第7章 施工导流及水流控制.doc

第七章 施工导流与水流控制7.1施工导流方式7.1.1导流方式根据招标文件及现场情况，冲江河（扩容）水电站大坝土建工程和金属结构工程施工导流采用左岸导流洞导流（2004年11月2005年4月），围堰挡水方式。相应的导流程序见下表。首部枢纽施工导流程序表表7-1挡水时段挡水建筑物泄水建筑物备注2004年11月上旬2005年4月底上下游土石围堰导流洞围堰截流，基坑排水，坝基开挖，坝体混凝土浇筑7.1.2导流工程进度控制根据招标文件要求，本合同工程的导流工程进度控制节点如下： （1）2004年11月上旬：主河床截流；（2）2004年11月底：完成围堰及其防渗设施、基坑闭气和排水；（3）2005年4月底：坝体挡水，导流洞、泄洪孔和冲沙孔泄水；（4）2005年5月初：拆除上下游横向围堰。7.2导流设计洪水标准根据招标文件规定，冲江河（扩容）水电站首部枢纽采用一次拦断河床，隧洞导流方式。上下游横向围堰挡水标准为时段11月1日次年4月30日5年一遇洪水，设计流量46m3/s，相应挡水水位2446.2m。为保证干地施工，围堰需作防渗处理。上游围堰防渗帷幕进入基岩深3m，下游围堰防渗帷幕进入基岩面附近。导流建筑物围堰的布置见围堰布置图（CJH-001-07-01），招标文件规定2004年11月上旬截流。导流建筑物（挡水及过水建筑物）设计参数见表7-2。围堰主要工程量见表7-3。导流建筑物设计参数表表7-2项目上游围堰下游围堰备注堰型土石围堰土石围堰挡水时段2004.11.12005.4.302004.11.12005.4.30挡水标准枯水期20%枯水期20%挡水流量m3/s4646河床高程m24512442均值堰顶高程m24592447堰顶宽度m33轴线长度m57.526迎水面坡比1:1.51:1.5背水面坡比1:1.51:1.5最大堰高m97防渗形式帷幕灌浆防渗帷幕灌浆防渗围堰工程量表表7-3项目单位上游围堰下游围堰合计土石方填筑m358001100粘土料填筑m31100260高压喷射灌浆m27060围堰拆除m3690013607.3导流建筑物施工上下游围堰结构形式相同，由土石堰体、粘土心墙、高压喷射灌浆防渗构成；围堰断面为梯形；防渗采用高压摆喷灌浆，上游深入基岩面3m，下游深入基岩面附近，孔间距1.6m。围堰断面见围堰断面图（CJH-001-07-02）。7.3.1施工布置7.3.1.1料场的选择和备料（1）施工围堰的堰体填筑料取自基坑和岸坡覆盖层开挖料；心墙粘土料取自土官村土料场，运距约5.5km；反滤料取自河滩砂砾料，进行简单筛分。（2）粘土料开采时，需要修建一条宽度3m的施工道路；先用推土机剥离表层腐植土，1.6 m3反铲装车，用15T自卸汽车运至围堰填筑区。当含水率不合适时，通过翻松晾晒或洒水措施处理后运往填筑区。7.3.1.2施工道路施工道路的布置见施工道路平面布置图（CJH-001-02-02）。布置原则为：结合左右两岸已有的施工道路，就近平顺连接进入围堰填筑施工区，道路坡度按小于12%控制，路面宽度7m，碎石路面。7.3.1.3施工用风水电照明施工用的风水电布置见第二章 施工总平面平面布置，就近接入管、线路。7.3.2施工程序施工准备河床表层清理围堰堰壳料填筑心墙处石渣挖除，填筑粘土和反滤料反滤料填筑闭气围堰高压喷射灌浆施工7.3.3主要项目施工技术措施（1）测量放线：根据确定的围堰堰顶轴线、设计边坡和护脚需要正确测放出围堰起坡线，并在外侧设延长控制点，以免被破坏。（2）基底清理：根据测放的围堰边线，将堰基范围内的全部腐植土清除，清除厚度视表层附着物情况而定；拟采用TY220推土机集料，ZL50装载机装15T自卸汽车运输，开挖腐植土运到指定地点堆放，堆放不宜过高，避免被冲刷流失。（3）堰体填筑：堰体石渣及粘土心墙填筑采用分层平起法进行，自围堰两端向中间推进。