混凝土防渗墙施工计算方法汇总.pdf

葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 目录目录 1 1 防渗墙主要基本概念及工程实例 2 2 2 防渗墙单元工程量计算 2 单元工程量计算方法 3 单元工程量计算方法 3 单元工程量计算方法 4 3 3 防渗墙孔斜计算 5 4 4 防渗墙接头孔套接厚度的计算方法 6 5 5 防渗墙成墙面积的计算方法 7 6 6 防渗墙平均孔宽的计算方法 7 7 7 防渗墙两序间隔法 7 8 8 防渗墙接头管法 7 9 9 总结 8 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 本文创作来自观音岩水电站防渗墙施工 仅供防渗墙施工内业工作人员交流 之用 把防渗墙基本工法和计算方法简单介绍 旨在简单易懂 不足之处还望指 正 1 1 防渗墙主要基本概念及工程实例 防渗墙 是利用冲击钻机 或其他挖槽设备 在围堰 或松散透水地基 中 冲击挖掘成槽形孔 以泥浆固壁 并在槽 孔 内浇筑混凝土 或其他防渗材料 从而形成的具有防渗功能的地下连续墙 导墙 是为防渗墙施工建造的临时建筑物 作用是保证钻具的开孔垂直度 保护槽口和承重 钻机 在本工程中导墙结构形式设计为矩形 导墙高度 1 5m 导墙宽 0 8m 两墙间距 1 0m 图图 1 1 导墙和施工平台布置导墙和施工平台布置 图中尺寸单位 图中尺寸单位 cm cm 导墙是在防渗墙轴线放样后 在围堰上沿轴线采用反铲进行槽体开挖 用钢 模板立模并加固牢固 按图 1 示浇筑混凝土 在开钻前 导墙之间回填土料 主要作用是稳住钻头 开钻容易 并能压实 导墙以下土体 以便进一步钻进 排浆沟 主要结构如图 1 右示 一般来讲排浆沟没有导墙尺寸要求严格 它主要为排放清孔置换出的废浆液 如图 1设置 1 的坡度供浆液自流至排浆沟 顺排浆沟排至沉淀池 泥浆 是膨润土或黏土颗粒分散在水中所形成的悬浮液 在建造防渗墙时 起固壁 冷却钻具 悬浮及携带钻渣作用 本工程泥浆材料的选择 水选用自来 水 土采用膨润土 分散剂为纯碱 Na 2CO 3 增粘剂为羧甲基纤维素钠 CMC 配合比为 重量 kg 水 膨润土 碳酸钠 羧甲基纤维素钠 1000 70 4 5 0 3 2 2 防渗墙单元工程量计算 本工程二期围堰防渗墙一个槽段划为一个单元 一 二期槽槽长均为 6 4m 槽段之间采用套接 每个槽段内分 3 个主孔 2 个副孔 防渗墙 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 图图 2 2 6 46 4 米槽段主副孔划分米槽段主副孔划分平面平面图图 现以本工程二期围堰下游防渗墙二期槽 XG 22 为例来说明单元工程量 的计算原理 孔号 1 2 3 4 5 相应孔深 14 5 14 1 13 3 13 0 12 5 表表 1 1 XGXG 22 22 槽段孔深一览表槽段孔深一览表 单位 单位 米米 单元工程量计算方法 把每个孔的工程量计算出来分别相加即得单元工程量 1 孔工程量 V1 3 14 0 4 2 14 5 7 29 m3 2 孔工程量 V2 2 0 0 8 14 1 22 56 m 3 3 孔工程量 V3 3 14 0 4 2 13 3 6 69 m3 4 孔工程量 V4 2 0 0 8 13 0 20 80 m 3 5 孔工程量 V5 3 14 0 4 2 12 5 6 28 m3 单元工程量 V V1 V2 V3 V4 V5 63 62 m 3 但此种算法未计算进去主 副孔间的部分小墙 如图 3 阴影部分示 图图 3 3 主 副孔间的部分小墙主 副孔间的部分小墙平面图平面图 单元工程量计算方法 把主孔分为半圆和一个宽 0 4m 