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　　注浆泵是注浆施工中重要的设备之一， 注浆泵应有足够的排浆量， 泵压应大于量大注 浆压力的 1/4～1/5 倍，以保证注浆工作的顺利进行。 就静压注浆而言，由于浆液对地层裂隙或孔隙的充塞作用，裂隙或孔隙将逐渐变。 吸浆量也逐渐变低， 相应的注浆压力呈递增趋。 尤其在不是的注浆深度、 不同的岩层条件下， 要求采用不同在注浆流量和压力。 特别是在双液注浆施工中， 为了能准确控制浆液的凝固时 间，两液的吸浆量应满足一定的比例关系，要求注浆泵在注浆过程中，能随时调节流量、压 力，而且供液要均匀稳定，以满足注浆工艺和保证注浆质量的要求。 对于高压旋喷注浆，它是通过泵的作用，把低压吸入的浆液或水，以高压排出，从而 使喷嘴处液流压力升高。 喷嘴处液流压力愈高， 喷射流的破坏力愈大， 固结体的尺寸也愈大。 因此高压旋喷注浆法要求的泵压要比静压注浆大，一般要求注浆泵额定压力为 20～34MPa， 额定流量为 85L/min 左右。 目前国内专用注浆泵有 YSB-250/120 型液力调速注浆泵、2MJ-3/40 型隔膜计算泵等， 另外还有各种型号的泥浆泵，如 300 型电动水泥泵、2DN-25/80 型泥浆泵和 TBN 系列、BN 系列泥浆泵，以及小型的手压泵、动力泵等，还有石油化工用的计量泵，如 1DB-1.5/30、 2DB-1.5/30 型柱塞泵等。目前水泥灌浆多以泥浆或砂泵替代，化学灌浆多用计量泵。在高压 旋喷注浆中， 一般单管法和二重法使用的是高压泥浆泵， 而三重管法和多重管法使用的多是 高压水泵。 一、静压注浆用泵 （一）YSB-250/120 型液力调速注浆泵 YSB-250/120 型液力调速注浆泵，是为适应我国当前静压注浆工艺的要求而设计的。泵 的调速系统采用了可调式液力变矩器的调速传动装置， 由于变矩器功率可调， 且具有相对稳 定的恒功率运转特性， 使泵具备当压力稳定时可无级变速调节流量和压力增高、 流量自动降 低的特性，从而满足了注浆工艺的要求。YSB 型注浆泵，为卧式高压双缸双作用泵，输送 介质为水泥-水玻璃液，适合深井地面预注浆或井下高压注浆。 泵的工作机构采用往复泵型式，可承受较高的压力，它由涡轮涡杆、曲柄连杆机构、 没块带动拉杆，后使活塞作往复运动。泵缸采用双缸双作用式，可输送较大的流量。调速 机构采用先进的液力变矩器， 能够满足注浆过程中大幅度的无级调量要求。 传动机构采用涡 轮涡杆、曲柄连杆机构，安全可靠，承载力高，整台机器沿轴曲布置，紧凑合理，整体性强。 二、高压旋喷注浆用泵 国内高压水泵种类较多，输送的介质为水、油和乳化液，一般要求工作介质温度不超 过 55℃。目前在高喷注浆中，常用 3XD 型、3W-6B、3W-7B 等三柱塞泵。 第四节 止浆塞 止浆塞是在静压注浆中，实现分段注浆，合理使用注浆压力和有效控制浆液分布范围， 保证注浆质量的重要设备。它在注浆孔中的安设位置，应选择在孔壁围岩稳定、岩性完整、 无纵向（70°～90°）裂隙（或有纵向裂隙，但已注浆封堵）和孔径规则的孔段。目前常用 的止浆塞主要有机械式、水力膨胀式两种，常用止浆塞类型及主要技术参数如表 3-29 所示。 一、机械式止浆塞 机械式止浆塞在注浆孔中，靠机械压力使胶塞（密封件）产生横向膨胀，与孔壁挤紧， 将注浆孔分为上下两段， 以便下段注浆时能把浆液压入裂隙含水岩层中， 而不致从胶塞密处 返至上段孔内，甚至流出地表，保证正常进行分段注浆。胶塞和外型有直线形和弧形两种， 前者受压变形后，与孔壁接触面广，承压力高，止浆效果好。已广泛使用；后者受压变形后 与孔壁接触面。醒沽Φ，较少使用。对于胶塞所用材料的性能要求，应满： （1）天然胶合量不低于 70%，保证胶塞具有良好的恢复变形功能； （2）抗强强度大于 20MPa，变形不大于 10%，伸长率不小于 40%；

　。3）在 10%NaOH 溶液中浸泡 24h，膨胀率小于 5%； （4）耐磨性好，硬度高，邵氏硬度达 70～75。 （一）单管止浆塞 使用单管止浆塞时，先把止浆塞下到注浆孔内预定位置，如为三爪式，用钻机的泥浆 泵压水使三爪脱开三爪收拢器，牢固地支承在内孔壁上；若为异径式，利用异径卡环支承在 注浆孔变径的台阶处， 然后钻机提升绞车拉紧反绳轮， 使胶塞受压而横向膨胀， 与孔壁挤紧。 压缩胶塞的压力，一般以钻机液压表指针指示压力为 0.5~0.8MPa 为宜。 （1）可分段上行或下行式注浆； （2）三套管内或岩石较硬、孔壁完整的裸孔内止浆； （3）三爪张开后直径 150mm； （4）孔深小于 500m。 二、水力膨胀式止浆塞 水力膨胀式止浆塞是依靠具有膨胀性的密封元件（橡胶筒）在其膨胀限度内与注浆孔 壁挤紧，而将钻孔封封隔为上、下两段。该种止浆塞是借助于密封元件内的高压水来实现密 封元件膨胀的，因此，它不需要支点，能在注浆孔的任意深度内实现多次封隔止浆，而且操 作方便，使用灵活，设计承受注浆压力为 10MPa，是一种新型结构的止浆塞。 （一）单管水力膨胀式止浆塞 1．结构原理 （1）固定外壳 主要由膨胀橡皮筒 17、单向阀、花篮螺母 8 和顶帽 6 组成。 （2）活动中心管 由上、下中心管 2、18，铅球 22 和泄压控制环组成。 2．使用方法 （1）膨胀止浆 下入孔内到预定位置后，用水泵向注浆管内泵清水，使胶筒膨胀与孔 壁挤紧，当水压升高到一定值（约 10~11MPa）时，铅球推出，中心管与钻孔连通，压力急 骤下降为止，此时，由于单向阀的作用，使胶筒始终处于膨胀状态。注浆过程中，一定要保 证注浆压力不超过推出铅球时的压力值， 以保证胶筒内高压水高于注浆压力， 这样单向 阀不会重新被打开而使浆液进入胶筒，从而出现事故。 （2）回收止浆塞 注浆结束后，用钻机提起注浆管的悬重，使胶筒内高压水与中心管 沟通而泄压，胶筒即可收缩。 （3）重复膨胀止浆 将止浆塞置于预定位置，向注浆管内投入铅球，开泵压水至一定 压力时（约 4~5MPa） ，下放注浆管，靠注浆管重力使花篮螺母与连接锁栓的丝扣重新合紧。 提高泵压推出铅球，即可实现再次膨胀而封隔钻孔。 混合器是针对两种浆液混合注浆用的一种专用器具。混合时，浆液将发生一系列物理、 化学反应，因此对混合器的技术要求是： （1）混合器保证两种浆液能充分混合均匀，并保证浆液压液在预定的时间凝固； （2）两种浆液的注浆压要求不同时，保证不会窜浆，以保证浆液不在管路内凝固； （3）有足够的过流断面，并能承受注浆压力。 一、孔口球阀混合器 孔口球阀混合器结构如图 3-36 所示。主要由两面三个逆止阀和人字形混合管 13 组成。 逆止阀钢球 8 用压缩弹簧 6 复位，防止两液窜动，钢球开度用调节轴杆 1 控制。注浆时打开 调节轴杆，使两液通过逆止阀进入人字形混合管相遇而混合，并经注浆管继续混合。注浆结 束后，为防止孔内高压浆液返流，可用调节轴杆将钢球紧在球座上。该类混合器主要用于地 面注浆，效果较好。 第六节 其他注浆设备 一、搅拌机

