乌金峡水电站二期下游围堰混凝土防渗墙施工.doc

乌金峡水电站二期下游围堰混凝土防渗墙施工摘 要 乌金峡水电站下游围堰F14断层部位的防渗采用混凝土防渗墙，墙体厚度0.8m。防渗墙所在部位覆盖层深厚，透水率大，且含有孤石、漂石，并夹有最大厚度21.7m的粉细砂层，施工难度大。在本工程施工过程中，首次采用重晶石粉作为护壁泥浆的加重剂，成功地解决了粉细砂层中造孔容易发生流砂和塌孔的难题。关键词乌金峡水电站粉细砂 重晶石 造孔 1 工程概况乌金峡水电站位于甘肃省白银市靖远县境内的黄河干流乌金峡峡谷出口段，乌金峡水电站工程主要任务是发电。枢纽主要建筑物由河床式电站厂房、左岸泄洪闸、开关站等建筑物组成。枢纽布置格局为左岸三孔泄洪闸，河床布置四台贯流式水轮发电机组厂房。水库正常蓄水位为1436.0m，最大坝高55m，总库容0.237亿m3，电站装机容量140MW，保证出力68.7MW，多年平均发电量6.83亿kwh。工程规模属等中型工程，枢纽主要建筑物为3级。根据乌金峡电站枢纽布置特点，本工程施工导流分两期进行，一期为束窄原河床过水，在左岸岸边进行导流明渠暨泄洪闸工程施工，二期河床截流，导流明渠暨泄洪闸工程过水，在主河床上、下游围堰的防护下进行河床式厂房和挡水坝段全年施工。围堰工程分为上游围堰和下游围堰，承担着保护河床基坑施工的任务，其挡水运行时间为两年，建筑物设计等级为级，设计洪水标准P=10%，对应流量Q=4150m3/s。除挡水外，二期上、下游围堰还是施工期沟通坝址区两岸交通的重要通道。2 工程地质乌金峡水电站下游围堰枯水期河水位高程1423.6m。围堰左岸为泄洪闸右导墙，透水性极微；右岸为I级阶地，砂砾石层，基岩地形起伏较大；河床部位为人工杂填砂砾石、冲积砂卵砾石层及淤砂层所覆盖，最大厚度45.4m，从堰顶起算最大厚度57.0m。其中人工杂填砂砾石最大厚度12m，主要分布在坝右0+0.00+165m段；砂砾石最大厚度36.9m，从堰顶起算47.9m，其间夹有薄层状及透镜体粉细砂并零星分布有孤石及块石，层位无规律；砂层最大厚度21.7m，主要分布在河床的右下角基岩与砂砾石层之间。其下为加里东期花岗岩与白垩系紫红色、灰绿色砂岩及粘土岩，以断层的形式接触。覆盖层透水率大，需要进行防渗处理。左右堰头采用高喷防渗墙方案，河床部位采用混凝土防渗墙方案。3 工程施工根据工程地质情况以及基坑开挖深度、挡水时间等要求，下游围堰F14断层部位（桩号0+044.00+134.0）采用混凝土防渗墙施工方案，混凝土防渗墙顶高程为1426.7m，墙体底线穿过粉细沙层嵌入花岗岩0.8m或嵌入砂岩、粘土岩1.0m，墙体厚度为0.80m，墙体材料C15一级配混凝土。施工方案如下：（1）混凝土防渗墙造孔成槽采用“两钻一抓法”和“钻凿法”，即采用CZ- 30型冲击钻机钻进主孔，对松散地层用抓斗抓取副孔，最后由冲击钻机钻进致密卵砾石层和基岩；（2）膨润土泥浆护壁，在泥浆中加重晶石粉，以防止粉细砂层流砂和塌孔；（3）采用“气举法” 清孔，以确保清孔质量；（4）使用混凝土罐车输送混凝土， “泥浆下直升导管法”浇筑混凝土成墙；（5）墙端连接施工采用 “接头管法”。3.1 导墙及施工平台为满足墙段接头孔拔管成孔施工的需要，施工导墙采用较坚固的钢筋混凝土距形断面结构，高1.2m、宽1.5m，全部采用C25二级配现浇混凝土。导墙净间距为95cm；在导墙的顶部和底部配置22mm及16mm的螺纹钢。为了便于拔管施工，导墙两端应超出砼防渗墙1.5m,并在其端头浇筑0.5m厚混凝土堵头。施工平台包括钻机平台、倒碴平台和排浆沟。在导墙两侧布置有钻机平台和倒碴平台。钻机平台宽为4.56.0米。钻机平台底层采用石碴铺垫，平台上均匀布置枕木、道轨。倒碴平台采用素混凝土面板。混凝土浇筑后，铺设彩条布、草帘、粘土并生煤炉进行保温养护。施工平台、导墙断面结构见图1。 图1 防渗墙导墙及施工平台结构图3.2 护壁泥浆优质泥浆有利于防渗墙造孔的孔壁稳定以及浇筑质量的控制。本工程选用甘肃金昌膨润土作为造浆材料，并采用当地优质粘土作为孔内造浆材料。为提高泥浆比重，选用重晶石粉作为增重剂。分散剂为工业碳酸钠（Na2CO3）。新制泥浆配比见表1。