的矩形来计算 则 6 4m 的槽段总单元 工程量分为 7 部分工程量之和 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 第 一 部 分 第 二 部 分 第 三 部 分 第 四 部 分 第 五 部 分 第 六 部 分 第 七 部 分 图图 4 4 单元单元工程量分部平面图工程量分部平面图 第一部分工程量 V1 3 14 0 4 2 0 5 14 5 3 64 m3 第二部分工程量 V2 0 4 0 8 14 5 4 64 m 3 第三部分工程量 V3 2 0 0 8 14 1 22 56 m 3 第四部分工程量 V4 0 8 0 8 13 3 8 51 m 3 第五部分工程量 V5 2 0 0 8 13 0 20 80 m 3 第六部分工程量 V6 0 4 0 8 12 5 4 0 m 3 第七部分工程量 V7 3 14 0 4 2 0 5 12 5 3 14 m3 单 元 工 程 量 V V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 67 29 m 3 此种算法最符合理论方量 较算法 复杂 精确 在实际中应用不多 因此为了方便前方施工计算但又不失精确 总结了单元工程量计算方法 单元工程量计算方法 先引进平均孔深和加权平均孔深的计算方法 平均孔深的计算方法 h h 14 5 14 1 13 3 13 0 12 5 5 13 48 m 加权平均孔深的计算方法 14 5 14 1 2 5 13 3 13 0 2 5 12 5 8 13 50 m 其中系数 2 5 是副孔转换为主孔的系数即 2 0 0 8 2 5 系数 8 是 2 4 副孔转换为主孔后所有的主孔数 以上两种计算方法在实际中都有应用 副孔浇筑混凝土的量明显多 所以加权平均孔深更为合理 平均孔深计算简单 通俗易懂在实际中也有 应用 图图 4 4 二期槽二期槽单元工程量单元工程量方法方法 平面图平面图 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 图图 5 5 一期槽一期槽单元工程量单元工程量方法方法 平面图平面图 此法是把图四中阴影部分作为顶面积 把平均孔深或加权平均孔深作 为高来计算 顶面积 A 5 6 0 8 3 14 0 4 2 4 9826 m2 若为一期槽 顶面积示意图如图 5 计算略 以平均孔深为高计算单元工程量 Va A h h 67 17 m 3 以加权平均孔深为高计算单元工程量 Vb A 67 27 m3 对比 Va与 Vb 可知此槽段的两者相差甚微 并且 Vb最接近理论方量 分析原因在于是浅孔 孔深不够深 h h 与 差值很小 所以 Va与 Vb相差不 大 总结可得出 在浅孔槽段 主副孔深落差在 1 米内 用平均孔深和加 权平均孔深计算单元工程量几乎相等 在孔深在 20 米左右 主副孔深差 值在 1米左右 用平均孔深和加权平均孔深计算单元工程量相差 2 4 方 而加权平均孔深计算得单元工程量最接近理论方量 所以在实际施工时 浅槽段用平均孔深或加权平均孔深计算单元工程量均可 但在深槽段应用 加权平均孔深计算单元工程量 3 3 防渗墙孔斜计算 孔斜计算是防渗墙单元验收时的一个重要指标 仍以下游防渗墙二期槽 XG 22 为例来说明孔斜的计算方法 导向槽 导墙 导墙 导轨边线钢筋参照物 0 95 0 20 钢丝绳 水 流 方 向 图图 5 5 防渗墙验收示意图防渗墙验收示意图 单位 单位 m m 如图 5 示 顺水流方向规定为纵向 垂直水流方向为横向 那么纵向测 量钢丝绳距导轨边线的垂直距离 L1 横向测量钢丝绳距钢筋参照物的垂直距 离 L2 分别拿 L1与 0 95m 比较 L2与 0 20m 比较即可得出孔位偏差值 