　　搅拌机（组）是注浆工程中的造浆设备。大多为施工单位自制，多为人工上灰、拆袋、 搅拌机制浆方式。采用水泥注浆时，为防止浆液沉淀和保证连续供浆，常采用两次拌合的方 式。 （一）立式水泥搅拌机 立式水泥搅拌机结构如图 3-40 所示。一般搅拌机主轴转速为 40~60r/min，转速大不需 根据搅拌叶轮直径选定；搅拌能力为 10~15m3/h。为保证注浆连续性，需有两台搅拌机进行 一二次搅拌。 搅拌机的搅拌池可以使用钢板制作， 也可在地面用砖砌并抹灰或用混凝土浇筑， 搅拌机可选用 11 型溜子减速器进行减速。立式搅拌机主要适于地面注浆。 二、注浆流量计 注浆流量计是测量注浆过程中浆液流量大小的仪器。 三、空压机 高压旋喷注浆中，采用二重管法或三重管法施工时，需配备空压机。根据旋喷工艺的要 求，一般压风机的压缩空气压力为 0.6~1MPa，风量为 3~5m3/min。 四、管路材料 （一）压力表 （三）高压胶管 它是高压泵与导流器之间的软性连接管路。 一般采用钢丝缠绕液压胶管。 其工作压力不 低于喷射作用的压力，一般为 20MPa 以上。 高压胶管的连接形式很多，常用卡口式活接头和嵌入丝扣式活接头。 （四）气压胶管 主要在二层管法和三层管法中用于输送空气，一般用 3~8 层帆布缠裹浸胶制。 （一）渗透灌浆 渗透灌浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙， 排挤出孔隙中存在的自 由水和气体，而基本上不改变原状土的结构和体积（砂性土灌浆的结构原理） ，所用灌浆压 力相对较小。 这类灌浆一般只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。 代表性的渗透灌浆 理论有球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。 1．球形扩散理论 Maag(1938)的简化计算模式（图 4-1）假定是：①被灌砂土为均质的和各向同性的；② 浆液为牛顿体；③浆液从注浆管底端注入地基土内；④浆液在地层中呈球状扩散。

　　式中：K 为砂土的渗透系数（cm/s） ；Q 为注浆量（cm3）Kg 为浆液在地层中的渗透系 数（cm/s） K g = ，

　。沪挛赫扯榷运恼扯缺龋籄 为渗透面积（cm2） 0 为注浆点以 ；h

　　上的地下承压水头， （MPa） H 为地下水压头和灌浆压力之和 ； （cm） r0 为灌浆管半径 ； （cm） ； t 为灌浆时间（s） 为砂土的孔隙率。h1 ；n （二）劈裂灌浆 劈裂灌浆是指压力作用下， 浆液克服地层的初始应力和抗拉强度， 引起岩石和土体结构 的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力平面上发生劈裂，使地层中原有的裂隙或孔隙、浆液 的可灌性和扩散距离增大，而所用的灌浆压力相对较高。 1．砂和砂砾石地层 当灌浆压力 p0 达到式（4-8）时，就会导致地层的破坏：

　　式中：r 为砂或砂砾石的重度（cm3/g） w 为水的重度， ；r （cm3/g） 为灌浆段深（m） ；h ； hw 为地下水位高度， （m） 为主应力比。 ；k 2．粘性土层 在存在多种劈裂现象的条件下，则可用式（4-11）确定土层被固结的程度 C：

　　式中：V 为灌入土中的水泥结石总体积（m3） 0 为土的天然孔隙率；n1 为灌浆后土的 ；n 孔隙率。 （三）压密灌浆 压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液， 在注浆点使土体压密， 在注浆管端部附 近形成浆泡。 当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便 产生较大的上抬力而使地面抬动。 压密灌浆常用于中砂地基， 粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用。 如遇排水困难可 能在土体中引起高孔隙水压力时， 这就必须采取很低的注浆速率。 压密灌浆可用于非饱和的 土本，以调整不均匀沉降进行托换技术以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加固。 （四）电动化学灌浆 电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为阳极， 滤水管作为阴极， 将溶液由阳极 压入土中，并通以直流电，在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促使通电区域中土的含 水量降低，并形成渗浆通中路，化学浆液也随之流入土的孔隙中，并在土中硬结。水泥注浆泵 灌浆法的加固机理主要是：①化学胶结作用；②惰性填充作用；③离子交换作用。 二、灌浆设计计算 （一）设计程度和内容 地基灌浆设计一般遵循以下几个程序； （1）地质调查 查明地基的工程地质特性和水文地质条件； （2）方案选择 根据工程性质、灌浆目的及地质条件，初步选定灌浆方案； （3）灌浆试验 除进行室内灌浆试验外，对较重要的工程，还应选择有代表性的地段 进行现场灌浆试验，以便为确定灌浆技术参数及灌浆施式方法提供依据； （4）设计和计算 确定各项灌浆参数和技术措施； （5） 补充和修改设计 在施工期间和竣工后的运用过程中， 根据观测所得的异常情况， 对原设计进行必要的调整。 设计内容主要包括以下几方面： （1）灌浆标准 通过灌浆要求达到的效果和质量指标； （2）施工范围 包括灌浆程度、长度和宽度； （3）灌浆材料 包括浆材种类和浆液配方； （4）浆液影响半径 指浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离； （5）钻孔布置 根据浆液影响半径和灌浆体设计厚度，确定合理的孔距、排距、孔数 和排数； （6）灌浆压力 规定不同地区和不同程度的允许灌浆压力； （7）灌浆效果评估 用各种方法和手段检测灌浆效果。