石渣及砂砾石料取自开挖料。采用分层全断面上升，自卸汽车后退法卸料，推土机平料并分层压实，砂砾石料层厚初定0.5m， 粘土层铺厚30cm，具体摊铺厚度和碾压遍数通过现场试验调整，碾压时可根据情况洒水湿润以提高压实效果。堰体与岸坡接合处，应谨慎处理，大型振动碾不能使用的部位，宜采用小型振动碾或蛙式夯夯实。（4）心墙位置处：从粘土料场用自卸汽车后退泄料入位，人工配合推土机抛填，水面以上部分分层压实，层厚25cm左右，并由现场试验确定压实遍数。（5）龙口处粘土闭气：从粘土料场用自卸汽车后退卸料入位，人工配合推土机抛填。（6）堰体加高：采用分层全断面上升，自卸汽车后退法卸料，推土机平料并分层压实，砂砾石料层厚初定0.5m， 粘土层铺厚30cm，由现场试验后确定。7.3.4高压喷射灌浆防渗施工7.3.4.1施工分期上游围堰高压喷射灌浆防渗施工在左岸围堰填筑至2453m标高，穿插施工本段高喷防渗灌浆；截流闭气后，施工戗体段高喷防渗灌浆，为完成基坑排水创造条件；下游围堰高压喷射灌浆防渗施工在下游围堰全部形成后进行。7.3.4.2高压喷射灌浆防渗设计（1）高压摆喷灌浆防渗板墙呈折线型，灌浆孔中心线置于粘土心墙中心线偏迎水面侧1.0m范围内，孔距1.6m，摆喷角度30，序孔从轴线向内侧摆喷，序孔从轴线向外侧摆喷。选用三列管法（水、气、浆分别由3条并列的管道输送）设备施灌制作折线形防渗板墙。（2）主要设计参数初设1）水压 P=27-35Mpa；2）气压 P=0.7-0.7Mpa；3）浆压 P=0.8-1.0Mpa；4）提升速度 V=8-15cm/min；5）水泥浆液水灰比: 1.0-1.5；6）孔位偏差：小于50mm；7）钻孔孔斜： 小于0.3%；8）高喷材料及浆液：采用425#普通硅酸盐水泥；注浆采用纯水泥浆液，进浆比重1.65。（2）质量控制要求1）抗压强度 R287.0MPa；2）墙厚 D20cm；3）墙体渗透系数 K110-4cm/s；4）允许渗透坡降 j500；5）钻孔每5m测斜一次，孔斜允许偏差小于1%；钻孔过程中用泥浆固壁或者套管跟进，防止塌孔；6）高喷灌浆上下界线为:上进入粘土层0.5m，下入基岩面以下0.5m。（3）灌浆试验对以上喷射灌浆施工参数，选择有代表性的区段进行高压喷射灌浆试验，按设计要求在正式施工前选择20m长地段(渗透系数k=4.010-2 cm/s ) 进行试喷，验证布孔方式、孔距及喷射流量、压力、旋速和提升速度等工艺参数。经监理人确认后，才投入正式施工。7.3.4.3施工布置（1）制浆站布置、铺设供水、供电管、线路围堰建成后，进行施工布置，铺设钻机及高喷机架的移动轨道，挖修排浆沟。灌浆施工采用移动式制浆方式供浆，制浆机械随施工面移动。在围堰高压喷射灌浆施工区域内的适宜位置，设水泥、掺和料、粘土、膨润土等100m2简易库棚、泥浆池。水泥浆通过输浆管泵送至高喷作业点。距防渗墙轴线一侧2m处沿轴线方向设排浆沟，间隔50m左右设一个2m3的集浆池。（2）施工平面大样图高喷灌浆平面图图7-1序序序序序30序7.3.4.4施工程序灌浆施工程序见图7-2。高压喷射灌浆施工工艺框图图7-27.3.4.5施工方法（1）钻孔施工开始钻孔前先进行场地平整、夯实，清除杂物，进行钻孔定位，孔位偏差5cm。钻孔采用SGZ-型地质钻机，钻孔直径为130mm，孔深为超过设计孔深0.3m。钻孔时使用测斜仪对钻孔进行测斜，当发现钻孔倾斜时，及时采取补救措施，以确保成孔倾斜度小于1%。粘土或膨润土泥浆作为钻孔循环液和护壁材料。失浆严重时，注入稠泥浆或粘土进行堵漏处理。用JS-200泥浆泵制备泥浆，HB泥浆泵输送，返出的泥浆经除砂过滤重新拌制后循环使用。钻孔结束后及时向孔内注入稠泥浆，防止塌孔。地质人员跟班对岩芯进行分层描述。