固结灌浆法

固结灌浆的范围主要是根据大坝基础的地质条件，岩石破碎情况，坝型和基础岩石应力条件等来确定的。

对于重力坝，当基础岩石比较良好时，有的工程仅在坝基内上游和下游应力大的地区进行固结灌浆。此外，在裂隙多、岩石破碎和泥化夹层集中的地区要着重进行固结灌浆。在坝基岩石普遍较差，而坝又较高的情况下，则多进行坝基全面积固结灌浆。

对于拱坝，因作用于基础岩石上的荷载较大，且较集中，因此，一般多是整个坝基进行固结灌浆，灌浆孔常较深，特别是两岸受拱坝推力大的坝肩拱座基础，更需加强固结灌浆工作。

固结灌浆工作很重要，工程量也常较大，是筑坝施工中一个必要的工序。根据其施工程序，在施工进度上，要为其安排好一定的灌浆时间。这是保证固结灌浆质量的前提。

1．固结灌浆施工时间

固结灌浆施工最好是在基础岩石表面浇筑有混凝土盖板或有一定厚度混凝土，且已达到其设计强度的50%后进行。但也有由于某些原因而安排在混凝土浇筑前进行灌浆的。总的来看，在基岩上灌注适当厚度的混凝土后，再进行灌注是有利的，在岩石破碎、多裂隙的地带更是如此。

有些大坝固结灌浆施工，在混凝土浇筑前，先行灌注第1、Ⅱ次序孔，灌浆压力稍低，当混凝土浇筑到一定厚度后，再用较大的压力灌注第Ⅲ序孔。

2．固结灌浆施工次序

固结灌浆施工的特点是“围、挤、压”，就是先将灌浆区圈围住，再在中间插孔灌浆挤密，最后逐序压实。这样易于保证灌浆质量。所以，固结灌浆的施工次序必须遵循逐渐加密的原则。先钻、灌第1次序孔，而后开始第Ⅱ次序孔的钻进和灌浆工作，以此类推，这样还可以随着各次序孑L的循进，及时地检查灌浆效果。

3．固结灌浆材料

固结灌浆一般均以水泥作为主要材料，在节理裂隙发育地区，注入量很大时，常常在水泥浆液中掺加砂，制成水泥砂浆灌注。因为固结灌浆主要目的是提高基础岩石强度，故一般情况下不掺用黏土。

使用的水泥不宜低于425号，材质应新鲜，当地下水有侵蚀性时，应使用具有抗侵蚀性的水泥。

固结灌浆的目的在于提高基岩的整体性和弹模；减少基岩受力后的变形；提高基岩的抗压、抗剪强度；降低坝基的渗透性、减少渗透量。现场试验成果证明：在对节理裂隙较发育的基岩进行固结灌浆后，基岩的弹性模量可以提高30%～100%，有时可达1．5～2．0倍，甚至更多。在帷幕灌浆的平面内进行固结灌浆，有助于提高帷幕灌浆时的压力。

固结灌浆孔的布设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种形式。方格形布孔的主要优点是便于补加灌浆孔，在地质条件复杂、岩石破碎、多裂隙的地区多采用此形式。梅花形布孔的主要缺点是不便于补加灌浆孔，所以在地质条件较好、预计灌完浆后不需补加灌浆孔的地区多采用此形式。

由于岩石的破碎情况，节理发育程度，裂隙的状态、宽度和方向的不同，孔距亦随之而异，根据我国一些大坝的固结灌浆资料设计，最终孔距一般在3～6 m之间，而排距等于或略小于孔距。有的拱坝，除在基础全面积进行固结灌浆外，还在坝基应力大的部位布设灌浆孔，常常分为两期进行灌浆施工：第一期固结灌浆在基础全面积上布孔，孔深5～7 m，或更深一些，用较低压力灌浆；第二期固结灌浆从坝上、下游钻孔，钻孔较深，或是从灌浆廊道内钻进，钻孔呈放射状，待混凝土浇筑一定高度后，用较高的压力进行灌浆。

地质条件复杂的坝基或是高坝的基础，对岩石固结的程度要求较高时，应先进行灌浆试验，通过试验成果的分析、研究，才能比较正确地确定各项技术参数(如孔距、排距、孔深)，以及采取适当的布孑L形式、灌浆程序和灌浆压力等。

按照前期固结压力与现有压力相对比的状况，可将土（主要为粘性土和粉土）分为正常固结土、超固结土（超压密土）和欠固结土三类。正常固结土层在历史上所经受的先期固结压力等于现有现有覆盖土重。在研究沉积土层的应力历史时，通常把土层历史上所经受过的先期固结压力p_c与现有覆盖土重p₁进行对比，两者的比值定义为超固结比（OCR）。正常固结土、超固结土和欠固结土的超固结比分别为OCR=1、OCR>1和OCR<1。

当考虑土的应力历史进行沉降计算时，应进行高压固结试验，确定先期固结压力、压缩指数等。确定先期固结压力最常用的方法是

卡萨格兰德经验作图法，步骤如下：

1从e-logp曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点作水平线A1和切线A2；

2作∠1A2的平分线A3，与e-logp曲线中直线段的延长线相交于B点；

3B点所对应的有效应力就是先期固结压力。

固结是指松软土壤在外力作用下发生压缩、去水而逐渐密实的过程。当有压力施加在土体时，土粒会更加紧密的压在一起，使土体孔隙中水分逐渐排出、体积变小、密度增大。土壤的固结现象在基础工程中意义重大，是地基沉降的主要因素。土壤的固结度是研究地基沉降量与时间关系的主要依据。

正常固结土超固结土

超固结土是先期固结压力大于现有自重压力的土(Pc>Po)。说明土在历史上曾受过比现有自重压力大的固结压力。超固结土具有以下特性：

压缩变形特性

对于超固结土，外加荷载小于其先期固结压力时，土层的压缩很微小，外加荷载一旦超过先期固结压力，土的变形将显著增大。

含水量较低

由于受前期固结压力的影响，超固结软土的孔隙性较小，故含水量一般低于软土的含水量。

透水性差

由于受前期固结压力的影响，超固结软土的透水性一般较差。

蠕变

土的蠕变特性是土体变形时效特性最典型反应之一，从宏观上描述的软土蠕变现象与其他材料有许多相似之处之外，不同之处在于蠕变变形收固结特性的影响，因此，分析超固结软土蠕变变形时必须考虑土体的渗透性和孔隙水压力的消散。在长期恒定应力作用下，软土将产生缓慢的剪切变形，并导致抗剪强度的衰减；在固结沉降完成之后，软土还可能继续产生可观的次固结沉降 。

正常固结土欠固结土

由于人类的工程活动或自然地质条件的变迁，导致在现存的自重压力作用下未完成固结过程以致仍在继续缓慢地进行着排水固结的土体(层)。其判别标志是现存的自重压力大于其先期固结压力或者超固结比OCR<1。特点：土粒在重力作用下未固结，在沉积压密过程中产生盐类析出或胶结作用，形成“结构强度”，土体压缩曲线变缓。土层形成的此类土一旦“结构强度”遭到破坏，则会产生进一步固结压密，直至形成正常固结状态。如湿陷性黄土受雨水浸泡后产生大量变形。

由于非超载因素和气候干燥产生的水分蒸发和土体干缩，特别是土体次固结过程的作用所形成的先期固结压力。先期固结压力是指天然土层在其历史中所受过的最大有效应力。先期固结土是区分土为正常固结土、超固结土和欠固结土的关键指标。