　。ǘ）方案选择 灌浆方案的选择一般遵循下述原则： （1） 灌浆目的如为提高地基强度和变形模量， 一般可选用以水泥为基本材料的水泥浆、 水泥砂浆和水泥-水玻璃浆等， （2）灌浆目的 如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混 合物、丙凝、AC-MS、铬木素以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。 （3） 在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆以及在基中或在水泥砂浆中掺入少量膨润土； 在砂砾石层中或在溶洞中采用粘土水泥浆； 在砂层中一般只采用化学浆液， 在黄土中采用单 液硅化法或碱液法。 （4）对孔隙较大的砂砾石层或裂隙岩层中采用渗入性注浆法，在砂层灌注粒状浆材宜 采用水力劈裂法。 （三）灌浆标准 1．防渗标准 防渗标准不是的， 应根据每个工程各自的特点， 通过技术经济比较确定一个相对合 理的指标。对重要的防渗工程，都要求将地基土的渗透系数降低至 10-4~10-5cm/s 以下。 2．强度和变形标准 ①为了增加磨擦柱的承载力， 主要应沿桩的周边灌浆， 以提高桩侧界面间的粘聚力， 对、 支承桩则在柱底灌浆以提高桩端土的抗压强度和变形模量；②为了减少坝基础的不均匀变 形，仅需在坝下游基础受压部分进行固结灌浆，以提高地基土的变形模量，而无需在整个坝 基灌浆；③对振动基。惺惫嘟康闹皇俏烁谋涞鼗淖匀黄德室韵舱裉跫，因而 不一定需用强度较高的浆材； ④为了减小挡土墙的土压力， 则应在墙背至滑动面附近的土体 中灌浆，以提高地基土的重度和滑动面的抗剪强度。 3．施工控制标准 灌浆后的质量指标只能在施工结束后通过现场检测来确定。 有些灌浆工程甚至不能进行 现场检测，因此必须制定一个能保证获得灌浆效果的施工控制标准。 （四）浆材及配方设计原则 （五）确定扩散半径 浆液扩散半径 r 是一个重要参数，它对灌浆工程量及造价具有重要的影响。r 值可按上 节的理论公式估算； 当地质条件较复杂或计算参数不易选准时， 就应通过现场灌浆试验来确 定。 现场灌浆试验时，常采用三角形（图 4-6）及矩形（图 4-7）布孔方法。 （六）孔位布置 注浆孔的布置是根据浆液有效范围， 且应相互重叠， 使被加固土体在平面和深度范围内 连成一个整体的原则决定的。 1．单排孔的布置 如灌浆体的设计厚度为 T，则灌浆孔距为：

　　2．多排孔布置 当单排孔不能满足设计厚度的要求时， 就要采用两排以上的多排孔。 而多排孔的设计原 则是要充分发挥灌浆孔的潜力， 以获得的灌浆体厚度， 不允许出现两排孔间的搭接不紧 密的“窗口” ，也不要求搭接过多出现浪费。 （七）灌浆压力

　　灌浆压力是指不会使地表面产生变化和邻近建筑物受到影响的前提下可能采用的 压力。 灌浆压力值与地层土的密度、 强度和初始应力、 钻孔深度、 位置及灌浆次序等因素有关， 而这些因素又难于准确地预知，因而宜通过现场灌浆试验来确定。 （八）其他 第二节 高压喷射注浆设计计算 一、高压水喷射流性质 高压水喷射流是通过高压发生设备，使它获得巨大能量后，从一定形状的喷嘴，用一种 特定的流体运动方式，以提高的速度连续喷射出来的、能量高度集中的一般液流。 高压喷射注浆所用的喷射流共有以下 4 种： （1）单管喷射流为单一的高压水泥浆喷射流； （2）二重管喷射流为高压浆液喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流，组成为复合式 高压喷射流； （3）三重管喷射流由高压水喷射流与其外环绕的压缩空气喷射流组成，亦、为复合式 高压喷射流； （4）多重管喷射流为高压水喷射流。 以上 4 种喷射流破坏土体的效果不同，但其构造可划分为单液高压喷射流和水（浆） 、 气同轴喷射流两种类型。 二、加固地基的机理 （一）高压喷射流对土体的破坏作用 破坏土本的结构强度的主要因素是喷射动压， 根据动量定律， 在空气中喷射时的破坏 力为：

　　式中：P 为破坏力（N） ；ρ为密度（kg/m3） 为流量（m3/s）Q=νm·A；νm 为喷 ；Q 射流的平均速度（m/s） 。 在一定的喷嘴面积 A 的条件下，为了取得更大的破坏力，需要增加平均流速，也就 是需要增加旋喷压力，一般要求高压脉冲泵的工作压力在 20Mpa 以上，这样就使射流像刚 体一样，冲击破坏土体，使土与浆液搅拌混合，凝固成圆柱状的固结体。 （二）水（浆） 、气同轴喷射流对土的破坏作用 单射流虽具有巨大的能量， 但由于压力在土中急居衰减， 因此破坏土的有效射程较短， 致使旋喷固结体的直径较小。 当在喷射出口的高压水喷流的周围加上圆筒状空气射流，进行水、气同轴喷射时，空 气流使水或浆的高压喷射流从破坏土体上将土粒迅速吹散， 使高压喷射流的喷射破坏条件得 到改善，阻力大大减少，能量消耗降低，因而增大了高压喷射流的破坏能力，形成的旋喷固 结体直径较大。 旋喷时，高压喷射流在地基中，把土体切削破坏，其加固范围就是喷射距离加上渗透 部分或压缩部分的长度为半径的圆柱体。 由于旋喷体不是等颗粒的单体结构， 固结质量也不 均匀，通常是中心部分强度低，边缘部分强度高。 定喷时，高压喷射注浆的喷嘴不旋转，只作水平的固定方向喷射，并逐渐向上提升， 便在土中冲成一条沟槽，并把浆液灌进槽中，后形成一个板状固结体。 （三）水泥与土的固结机理 水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙，它们可溶于水，但溶解度不 高，很快就达到饱和，这种化学反应连续不断地进行，就析出一种胶质物体。这种胶质物体

