡（放热量大，有利安全，降低通风）炸药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）炸药含氧量小于可燃物完全氧化所需氧量，生成CO。氧平衡可经过炸药掺和来调整。TNT负氧平衡；硝酸铵正氧平衡；包装纸燃烧也耗氧。第62页主讲：颜颜 宏宏 亮亮普通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 （6）殉外距离（cm）殉外安全距离rSp68第63页主讲：颜颜 宏宏 亮亮2惯用工程炸药（1）TNT（三硝基甲苯）（2）硝化甘油（胶质）NH4NO3硝酸铵、硝化棉、粉等（3）铵梯硝酸铵加少许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）第64页主讲：颜颜 宏宏 亮亮3起爆器材 （1）雷管 图216（火雷管：（纸、铝、铜）导火索引爆，按到起爆药多少分为110号，电雷管电线通电引爆，分为即发型、延发型（有秒延、毫秒延国产有25200ms）、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 ms D=3mm，塑料管内壁涂薄层单质炸药。廉价第65页主讲：颜颜 宏宏 亮亮三、起炸设计一、1起爆方式第66页主讲：颜颜 宏宏 亮亮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。在小型次序，分散浅孔，裸包爆破中广泛应用，不宜用于大型主要工程。（2）电雷管起爆：适于远距离，准确控制同时或分段起爆，大规模爆破，但易受杂散电流及雷电影响。电爆网络设计使各电雷管都能得到准爆电流ip设计。各电雷管联接成一个能用电控制整体引爆网路。设计内容：确定适当网络联接方案。图219（串、并、先串后并、先并后串，先并后串再并）第67页主讲：颜颜 宏宏 亮亮计算各处电阻值。验算每个雷管电流值作出爆破器材预算电爆网络计算：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雷管数，r单个雷管电阻总电流经过每个雷管电流第68页主讲：颜颜 宏宏 亮亮并联网络，不复杂，电流大，电线多，事先不好检验，局部不影响整体。混联电路：由局部电路到整体电路计算次序。从雷管处向电径分步计算求出。能综合串联和并联优点。第69页主讲：颜颜 宏宏 亮亮混联电路：由局部电路到整体电路计算次序。从雷管处向电径分步计算求出。能综合串联和并联优点。（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火雷管。（5）联合起爆法：双重起爆网络确保起爆成功。第70页主讲：颜颜 宏宏 亮亮布置思索题1、2、3、4、5、10。第71页主讲：颜颜 宏宏 亮亮n31 开挖处理挖掘不符合要求部分n32 岩基灌浆n33 岩基锚固n34 砂砾石地基注浆 n35 地下连续墙施工n36 土基振冲加固机械振动和水力冲射加固土层第72页主讲：颜颜 宏宏 亮亮地基-承受建筑物荷载岩土（包含基础下和基础周围岩土。）天然地基分为岩基和土基，都或多或少地存在缺点，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基本要求：P72强度足够；完整结构；抗渗稳定；耐久抗浸第73页主讲：颜颜 宏宏 亮亮要求：1.基坑排水，水上开挖2.挖法合时，确保质量-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，降低堆放。第74页主讲：颜颜 宏宏 亮亮固体注浆：大面积增加整体性和强度、表层抗渗性。帷幕注浆：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。将含有滚动性和胶凝性浆液，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、检验。第75页主讲：颜颜 宏宏 亮亮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：可采取风钻。灌浆质量与钻孔质量（亲密相关）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）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通，划分冲洗段交替压水压气。第76页主讲：颜颜 宏宏 亮亮3压水试验P77主要目标：确定地层渗透特征，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，反应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，压入水量（升）。P78使用压力H等于同段设计灌浆压力70%80%同时进行压水试验。P81图3-10。第77页主讲：颜颜 宏宏 亮亮4注浆（水泥或水泥土）（1）次序先固结需压盖层，预防抬起和冒浆，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：单排逐步加密；多排排内逐步加密，先下游、后上游，再中间排（2）灌法：纯压式图37（a）用于孔深1215m情况。循环式图37（b）质量有确保，当前均采取。第78页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（3）次序 一次灌浆一次钻到全深一次全部注浆，孔深8m裂隙少。分段灌浆：（孔段划分地层情况定）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。混正当上孔段自上而上，下孔段自下而上。（上层岩石破碎下层岩石完整深孔）第79页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（4）灌浆压力（32）（4）灌浆压力 式中P为灌浆段平均压力 稳定控制确定标准：尽可能高，经验公式：（33）最终试验确定灌浆中检验和调整。（P81）第80页主讲：颜颜 宏宏 亮亮抗渗控制对帷幕灌浆：表层段P（11.5）H工作水头；底部段P（23）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）浆液调整：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）第81页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（5）灌浆结束条件：帷幕灌浆 固结灌浆 残余吸浆量；G0.4Lmin G50%,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）。