（2）高压摆喷施工高压喷射注浆高喷采用三介质直摆式双向喷射，自下而上的灌浆方法。为保证先期形成的板墙与后期形成的板墙有效连结，采用间隔性序孔、序孔施工方法，即先施工完序孔，然后再施工序孔。高喷机就位后，先在地面进行试摆和试喷，定好喷射方向，待各项参数达到要求后再下喷射管至孔底，自下而上缓慢提升摆喷。在砂卵石层中容易出现塌孔现象致使高喷管下不到预定深度，这时，移开高喷机，用钻机进行扫孔，用浓粘土浆或直接倒入粘土进行护壁，然后才能进行高喷操作。用GS500-4型高压喷射灌浆机1台进行摆喷，在孔造好后下高喷管，在孔内下入三重喷射管，下喷射管时注意采取措施防止堵塞喷嘴，喷射管下到孔底后按工艺参数开始高压喷射注浆。高压喷射以水、气、浆为介质，高压喷头使用一对水平喷嘴喷出37-40MPa的高压水(周围用压缩空气保护水柱)射流切割破坏被灌地层，出浆口垂直于高压水嘴，在高喷管的底部灌入比重大于1.6以上的水泥浆充填被高压水切开的空间，并使地层中的泥、砂等细小颗粒排出地表，从而形成高喷板墙。单孔喷灌结束后，采用0.7:1的纯水泥浆进行回填补灌，反复进行，直至浆面不再下沉为止。在喷灌过程中，随时监测进浆比重，回浆比重、流量，水、气、浆的压力和流量，摆喷角度，提升速度等施工参数，并详细记录。喷射管提升到预计喷浆高程后，停止喷射，立即拔出喷射管，连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止。喷射管拔出后用净水彻底清洗机具，清除残存浆液。高压喷射灌浆完成且具有一定强度后，要挖掉高于设计墙顶质量较差的墙体。7.3.4.6特殊情况处理注浆时水、气、浆要连续输送，如果发生孔口返浆突然增大或减少，立即停止喷射提升，待查明原因排除故障并将喷射管下到停喷处0.3m以下后，继续进行喷射提升。孔口返出的浆液，经除砂过滤重新拌制后重复利用。部分砂砾卵石层孔段出现漏浆而无冒浆时，就停止提升，并加大水泥浆液浓度，直至孔口有冒浆后才开始重新提升。当发生邻孔串浆时(主要发生在I序孔)，将串浆孔堵死，灌浆孔依照正常施喷要求进行。因机械故障或停电等原因造成喷射中断，如中断时间未超过4h，则将喷杆直接下至中断位置以下10cm左右重新喷射处理:如中断时间达4h以上，则用钻机扫孔至中断位置以下50cm，再将喷杆下至孔底复喷，以确保墙体的连接。不论是出现特殊情况还是拆卸安装喷射管造成的停止喷浆，都要保证有0.3m以上的搭接长度。最终喷浆高度要大于设计墙顶高程的0.30.5m。7.3.4.7质量控制（1）施工前先进行精确的测量放线、场地平整，并复核设计孔位；（2）钻机及高喷机架安放要保持水平，钻杆及喷射管要保持垂直，开孔位置与设计位置偏差不大于50mm；（3）灌浆钻孔施工是影响高喷施工进度的关键，尤其是在砂卵石层中钻孔，进尺较慢，钻孔护壁难度较大，容易出现塌孔。可考虑使用冲击回转钻进方法提高造孔速度，采用泥粉或纯粘土浓浆进行钻孔护壁。（4）高喷灌浆系隐蔽工程，对施工参数必须严格控制才能保证施工质量。其中，高喷管的提升速度、高压水的压力、水泥浆液的比重、回浆量等是高喷施工控制的关键。（5）控制好高喷管的提升速度及充分利用回浆是节约水泥消耗量的关键，在砾石层、卵石层中，由于地层的渗透性强，高喷管的提升速度不能太快，一般为0.06-0.1m/s。（6）高喷机自重达6-7t，4条腿支撑宽度约4m，使用钢轨进行移动，故要求场地相对平整，宽度至少要有4m，以方便高喷机前后移动。高喷机动力耗电较大，工地要有稳定的150-200kW的三相电源(否则需自备发电机组)，以保证高喷施工的连续性。高压水泵需要耗费大量的清水，水量必须保证。（7）喷射结束时，应延长注浆时间，拔管出孔口后，还应进行人工注浆，以防止出现墙顶凹坑，一孔喷射完毕，不再连续喷射作业时，必须用清水冲洗管路和供浆系统；在防渗墙轴线转折处适当地调整孔距和摆角。