　　有一部分混在水中悬。罄淳桶г谒辔⒘５谋砻，形成一层胶凝薄膜。所生成的硅酸 二钙化物几乎不溶于水， 只能以无定形体的胶质包围在水泥微粒的表层， 另一部分渗入水中。水泥注浆泵 由水泥各种成分所生成的胶凝膜，逐渐发展起来成为胶凝体。从而产生下列现象：①胶凝体 增并吸收水分，使凝固加速，结合更密；②由于微晶（结晶核）的产生进而产生出结晶体， 结晶体与胶凝体相互包围渗透并达到一种稳定状态， 这就是硬化的开始； ③水化作用继续深 入到水泥微粒内部，使未水化部分再充盈为止。但无论水化时间持续多久，很难将水泥微粒 内核全部水化完了，所以水化过程中一个长久的过程。 三、加固土的基本性质 1．直径较大 旋喷固结体的直径大小与土的种类和密实程度有密切的关系。对粘性土地基加固，单 管旋喷注浆加固体直径一般为 0.3~0.8m；三管管旋喷注浆加固体直径可达 0.7~1.8m；二重 管旋喷注浆加固体直径介于以上两者之间。多重管旋喷直径为 2.0~4.0m。 2．固结体形状可不同 在均质土中，旋喷的圆柱体比较均称；而在非均质土或有裂隙土中，旋喷的圆柱体不 均称， 甚至在圆柱体旁长出翼片。 由于喷射流脉动和提升速度不均匀， 固结体的外表很粗糙。 三重管旋喷固结体受气流影响，在粉质砂土中外表格外粗糙。 3．重量轻 固结体内部土粒少并含有一定数量的气泡。因此，固结体的重量较轻，轻于或接近于 原状土的密度。粘性土固结比原状土轻约 10%，但砂类土固结体也可能比原状土重 10%。 4．渗透系数小 固结体内虽有一定的孔隙，但这些孔隙并不贯通，而且固结体有一层较致密的硬壳， 其渗透系数达 10-6cm/s 或更。示哂幸欢ǖ姆郎阅。 5．固结强度高 土体经过喷射后，土粒重新排列，水泥等浆液含量大。由于一般外侧土颗粒直径大， 数量大，浆液成分也多。 6．单桩承载力高 旋喷柱状固结体有较高的强度，外形凹凸不平，因此有较大的承载力，固结体直径愈 大，承载力愈高。 四、设计计算 （一）旋喷直径确定 通常应根据估计直径来选用喷射注浆的种类和喷射方式。对于大型的或重要的工程， 估计直径应在现场通过试验确定。 （二）地基承载力的计算 用旋喷桩处理的地基，应按复合地基计算。旋喷桩复合地基承载力标准值应通过现场 复合地基荷载试验确定，也可按下式计算或结合当地情况与其土质相似工程的经验确定。 旋喷桩单桩承载力的规定，基本出发点是与钻孔灌注桩相同，但在以下方面有所差异。 1．桩径与桩的面积 由于旋喷桩桩身的均匀性较差，因此选用比灌注桩更高的安全度；另外桩径与土层性 质及喷射压力有关，而这两个因素并非固定不变，所以在计算中规定选用平均值。 2．桩身强度 设计规定按 28d 强度计算。试验证明，在粘性土中，由于水泥水化物与粘土矿物继续 发生作用，故 28d 后的强度将会继续增长，这种强度的增长为安全储备。 3．综合判断 由于影响旋喷单桩承载力的因素较多，因此除了依据现场试验和规范所提供的数据外，

　　尚需结合本地区或相似土质条件下的经验作出综合判断。 第三节 劈裂灌浆设计计算 一、堤坝地基劈裂灌浆 堤坝地基劈裂灌浆防渗技术是 1980 年以后发展起来的一项新技术。它打破了长期以来 认为中细砂层不可灌的传统观念， 在一定范围内以新的灌浆理论解决了粉细砂及土砂夹层堤 坝透水地基的渗漏问题。该项技术具有设备简单、容易操作、效果好、工程造价低等优点， 主要适用于堤坝软基附加应力场主要影响范围以内的土砂夹层或粉细砂层地基的防渗问题， 尤其是对由于地下水位降引起的堤坝地基裂缝尤为适用。 对于砾卵石堤坝地基或防渗深度起 过堤坝地基应力场主要影响范围以外的防渗问题则不宜采用。 1．浆液选择 堤坝地基劈裂灌浆所用浆液不同于土坝坝体和土堤的灌浆，因为堤坝地基劈裂灌浆是 解决堤坝透水砂层的渗漏问题。所以，它所用的浆液一般是粘土水泥浆或以粘土、水泥、膨 润土为主的其他自凝浆液，也可是粘土固化浆液（即粘土加固化剂） ，对浆液要求具有良好 的流动性和稳定性， 并在一定的时间内达到凝固， 对于所形成的浆液结石应具有一定的强度 和抗渗性能。 2．灌浆帷幕设计 灌浆帷幕的深度，一般是根据工程对渗流控制的要求来确定。例如，有的工程要求控 制渗透坡降或流速，使之不发生渗透变形，以保证地基和坝体的渗透稳定性；也有的工程要 求控制渗流量，使渗漏水尽量降低到小。由于不同工程对渗流控制的目的要求不同，所以 对帷幕的深度要求亦不相同。从帷幕封堵整个透水砂层的程度来看，可分为两种，即接地式 帷幕和悬挂式帷幕。 对穿过整个透水砂砾石层，直接到基岩或相对不透水层的帷幕叫接地式帷幕，未窍过 整个透水砂砾石层的帷幕叫悬挂式帷幕， 在砂砾石层很厚、 基岩或相对不透水层埋藏很深的 情况下，为满足基础防渗或工程安全的要求，也可采用悬挂式防渗帷幕。 二、土坝坝体劈裂灌浆 根据隐患所在部位、严重程度、坝型、坝体质量、填筑土的性质等，首先应确定灌浆 目的，即帷幕灌浆还是补强灌浆。因为灌浆目的不同，设计和施工工艺也不同。帷幕灌浆， 一般用劈裂式灌浆处理；补强灌浆，可用劈裂式灌浆亦可用充填式灌浆处理。如果整个防渗 体都比较大，浆缝工，吃浆量大，通过浆坝的互压作用和坝体的湿化变形可使坝体土压密得 到加固，而又能形成防渗帷幕。若防渗体整个质量都比较好，只有局部地出现裂缝和渗漏， 可用充填式灌浆处理，劈裂式灌浆设计内容一般应包括坝体应力-应变的理论计算、帷幕设 计、灌浆压力设计、浆体的固结、浆料设计、复灌次数、时间间隔和每次灌浆历时的确定、 大概预算等。 第五章 注浆施工工艺 节 概述 一、注浆施工方法的分类 注浆施工方法的分类主要有两种：①按注浆管设置方法的种类分类；②按注浆材料混 合方法或灌浆方法的分类。 （一）按注浆管设置方法分类 1．用钻孔方法 主要用于基岩或砂砾层，或已经压实过的地基。这种方法与基他方法相比，具有不使 地基土扰动和可使用填塞器等优点，但一般工程费用较高； 2．用打入方法 当灌浆深度较低时，可用打入方法。即在注浆管顶端安装柱塞，将注浆管或有效注浆