表1 新制泥浆配比（1500L）材料名称水膨润土重晶石粉碳酸钠备注用量（晶石粉掺量根据实际情况进行调整3.3 造孔施工根据工程地质条件，本次施工共投入16台冲击钻机与1台机械式抓斗配合完成各槽段的覆盖层、基岩层造孔。由冲击钻机钻进主孔，抓斗抓取副孔。若抓斗抓不动，由冲击钻配合施工。每个孔开孔、终孔均经过了现场值班技术人员的验收，并在施工过程中严格控制孔斜。对孔斜超标的孔，采用回填块石、重新凿进的方法修孔，直至满足设计要求。冲击钻钻进主孔时，参照设计深度，并根据岩样，经技术人员认可后，由监理工程师对该孔进行最终鉴定，并填写基岩面鉴定表。副孔深度由相邻两主孔的深度确定。造孔质量严格按规范要求控制：孔位偏差不大于3cm；遇到含有孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，孔斜率控制在0.6%以内。、期槽孔的两次孔中心线在任一深度的偏差值应不大于设计墙厚的1/3；槽宽不小于80cm，墙体嵌入花岗岩0.8m或嵌入砂岩、粘土岩1.0m。3.4 终孔及清孔验收槽孔终孔后，经机组初检、值班技术人员复检合格后，由监理、设计和业主等单位组成的验收小组进行孔位、孔深及孔形的全面验收，并签发造孔验收合格证。槽孔验收合格后，都进行了全面的清孔工作。采用气举法清孔，同时向孔内补充新鲜泥浆。II期槽孔在清孔换浆结束前，用钢丝刷子洗刷接头孔。以刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准。槽孔清孔换浆结束1h后均达到了以下标准：孔内淤积厚度10cm，槽内泥浆密度1.25g/cm3，马氏漏斗粘度32s50s，含砂量6%，由验收小组签发清孔验收合格证。3.5 混凝土浇筑3.5.1 浇筑前的准备(1) 混凝土拌制及运输根据现场施工条件，采用现场现有混凝土拌和站拌制混凝土。用混凝土罐车运输送混凝土至槽孔口浇筑。 (2) 浇筑导管的配制、检查首先根据孔深在地面配置导管，然后根据槽孔情况和规范要求下设导管。导管投入使用前，在地面试装并进行压力实验，检查有无漏水缝隙。3.5.2 浇筑混凝土混凝土浇筑采用“泥浆下直升导管法”。控制导管间距不大于5m，导管中心至槽孔端部或接头管壁面的距离为1m1.5m。导管底口距槽底控制在150mm250mm范围内。各导管开浇按深先深后浅的顺序进行。控制导管埋入混凝土深度不小于1m，不大于6m。控制混凝土面上升速度不小于2m/h。控制混凝土面高差在500mm以内。浇筑过程中，有专人至少每隔30min测量一次混凝土面的深度，每隔2h测量一次导管内的混凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图，及时指导拆卸导管。同时每2h测量一次孔口混凝土坍落度和扩散度，及时调整混凝土的配合比。坍落度控制在180mm220mm范围内，扩散度控制在340mm400mm范围内。每个槽孔均由混凝土供应方按规定的频次和项目取样成型混凝土性能试件。3.6 墙段连接本工程墙段连接采用接头管法。期槽浇筑前在槽孔两端孔处下设接头管，在混凝土浇筑过程中根据取样试验确定的混凝土脱管龄期和混凝土浇筑速度，用液压拔管机逐步拔出接头管，形成、期墙段的接头孔。为减小拔管阻力，避免混凝土粘结在接头管上，开浇34h后，正式拔管前要开始微动接头管，每隔30min要微动一次。拔管过程中要注意观察拔管阻力的变化情况，要控制拔管阻力在一定范围内；控制的目标是：既能成孔，拔管阻力又最小。拔管过程中要及时向接头孔内补浆，特别是最后一节管拔出前一定要补足泥浆，并适当降低拔管速度，延长拔出时间。3.7 特殊情况处理（1） 漏浆、塌孔处理施工地层上部是水下抛填的堰体，其密实度较低；为防止槽孔发生漏浆、塌孔事故，对上部15m厚地层进行了预灌浆处理。为了防止粉细沙层发生流砂、塌孔事故，在泥浆中加入增重剂重晶石粉，提高泥浆比重。（2）漂石、孤石处理对地层的大漂石和孤石，先用抓斗进行抓取。如抓斗无法施工，先用冲击钻机进行冲、砸破碎；而后，换上抓斗进行正常抓取作业。如孤石大而坚硬，冲击钻无法破碎，则采取孔内聚能爆破或钻孔爆破的方法进行处理。（3）高喷防渗墙与混凝土防渗墙搭接处防渗处理为了保证高喷防渗墙与混凝土防渗墙结合处的防渗性能，在搭接处另布置2