现将 XG 22 的孔位偏差值列于表 2 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 1 孔 2 孔 3 孔 4 孔 5 孔 8 横向测距 0 20 横向测距 8 横向测距 横向测距 横向测距 0 20 纵向测距 0 97 纵向测距 纵向测距 0 96 纵向测距 纵向测距 0 97 10 横向测距 0 23 横向测距 1 0 横向测距 横向测距 横向测距 0 20 纵向测距 0 97 纵向测距 纵向测距 0 95 纵向测距 纵向测距 1 0 12 横向测距 0 23 横向测距 1 3 横向测距 横向测距 横向测距 0 20 纵向测距 0 97 纵向测距 纵向测距 0 96 纵向测距 纵向测距 0 99 14 横向测距 0 22 横向测距 1 4 横向测距 横向测距 横向测距 0 20 纵向测距 0 96 纵向测距 纵向测距 0 96 纵向测距 纵向测距 1 0 表表 2 2 孔位偏差统计表孔位偏差统计表 单位 单位 m m h 桅杆高度 H 相应孔深 与实测孔深相对应的孔深 H 实测深度 L1 槽口偏距 L2 孔底偏距 即 a b 在有偏斜 L1 的情况下测的实际孔深 H 为 14 米 则对应的垂直孔深的 14 米位置在 a 点 与相应孔深 H 差 aa 但在 L1 仅几公分的情况 a b 与 ab 差值 非常小 所以可以简化为相似三角形求解 L2 拿 XG 22 的 1 孔为例 在孔深 14 米处侧其孔口 纵向测距为 0 96m 则 L1 0 01m 孔底偏距 L2 L1 h H h 0 01 10 14 10 0 024m 偏斜率 L2 H 0 024 14 图图 6 6 重锤法测重锤法测孔孔斜斜 0 00171 偏斜率为 1 71 小于 4 符合要求 此孔偏斜率合格 4 4 防渗墙接头孔套接厚度的计算方法 图图 7 7 接头孔套接厚度示意图接头孔套接厚度示意图 如图 7 中三角形示 则接头孔套接孔套接厚度 d 的计算应用勾股定理得 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 下式 d d 2 R2 L 2 2 式中 d 套接厚度 R 接头孔半径 L 横向孔口偏心距 即 oo 5 5 防渗墙成墙面积的计算方法 成墙面积是防渗墙横剖面的面积 理论成墙面积可由 AutoCAD 的查询 工具 面积 直接得出 实际成墙面积的计算方法 主孔深 主孔宽 副孔深 副孔宽 结合 XG 22 加以说明 14 5 0 8 14 1 2 13 3 0 8 13 2 12 5 0 8 86 44 m 2 6 6 防渗墙平均孔宽的计算方法 本工程实际孔宽 b 是 0 8 m 计算平均孔宽前先引进充盈 系数的概念 充盈系数 实际方量 理论方量 XG 22 理论方量前文已计算得出为 67 27 m 3 实际浇筑方量 为 87 m 3 则 1 29 平均孔宽 b 0 8 1 29 1 032 m 图图 8 8 成墙面积示意图成墙面积示意图 7 7 防渗墙两序间隔法 图图 9 9 两序间隔法槽孔施工顺序图两序间隔法槽孔施工顺序图 两序间隔法顾名思义就是把槽段划分为一期槽 和二期槽 防 渗墙施工时先施工一期槽 后施工二期槽 这样既可以有部位施工 能提高工 效 又给混凝土以待凝时间 8 8 防渗墙接头管法 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处 耿云辉 浇筑二期砼 抓二期槽 拔出接头管 浇筑一期砼 下接头管 一期槽成槽 图图 1010 接头管工法示意图接头管工法示意图 一期槽一般都在端孔处下接头管 主要减少了一期槽的浇筑量 更方便 了二期槽的端孔 接头孔 的钻进 如果一期槽不下接头管浇