　　管用桩锤或振动机打进地层中的方法。 3．用灌浆方法 在比较均质的砂层或注浆管打进困难的地层等采用的方法。这种方法利用泥浆泵，设 置用水喷射的注浆管，因容易把地基扰动，所以不是理想的方法。 （二）按灌注方法分类 1．一种溶液一个系统的方法 将所有的材料放进同一箱子中，预选做好混合准备，再进行注浆，这适用于凝胶时间 较长的浆液。 2．两种溶液一个系统的方法 将 A 溶液和 B 溶液预先分别装在各自准备的不同容器中，分别用泵输送，在注浆管的 头部使两种溶液会合。这种在注浆管中混合进行灌注的方法，适用于凝胶较短的浆液。 作为这种方式的变化，有的方法分别将准备在不同容器中的 A 溶液和 B 溶液送往泵中 使之混合，再用一台泵灌注。另外，也有采用 Y 字管，而仍只用上述一个系统方式将 A 溶 液和 B 溶液交替注浆的方式。 3．两种溶液两个系统的方式 将 A 溶液和 B 溶液分别准备放在不同的容器中，用不同的泵输送，在注浆管（并列管、 双层管） 顶端流出的瞬间， 两种溶液就汇合而注浆。 这种方法适用于凝胶时间是瞬间的情况。 （三）钻杆注浆法 钻杆注浆施工法是把注浆用的钻杆（单管） ，由钻孔钻到所规定的深度后，把注浆材料 通过内管送入地层中的一种方法。 钻杆注浆法的优点是：与其他注浆法比较，容易操作，施工费用较低。其缺点是：浆 液沿钻杆和钻孔的间隙容易往地表喷浆；浆液喷射方向受到限制，即为垂直单一的方向。 2．单过滤管注浆法 单过滤管（花管）注浆法如图 5-2 所示。把过滤管先设置在钻好的地层中，并填以砂、 管与地层间所产生的间隙（从地表到注浆位置）用填充物（粘性土或注浆材料等）封闭，不 使浆液溢出地表。一般从上往下依次进行注浆。每注完一段，用水将管内的砂冲洗出后，重 复上述操作。这样逐段往下注浆的方法，比钻杆注浆方法的可靠性高。 单过滤管注浆的优点为： （1）在较大的平面内，可得到同样的注浆深度，注浆施工顺序是自上而下的进行，注 浆效果可靠。 （2）化学浆液从多孔扩散，且水平喷射渗透易均匀； （3）注浆管设置和注浆工作分开，注浆容易管理； （4）化学浆液喷出的开口面积比钻杆注浆的大，所以一般只采用较小的注浆压力，而 且注浆压力很少出现急剧性变化。 其缺点是： （1）注浆管加工及注浆管的设置麻烦，造价高。 （2）注浆结束后，回收注浆管困难，且有时可能成为施工障碍。 3．双层管双栓塞注浆法 该法是沿着注浆管轴限在一定范围内进行注浆的一种方法。具体地说，就是在注浆管 中有两处设有两个栓塞，使注浆材料从栓塞中间向管外渗出。 Soletanche 注浆法的主要优点为“ （1）可根据需要灌注任何一个灌浆段，还可以进行重复灌浆； （2）可使用较高的灌浆压力，灌浆时冒浆和串浆的可能性。 （3）钻孔和灌浆作业可以分开，提高钻孔的利用率。

　　其缺点主要有： （1）袖阀管被具有一定强度的套壳料所胶结，因而难于拔出重复使用，耗费管材较多。 （2）每个灌浆段长固定为 33~50mm，不能根据地层的实际情况调整灌浆段长度。 4．双层管钻杆注浆法 双层管钻杆注浆法的使用特点如下： （1）注浆时使用凝胶时间非常短的浆液，所以浆液不会向远处流失； （2）土中的凝胶体容易压密实，可得到强度较高的凝胶体； （3）由于是双液法，若不能完全混合时，可能出现不凝胶的现象。 二、注浆施工的机构设备的选择 搅拌器和混合器，根据不同的化学浆奖和不同的厂家而有独自的型号。钻机一直使用 主轴回转式的油压机，性能较好。 三、灌浆 注浆孔的钻孔孔径一般为 70~110mm，垂直偏差应小于 1%。注浆孔有设计角度时应预 先调节钻杆角度，倾角偏差不得大于 20″。灌浆完后就要拔管，若不及时拔管，浆液会把 管子凝住而将增加拔管困难。 在满足强度要求的前提下，可用磨细粉煤灰或粗灰或粗灰部分替代水泥。为了改善浆 液性能，可在水泥浆液拌制时加入如下外加剂： （1）加速浆体凝固的水玻璃，其模数应为 3.0~3.3。水玻璃掺量应通过试验确定，一般 为 0.5%~3%。 （2）提高浆液扩散能力和可泵性的表面活性剂（或减水剂） ，如三乙醇胺等，其掺量 为水泥用量的 0.3%~0.5%。 （3）提高浆液的均匀性和稳定性，防止固体颗粒离析和沉淀而掺加的膨润土，其掺加 量不宜大于水泥用量的 5%。 浆体必须经过搅拌机充分搅拌均匀后，才能开始压。⒂υ谧⒔讨胁煌５鼗夯 搅拌，浆体在泵送前应经过筛网过滤。 冒浆处理：采用间歇灌注法，亦即让一定数量的浆液注入上层孔隙大的土中后，暂停 工作，让浆液凝固，几次反复，就可把上抬的通道堵死。 第二节 高压喷射注浆施工工艺 一、施工机具 施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。 多重管的功能，不但可输送高压水，而且还同时将冲下来的土、石抽出地面。喷嘴是 直接明显影响喷射质量的主要因素之一。 流线形喷嘴的射流特性， 喷射流的压力脉冲经 达流线形状的喷嘴时，不存在反射波，因而使喷嘴具有聚能的效能。但这种喷嘴极难加工， 在实际工作中很少采用。喷嘴的内圆锥角的大小对射流的影响也是比较明显的，试验表明； 当圆锥角θ为 13°~14°时，流量损失很。缱斓牧魉倭恐到洗。 二、施工顺序 1． 钻机就位 钻机安放在设计的孔位上并保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于 1.5%。 2． 钻孔 单管旋喷常用 76 型旋转振动钻机，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于 50mm。 3． 手插管 插管是将喷管插入地层预定的深度。 在插管过程中， 为防止泥砂堵塞喷嘴， 可边射水边插管， 水压力一般不超过 MPa。若压力过高，则易将孔壁射塌。 4．喷射作业