第88页主讲：颜颜 宏宏 亮亮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。第89页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（2）土方机械挖掘，成槽修筑级配料防渗墙。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砼浇筑钻挖成槽如3.（1）泥浆下浇筑。p92第90页主讲：颜颜 宏宏 亮亮（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，P931施喷成柱桩 2定喷成板墙。图3-32 第91页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 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设备。2加固原理（1）振冲挤密，加固砂层原理 P94 饱和中粗砂层液化排密和细砂层加填料挤密。（2）振冲置换，加固软土原理 P94 加填石条后成桩，促进粘土层排水固结，并共同承载。第92页主讲：颜颜 宏宏 亮亮3施工关键点（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）第93页主讲：颜颜 宏宏 亮亮1、总结目标及目标总结目标及目标2、总结方法与过程总结方法与过程第94页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 为了深入了解、认识本章所学知识，系统巩固和深化本章相关内容，提升大家研究能力和创新能力，我们再采取汇总、对比、商榷、扩展手法，对本章学习进行系统全方面总结。1、总结目标及目标总结目标及目标第95页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 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、总结目标及目标总结目标及目标此举是否必要？请大家先思索以下问题:第三章主题是什么？或者说是哪个方面施工？第三章主题是什么？或者说是哪个方面施工？第96页主讲：颜颜 宏宏 亮亮回答不愿定，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、总结目标及目标总结目标及目标地地基基？天天然然地地基基？人人工工地地基基？地地基基持持力力层层？建建基基面面？下卧层下卧层？基础？地基处理？基础？地基处理？经过努力得到知识，会记得更牢！第97页主讲：颜颜 宏宏 亮亮2.2 相关专业名词探讨与商榷 2.总结总结(研究研究)方法与过程方法与过程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98页主讲：颜颜 宏宏 亮亮第六节 土基土基振冲加固 第六节 振冲加固 2.1 2.1 对比教学内容与教材标题对比教学内容与教材标题 第三章 地基与地基与基础工程 第三章 基础工程第一节 开挖清基开挖清基 第一节 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 砂砾石石地基灌浆 第四节 砂砾地基灌浆第五节 地下连续地下连续墙施工 第五节 防渗墙施工第99页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 看内容，本章讲得都是“地地基基处处理理”方面施工，但不但讲了施施工工技技术术、施施工工机机械械、施施工工方方案案、施施工工要要求求等施工方法方面内容，还包括施施工工组组织织与管理方面与管理方面内容。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷 所以本章确切地应称为“地地基基处处理理工工程程施施工工”。为何讲课时改为“地基与基础工程地基与基础工程”？第100页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 是因为“关关于于地地基基与与基基础础，至至今今有有些些人人还还分分不不清清楚楚，常常把把地地基基称称为为基基础础。实实际际上上二二者者性性质质和和材材料料是是完完全全不不一一样样”。陈希哲土力学地基基础（第三版）清华大学出版社.1998。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷第101页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 本人查阅了一些相关权威性著作（见此讲最终参考文件），对此专门界定极少。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷 我经过对比、汇总和分析，将相关专业名词 进行了界定和分类，供大家探讨与商榷。第102页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 按按设设计计施施工工情情况况分分类类，有天天然然地地基基和人人工工地地基基之分。不需人工处理并改进原来物理力学性能，就能满足设计要求地基称为天天然然地地基基，不然属于人人工工地基地基。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷大家一起来探讨与商榷：地地基基承受建筑物荷载岩土(包含基础下、基础周围)。按按地地质质情情况况分分类类：覆覆盖盖层层地地基基（简称土土基基）和裸露岩地基裸露岩地基（简称岩基岩基）。第103页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 基基础础建筑物与岩土直接接触支承体。基础也是建筑物组成部分，其作用是将上部结构荷载扩散，减小应力强度并传给地基。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷 地基持力层地基持力层位于基础下第一层岩土。建基面建基面持力层顶面。下卧层下卧层持力层下岩土层。第104页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 建建筑筑物物稳稳定定取决于基础和地基强度和稳定性，关键关键在于地基与基础对建筑物适宜性。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷也就是要依据建筑物类型及对地基不一样要求、覆盖层地基和岩基各自不一样特点，合理选择最优地基处理方案，确保建造基础和地基满足利用要求，这需要勘察、设计和施工各方面共同努力。