（8）高压喷射灌浆墙体具有一定强度后进行质量检查，具体检查方法、检查部位和检查数量由监理人确定。7.4截流设计7.4.1截流流量和时段的选择根据水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89（试行）的规定，截流标准可采用截流时段重现期510年的月或旬平均流量，本工程选枯水期5年一遇平均流量作为截流设计依据，相应截流流量为46m3/s。截流时段选在2004年10月中旬开始戗堤予进占，11月下旬截流。7.4.2龙口河床护底 在龙口进占前，先用抛投块石，保护龙口河床砂卵石层不产生冲刷；戗堤右端堤头均应投抛块石保护裹头。7.4.3截流方式自卸汽车自戗堤前缘后退卸料、推土机配合的立堵方案。自左右岸双向进占，一次形成截流戗堤，戗堤的进占采用“上角突出型抛投法”。上游围堰截流戗体总长57.5m，下游围堰截流戗体总长26m，堤头推进边坡1：1.1。进占前，在龙口段河底预先抛填40cm厚大块石护底。7.4.4截流施工布置截流料源位于红石哨料场和渣场，计划将予进占戗堤的靠岸边区域作为截流备料场。岸坡开挖料除用于围堰填筑外，同时，有计划的控制岩石爆破参数，以获得截流所用的大块石，挑拣出堆放在截流备料场，并编制截流设计用的铅丝笼体，堆存供用。石料不足部分，从红石硝料场开采。截流石渣料主要利用左右岸坡开挖料；闭气用反滤料采自基坑；粘土料来源自土官村土料场。7.4.5施工强度上游龙口段总抛投量较大，约2400m3。计划于2004年11月30日合龙，在12h内完成，抛投强度约200m3/h。截流所需的施工设备如表7-4所示。截流所需的施工设备表表7-4机械名称规格单位数量备注反铲1.6m3台2粘土料场、堰壳料自卸汽车15t辆10运输推土机T220台2进占堤头装载机ZL50台2料场、堤头7.4.6截流的组织和作业截流由项目经理统一领导，按三班制配备人员，设专人调度指挥车辆的行走、装卸。根据龙口进占情况，调换投料规格，处理随时发生的问题。当龙口进入三角形断面时，集中力量投抛块石。合龙后，进行上游面的反滤料和粘土闭气施工，使基坑具备排水条件。7.5基坑排水上下游围堰合龙闭气后，立即组织排除基坑积、渗水，保持基坑干燥，以利施工。基坑排水分初期排水和经常性排水两类。7.7.1排水强度估算（1）初期排水根据上、下游围堰的特点，截流后每天降水速度以不超过1m为原则，安排5天内抽完。参考有关资料，粗估截流后总排水量按基坑积水的2.5倍考虑，约5.0万m3，按5天抽完考虑，抽水强度约为420m3/h。 （2）经常性排水基坑的经常性排水包括施工期间的渗透水、降雨汇水、施工弃水等。经常性排水强度初定100m3/h。7.7.2排水设备的选择基坑初期排水水泵的配置要兼顾经常性排水的需要，水泵总容量见表7-5。初期排水设备表 表7-5水泵型号流量(m3/h)扬程(m)电机容量(kW)数量(台)计算备用合计10sh-19A32013.722213IS150-125-3152003230213IS125-100-2501002011112合计115538注： IS150-127-315型水泵2台、IS127-100-250型水泵1台兼做经常性排水任务。7.7.3初期排水的水泵站布置将水泵分为两组， 一组水泵置于上游围堰附近，另一组水泵置于下游围堰附近；排水时为了减少截流后围堰加高培厚、堰基处理的干扰，上游一组水泵出水口至临时围堰的距离至少80m以外，下游一组水泵出水口至下游围堰的距离至少80m，并根据实际情况泵站置于适当位置。为了提高初期排水效果，将水泵放在浮箱上，置于基坑水面。水泵工作方式为24h连续抽水，以保证在规定的时间内完成任务。汛期泵站拆除。7.7.4经常性排水的布置基坑在开挖过程中排水系统布置，要以不妨碍开挖和运输工作为原则。先在基坑坝体