　　当喷管插入预定深度后， 由下而上进行喷射作业。 值班技术人员必须时刻注意极查浆液 初凝时间，注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记 录，绘制作业过程曲线． 冲洗 喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常 把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。 6． 移动机具 将钻机等机具设备移到新孔位上。 第三节 劈裂灌浆施工 一、灌浆机械的选择 土坝灌浆整套设备大体可分为造孔、制浆、灌浆和其他附属设备 4 个部分。 （一）造孔设备 造孔机械的种类较多，坝体灌浆常用的有锤击造孔机械、XJ100-A 型钻机等。 1．锤击造孔机 锤击造孔机由塔架、吊锤、锺箍、钻杆和卷扬机 5 部分组成。吊锤的重量根据坝体土质 的坚硬程度和造孔的深度而定，一般重约 100~200kg。钻杆直径为 50mm，击锤钻头的直径 一般比钻杆粗 2~5mm。 进行锤击时， 卷扬机通过钢丝绳牵引吊锤， 沿导杆提升约 0.5~2.0mm 高度，操作高合器，使吊锤自由下落击进钻杆。吊锤的起落可用 10kN 卷扬机。锤击造孔机 不仅造孔速度快，占用劳力少，而且比较容易操作规程，安全可靠。一般一个台班 2~3 人即 可施工，每台班进尺约 50m 左右。 （四）WJG80 型搅灌机 1．结构形式 WJG80 型搅灌机由搅浆系统、灌浆泵、动力机、行车系统 4 部分组成。 4． 工作性能特点 WJG80 型搅灌机的特点是：具有搅浆、筛浆、拌浆防沉自动化，全机可自动连续性搅 灌作业。 对粒状或块状土料， 不论其含水量多少， 均可直接搅灌作业， 而不必进行先期粉碎、 筛选。 本机结构紧凑，工作效率高，能进行机动牵引慢速行驶，也可以人工推拉，移动方便。 可搅灌符合灌浆工艺要求的均质泥浆、土与砂混合浆、粘土水泥浆、水泥浆、水泥砂浆 及其他多种混合浆液。 （五）附属设备 坝体劈裂灌浆，除了上述介绍的一些主要灌浆机械设备外，还需要一些附属设备，如抽 水泵、储水箱、输浆管、快速接头、孔口装置和泥浆比较秤等。 1．抽水泵和储水箱 先由水泵将水抽入储水箱，再由储水箱不断地向搅浆机供水。 2．输浆管 它是使浆液由灌浆泵输送到注浆管的连接部分。 所以对输浆管的要求， 既满足灌浆所需 的压力，又使浆液在管内流动通畅。 3．快速接头 它是两条输浆胶管的连接装置，为装拆输浆管路节约了时间。 4．孔口装置 灌浆孔安装三通管测压器， 主要是为装压力表测试灌浆正负压力， 并装有进浆和排浆阀 门。 5．泥浆比重秤

　　它是测量泥浆相对密度的仪器， 借以满足灌入适宜的泥浆， 同时为换算干土灌入量提供 依据。 二、施工技术 （一）施工前的准备工作 为了搞好施工设计， 必须首先了解和搜集被灌土坝的有关技术资料， 应摸清水文地质和 清基情况，筑坝土料的物理力学性质和主要化学成分，施工季节，每层铺土厚度、碾压机械 和碾压遍数，干密度合格率，施工接头位置、数量、处理办法和质量，土坝合？诘奈恢， 合拢时的具体情况及质量；施工期间坝体有无出现裂缝，裂缝的平面位置、走向、宽度及处 理方法；防渗体内有无不合格的土料土坝，位置、数量及高程；以及与施工设计有关的坝体 渗透稳定和变形稳定方面的资料等都应搜集。 坝面裂缝位置、 长度、 宽度、 深度及处理方法； 塌坑的位置，原因及处理方法；坝体坝基漏水位置及渗漏量与库水位的变化关系。 （二）施工设计 施工设计主要内容有如下几个方面： （1）施工设计图表 （2）压力控制 灌浆压力系指孔口压力表读数，精度要求±10kPa,根据国内经验，控 制压力一般为 50~300kPa。 （3）灌浆方法对泥要求 灌浆方法一般要求先稀后浓，即灌浆开始用稀浆，待坝体劈 开后用浓浆。 （4）位移控制 泥浆灌入坝体内，将使坝体产生压缩和位移。每次灌浆时，一般坝肩 位移时应控制在 1~2cm 范围内。 （5）裂缝控制 劈裂灌浆在孔内下 3~5m 深的护壁管，以控制坝顶裂缝和发展，一旦 坝项出现裂缝，其宽度应控制在 1~3cm 内，长度在 20m 内。 （6）一次灌浆量和灌浆次数控制 每次灌浆量和灌浆次数应根据坝高和吃浆量的大小 确定，一般次孔初次灌浆量控制在 10~30m3。复灌次数一般不少于 5 次，间隔时间 5h 左右。每次复灌量 10m3 左右。 （7）观测要求 为灌浆施工服务设置的沉降位移、土压力和孔隙水压力装置，每天定 时观测 1 次。 （8）灌浆设施 灌浆设施主要有造孔机、搅灌机、电机或柴油机等。 （9）附属设备 有钻杆、套管、穿心胶球、孔口三通装置器、输浆胶管、快速接头、 管钳、活扳手等。这些设施应有足够的数量，不能因短缺而窝工。 （10）浆料 坝体劈裂灌浆一般采用粘性土料，所以在施工前应选好料场。 （11）能源 灌浆需要能源，施工工地如有电源，并在坝顶上有电源线理想，可引到 财主面安装配电盘。 （三）原型观测仪器 在一般情况观测仪器应有水准仪、经纬仪、水平位移计，压力表、钢卷尺；如有特殊要 求或大型水库土坝，尚需增设土压力盒、孔隙水压力计、渗压计、接收器、集线箱、稳压器 等。仪器在埋设前应进行率定和调试。埋设后将线．观测桩 临时观测桩应设在河谷坝段坝高处， 或有纵向裂缝严重的部位， 以监视灌浆期坝体 位移状态，确保灌浆期安全。 （四）施工工艺流程 1．场地布置和劳力组合 其原则是保证灌浆质量，便利施工，节约能源，减少运距，提高效率。 2．灌浆孔的布置