第105页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 水工建筑物要求地基要求地基2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷 足够强度、抗压缩和整体均匀性，能承受建筑物压力，确保抗滑稳定，且不产生过分位移和不均匀沉陷；足够抗渗、耐久性，降低扬压力和渗漏量，在长久浸蚀下不恶化。天然地基普通较难满足上述要求，故需进行地基处理。第106页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 地地基基处处理理(foundation treatment)，就是为提升地基承载、抗渗能力，预防过量或不均匀沉陷，以及为了处理地基缺点而采取加固、改进办法。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷 水工建筑物地基处理目标主要是加固和防渗主要是加固和防渗。第107页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 开挖清基开挖清基天然地基（满足强度、均匀）；置换回填置换回填人工地基（满足强度、均匀、防渗）；接触灌浆接触灌浆人工地基（满足抗滑、防渗）；固结灌浆固结灌浆人工复合地基（满足加固、防渗）；帷幕灌浆帷幕灌浆人工复合地基（满足防渗）；岩体锚固岩体锚固人工复合地基（满足加固）；砂砾层灌浆砂砾层灌浆人工复合地基（满足加固、防渗）；地下连续墙地下连续墙人工复合地基（满足防渗，加固）；砂土振冲挤密砂土振冲挤密人工复合地基（满足加固）；粘土振冲置换粘土振冲置换人工复合地基（满足加固）；土工合成材料防渗墙土工合成材料防渗墙人工复合地基（垂直铺塑满足防渗）。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷水利工程中地地基基处处理理方方法法因详细地基情况和建筑物对地基要求而不一样，普通采取方法：（已详细介绍，这里点出实质）第108页主讲：颜颜 宏宏 亮亮地基处理属隐蔽性工程，必须依据水工建筑物对地基要求，认真分析地质条件，进行技术经济比较，选择技术可行、效果可靠、工期较短、经济合理施工方案。2.2 2.2 相关专业名词探讨与商榷相关专业名词探讨与商榷注意！第109页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 首先要说明，桩基是建筑中应用得最多人工复合地基之一。考虑到桩基础已经有较完整理论，其设计方法、施工工艺、现场监测都较成熟，专著很多，在地基处理方法分类中，普通不包含各种桩基础，也不把它作为一个地基处理方法介绍。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展 地基处理方法很多，在本章最终进行综述，以防一孔之见。第110页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 另外，考虑到近年来低强度混凝土桩复合地基和钢筋混凝土复合地基技术发展较快，其荷载传递路线和计算理论也可归于复合地基范围，故在地基处理方法分类时将其纳人，并将其归属加筋部分。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展第111页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 按照加固地基原理进行分类，除了清基开挖，建筑界当前将地基处理方法分为置换、排水固结、灌入固化物、振密或挤密、加筋、冷热处理、托换、纠倾共八大类。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展 地基处理方法分类方法也很多，当前我国水利界还未统一。第112页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 置置换换法法是用物理力学性质很好岩土材料，置换天然地基中部分或全部软弱土或不良土，形成双层地基或复合地基，以到达地基处理目标。除了前面讲过浇筑混凝土防渗墙、垂直铺塑防渗墙、振冲置换法（或称振冲碎石桩法），还有振动成模注浆防渗板墙、换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法，砂石桩（置换）法、石灰桩法和发泡苯乙烯（EPS）超轻质料填土法等。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展第113页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 排排水水固固结结法法是经过土体在一定荷载作用下固结，土体强度提升、孔隙比减小，来到达地基处理目标。当日然地基土渗透系数较小时，需设置竖向排水通道，以加速土体固结。惯用竖向排水通道有普通砂井、袋装砂井和塑料排水带等。按加载形式分类，它主要包含加载预压法、超载预压法、真空预压法、真空预压与堆载预压联合作使用方法，以及降低地下水位法等，电渗法也可属于排水固结。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展第114页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 灌灌入入固固化化物物法法是向岩土裂隙和孔隙中灌入或拌入水泥或石灰或其它化学固化浆材，在地基中形成增强体，以到达地基处理目标。除了前面讲过固结灌浆、帷幕灌浆、砂砾层灌浆（均属渗透性灌浆法）、高压喷射搅拌法，还有深层搅拌法、劈裂灌浆法、压密灌浆法和电动化学灌浆法等，扎实水泥土桩法也可认为是灌人固化物一个。深层搅拌法又可分为浆液喷射深层搅拌法和粉体喷射深层搅拌法两种，后者又称为粉喷法。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展第115页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 振振密密和和挤挤密密法法是采取振动或挤密方法使未饱和土密实，以到达地基处理目标。它主要包含表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、土桩或灰土桩法、柱锤冲孔成桩法、扎实水泥土桩法，以及近年发展一些孔内夯扩桩法等。2.3 2.3 地基处理方法综述与拓展地基处理方法综述与拓展第116页主讲：颜颜 宏宏 亮亮 加加筋筋法法是在地基中设置强度高、模量大筋材，以到达地基处理目标。这里也包含在地基中设置混凝土桩形成复合地基。除了前面讲过锚固法，还有加筋土法、树根桩法、低强度混凝土桩复合