　　采用劈裂式灌浆，以在坝轴线上单排布孔为好：其一，灌浆施工方便；其二，坝轴线附 近的小主应方面基本上是铅直的，有利于劈裂，便于形成竖直连续的坝体防渗帷幕。 3．钻孔 钻孔的方法和孔径的大小应根据各地条件和坝体的高低、成孔的深浅而定。 （五）制浆和泥浆选择 坝体劈裂式灌浆主要是灌注泥浆， 目前国内制造泥浆的机械， 多用 WJG80-1 型和 WJ100 型联合搅浆机制浆。 将干土料及清水按适当比例， 以适当速度连续均匀地从搅浆筒的一端进 料口加入，土料从搅浆筒内经过 6×2 个搅臂，连续高速搅打后，由于泥浆的旋转离心作用， 经过另一端的粗浆排浆口排至转筛内，筛选过的细浆便流通渠道入拌浆筒内，拌浆轴上有 5 ×2 个拌浆臂，可以拌动细浆以防沉淀。 3．泥浆选用 （1）先稀后浓 各地采用的泥浆密度约在 1.2~1.6g/cm3 之间。一般在灌浆初始阶段用 稀浆，待坝体被劈裂后改用浓浆。坝体被劈裂的标志是孔压力由上升到突然下降，甚至产生 负压，输浆胶管被压扁。 （2）根据土的性质选用泥浆 ①土坝防渗体系粉质壤土或重粉壤土，库水位不高，含 水量又较低，宜用密度在 1.2~1.4g/cm3 的较稀泥浆，泥浆以含砂量在 20%左右，含泥量在 20%~30%为宜，其余为粉：。②若土坝防渗体系含有少量砾石的粉质粘土，透水性能 较差，也采用劈裂式灌浆；则泥浆密度要大一些，以 1.4~1.6g/cm3 为宜。③在一般情况下， 土坝坝体所灌泥浆是不掺加水泥的，只有在特殊情况下才掺和少量水泥。 （六）灌浆 1．灌浆方法 劈裂式灌浆多采用全孔灌注法。全孔灌注法分孔口注浆和孔底注浆两种。 2．灌浆工艺 （1）孔口下套管 凡钻孔直径超过 70mm 的较大孔径，水泥注浆泵一般应选适当直径的套管作壁 管，在灌浆前将它下至孔口下 3~5m 深处，以防止孔口塌落，减少孔口冒浆，而且更重要的 是坝的顶部泥浆压力由护壁管承担，以推迟或防止坝顶表面劈裂，起到“内劈外不劈”的作 用，使泥浆在坝体内处于封闭状态，因而可施加较大的灌浆压力，促使泥浆析水固结。 （2）单排布孔 沿坝轴线（或稍偏上游）单排布孔，是劈裂灌浆区别于充填灌浆的突 出特点和的灌浆工艺。 （3）弯曲坝段的灌浆工艺 弯曲坝段的小主应力面，可能与坝轴线相切，故劈裂灌浆 工艺应和一般坝段不同， 才能获得沿坝轴线武艺连续的浆体防渗帷幕。 具体灌浆工艺有两种： ①随机钻灌法，即钻一孔灌一孔，孔距不定。②一次成孔轮灌法，在弯曲坝段轴线上，将设 计灌浆孔连续钻完，然后逐孔轮流灌浆。 （4）低水位期灌浆 在库水位低时进行灌浆，有利于泥浆排水固结。 （5）吃浆量大的钻孔灌浆工艺 对进浆量大的钻孔，限制每次灌浆量，延长灌浆期是 有益的。 （七）终灌标准和封孔 1．终灌标准 劈裂式灌浆目前各地比较通用的终灌标准为：当启动灌浆泵后，几分钟的时间，坝项表 面即冒浆，说明裂缝里的泥浆从下到上已灌满，这时应在各孔无压的情况下反复轮灌，至少 要轮灌 3 次，使灌浆孔内的泥浆液面基本上不下降，表明“灌饱” ，即可终灌。 2．封孔 各地封孔的方法较多，劈裂灌浆封孔方法有以下几种，并将其优缺点分述如下： （1）用稠泥浆封孔 劈裂式灌浆多用稠泥浆封孔。

　。2）用混合土封孔 混合土的组成有石子、砂、粘性土水泥浆等。 第六章 质量检查 节 静压注浆质量检验 灌浆效果与灌浆质量的概念不完全相同， 灌浆质量一般是指灌浆施工是否严格按设计和 施工规范进行，例如灌浆材料的品种规格、浆液的性能、钻孔角度、灌浆压力等，都要求符 合规范的要求， 不然则应根据具体情况采取适当的补充措施； 灌浆效果则指灌浆后能将地基 土的物理力学性质提高的程度。 灌浆效果的检验，通常在注浆结束后 28d 才可进行，检验方法如下： （1）统计计算灌浆量，可利用灌浆过程中的流量和压力自动曲线进行分析，从而判断 灌浆效果。 （2）利用静力触探测试加固前后土体力学指标的变化，用以了解加固效果。 （3）在现场进行抽水试验，测定加固土体的渗透系数。 （4）采用现场静载荷试验，测定加固土体的承载力和变形模量。 （5）采用钻孔弹性波试验测定加固土体的动弹性模量和剪切模量。 （6）采用标准贯入试验或轻便触探等动力触探方法测定加固土体的力学性能，此法可 直接得到灌浆前后原位上的强度，进行对比。 （7）进行室内试验。通过室内加固前后的物理力学指标的对比试验，判定加固效果。 （8）采用γ射线密度计法。它属于物理探测方法的一种，在现场可测定土的密度，用 以说明灌浆效果。 （9）使用电阻率法。将灌浆前后对土所测定的电阻率进行比较，根据电阻率差说明土 本孔隙中浆液的存在情况。 在以上方法中， 动力触探试验和静力触探试验为简便实用。 检验点一般为灌浆孔数的 2%~5%，如检验点的不合格率等于或大于 20%，或虽小 20%但检验点的平均值达不到设计 要求，在确认设计原则正确后应对不合格的注浆实施重复注浆。 第二节 高压喷射注浆质量检验 一、检验内容 高压喷射注浆质量检验内容有： （1）固结体的整体性和均匀性； （2）固结体的有效直径； （3）固结体的垂直度； （4）固结体的强度特性（包括桩的轴向压力、 水平力、抗酸碱性、抗冻性的抗渗性等） ； （5）固结体的溶蚀和耐久性能； （6）喷射质量的检验：①施工前，主要通过现场旋喷试验，了解设计采用的旋喷参数、 浆液配方和选用外加材料是否合适， 固结体质量能否达到设计要求。 如某些指标达不到设计 要求时， 则可采取相应措施， 使喷射质量达到设计要求。 ②施工后， 对喷射施工质量的鉴定， 一般在喷射施工过程中或施工告一段时进行。检查数量应为施工总数的 2%~5%，少于 20 个 孔的工程， 至少要检验两个点。 检验对象应选择地质条件较复杂的地区及喷射时有异常现象 的固结体。 凡检验不合格者， 应在不合格的点位附近进行补喷可采取有效补救措施， 然后再进行质 量检验。 高压喷射注浆处理地基的强度较低，28d 的强度在 1~10MPa 间，强度增长速度较慢。 检验时间应在喷射注浆后 4 周进行，以防在固结强度不高时，因检验而受到破坏，影响检验 的可靠性。 二、检验方法

　　1． 开挖检验 待浆液凝固具有一定强度后，即可开挖检查固结垂直度和固结形状。 2．钻孔取芯 在已旋喷好的固体中钻取岩芯，并将岩芯做成标准试件进行室内物量力学性能试验。 根据工程要求亦可在现场进行钻孔， 做压力注水和抽水两种渗透试验， 测定其抗渗能力。 3．标准贯入试验 在旋喷固结体的中部可进行标准贯入试验。 4．载荷试验 静载荷试验分垂直推力和水平推力载荷试验两种。做垂直载荷试验时，需在顶部 0.5~1.0m 范围内浇筑 0.2~0.3m 厚的钢筋混凝土桩帽；做水平推力载荷试验时，在固结体的 加载受力部位，浇筑 0.2~0.3m 厚的钢筋混凝土加荷载面，混凝土的标号不低于 C20。 载荷试验是检验建筑地基处理质量的良好方法， 有条件的地方应尽量采用。 虽载荷试验 设备等较复杂，但对重要建筑物仍以做载荷试验为宜。 第三节 劈裂灌浆质量检验 一、渗流检查 渗流检查主要包括： （1）首先检查坝后渗流是否已有明显地减。蛘呤欠裣，在高水位期坝后是否还 有管涌、流土或沙涌现象。 （2）对测压管或浸润线观测资料进行整理分析，检查帷幕前后测压管水位和浸润线管 水位有无明显变化。一般是建立起防渗帷幕后，幕后水位明显降低，幕前水位明显升高。 二、深井检查 在灌浆轴线m 左右的探井，深入到地基，检查帷幕的分布及连接情况， 是否完整竖直，帷幕厚度是否满足设计要求等。其他和上述检查内容相同。 第六章 挡水建筑物——拦河坝 拦河坝就是拦断河流，抬高水位并形成水库的建筑物。根据筑坝材料的不同分为混凝 土坝、钢筋混凝土、石坝及土坝。又可根据其工作特点分为重力坝、支墩坝和拱坝。一般习 惯上将坝分为土坝、石坝、混凝土重力坝、支撑坝和拱坝如图 6-1 所示。 土坝和石坝是由坝身材材料而命名，从受力分析来看，它们是依靠自重维持坝体的稳 定的；混凝土重力坝就是采用近代建筑材料混凝土，同时依靠自重产生的抗滑力维持稳定； 支墩坝是由一系列支墩和盖板所组成，大部分采用钢筋混凝土材料，支墩沿坝轴排列，盖板 挡水，荷载由盖板传给支墩，再由支墩传给地基；拱坝在平面上呈拱形，在垂直剖面上为相 当符的微弯曲的梁， 坝体主地依靠两岸生产的反力维持稳定。 采用钢筋混凝土或混凝土材料 筑成。 混凝土重力坝由于其结构简单、施工方便、工作可靠，所以，在全世界范围内广泛地 被采用和获得发展。当今世界上的重力坝是高达 284m 的瑞士的大狄克逊坝。我国也建 成几十座坝高在 50m 以上的混凝土重力坝，其中乌江渡坝高 165m。 一、混凝土重力坝的特点 1．安全可靠：重力坝剖面尺寸大，应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗 水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较强。据统计，重力坝在各种坝型中，失 事率是较低的。 2．对地形、地质条件适应性强；任何形状的河谷都可修重力坝。因为坝体作用于地基 岩面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低。当坝的高度不很大时，还可以修建在 土基上。

　　3．枢纽泄洪问题容易解决：重力坝可以作成溢流的，也可以在坝内设置泄水孔，一般 不需要另外设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。 4．便于施工导流：在施工期间可以利用坝体导流，一般不需另开导流隧洞。 5．施工方便：大体积混凝土，可以采用机械化施工，在放样、立：突旌贤两降贩矫 都比较方便。 6．结构作用明确：重力坝沿坝轴用横缝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明 确，应力分析和稳定分析都比较简单。 7．经济性较差：坝体剖面尺寸大，用水泥量多，坝体应力较低，不能充分发挥材料的 强度。 8．温度影响大：坝体体积大，施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大，在施工期对 混凝土温度控制的要求高。 二、重力坝的荷载 1．坝身自重 坝身自重是维持坝体稳定的主要荷载。 重力坝自重：

　　式中 G—单宽坝身重量，单位为 kN； V—单宽坝身体积，单位为 m3； γ1—所采用的混凝土容重，单位为 kN/m3。 2．水压力 作用于坝体的水压力有静水压力，扬压力和动水压力。作用于坝体的静水压力一般都 按作用于坝体表面的静水压力计算，即静水压力的大小与水深呈线。因此作用于坝的上游面的静水总压力（坝的上游面常常是垂直的，水压力的分布是 三角形的） ：

　　由于混凝土和坝基都是透水性材料，所以还需考虑渗透水流产生的作用于坝底面的扬 压力。扬压力又叫浮托力或上举力，包括浮力和渗透压力。
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