某水库混凝土防渗墙施工方案

防渗墙施工方案 一 一 工程概况工程概况 本工程大坝防渗墙位于上游坝坡 平行于坝轴线 距坝轴线 12 4m 桩号 0 009 96 0 257 88 全长 247 92m 防渗墙顶高程 315 5m 底高程随基岩高程的不 同而不同 设计要求 0 009 96 0 090 入岩 0 5m 0 090 0 131 穿透强风化岩石层 入弱风化岩石 0 5m 0 131 0 255 14 入基岩 1 5m 防渗墙厚度 0 3m 造孔工程量 约 6000m2 混凝土浇筑约 2241m3 防渗墙混凝土采用粘土或膨润土混凝土 抗压强 度不低于 5MPa 抗渗标号 S4 渗透系数不大于 10 7cm s 弹性模量小于 14000MPa 根据设计提供的地质资料 防渗墙位置造孔地层为 上部坝体回填砂卵石 中下 部为回填石渣 坝基为片麻岩 其中桩号 0 101 0 123 5 处岩基上有残留砂砾石强透 水层 厚度 3 46m 二 施工特点分析二 施工特点分析 1 墙体厚度较小 由于钻具直径受墙体厚度限制 重量轻 钻孔效率大大降低 2 钻孔地层上部为砂卵石层 透水性强 稳定性差 易发生漏浆 槽孔坍塌等 事故 下部为石渣和基岩 强度高 进尺慢 施工难度大 3 修筑施工平台将坝顶道路破坏后 进料道路转移到施工平台道路上 施工平 台道路又兼做抓斗施工道路 浇筑运输道路 由于施工区可利用场地狭小 给施工作 业布置和现场协调带来很大困难 4 工期紧张 防渗墙为控制性工程项目 其影响后面诸多工序 春节前若不能 完成 则影响总工期 而现在距春节只有 4 个多月 工期非常紧张 二 施工平面布置二 施工平面布置 根据现场情况和工程特点 本工程的拌合系统布置于溢洪道南侧 砂石料场就 近布置 水泥及粉煤灰库布置于配料机一侧 泥浆池及搅浆系统布置于砂石料场北侧 粘土场布置于泥浆池附近 由于原坝顶道路已破坏不能使用 因此在变压器处修筑斜 坡道路至防渗墙施工平台 在防渗墙施工平台南侧修筑斜坡道路至坝顶 由此通至溢 洪道 并与围堰顶道路连接组成场内环形施工道路 附施工平面布置图 三 施工平台三 施工平台 施工平台采用砂卵石料回填 与坝体填筑施工同时进行 平台顶高程 315 5m 总 宽度 14 31m 平台上游坡度 1 1 12 坡面采用抛石进行防护 平台自上游至下游依次为碎石道路 泥浆沟 倒浆平台 导向槽 钻机平台 碎 石道路宽 4 76m 下部铺筑 30cm 块石 顶面铺设 5cm 砂砾石找平 承载能力可以满足 重型车辆通行 泥浆沟和倒浆平台采用浆砌石砌筑 泥浆沟宽 0 5m 深 0 5 1m 沟 底自南向北设 i 0 2 的坡度 便于废浆流动 倒浆平台宽 1 6m 厚度 0 2m 坡度 i 0 5 便于淘换的浆液流向泥浆沟 导向槽为钢筋混凝土结构 考虑到地质情况的 复杂性和钻孔施工技术的不确定性 因此需为将来施工留下可调整施工方案空间 将 其槽口宽度设为 0 65m 导墙采用 L 型结构 深度 1 2m 宽度 0 3m 混凝土强度等级 C15 钢筋为 8mm 和 12mm 钢筋 每 30m 设一分缝 分缝处以 16 拉接筋连接 导向槽施工严格按设计技术要求和施工规范规定进行施工 施工完成后每隔 20m 设短 方木将槽孔处进行支撑以防止两侧土体挤压变形 导向槽两侧土体回填采用开挖坝体 土料 挑选其中杂质含量少的壤土 分层进行回填 为保证回填质量 回填完成后又 进行了灌水压实 钻机平台处于旧坝体处 为向坝体内开挖而成 表层铺设 15cm 厚 石渣找平 钻机平台宽 5 4m 能满足 CZ20 35 等各型钻机布置 钻机平台铺设钢轨 道 长度根据钻机数量而定 以能满足周转要求为宜 防渗墙施工完成后需拆除施工平台 由于钻机平台处对旧坝进行了开挖 因此需 要回填恢复至设计边线 可以采用边开挖边回填的施工方法 回填标准仍按坝坡回填 标准控制 开挖分层进行 每层以 2 3m 为宜 开挖至下部变窄处大车无法行走后 改用小型农用三轮车运输 弃料卸至指定地点 8 270 300 300 1200 650 导向槽结构示意图 10001000 12 220 8 300 3 16 350 2 16 500 导向槽每20m设一伸缩缝 木板填缝 两段 间设 16连接钢筋 长度1m 施 工 平 台 布 置 示 意 图 1 1 307 6 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 12 2 开挖线 平台回填边坡 5 400 1 600 0 3000 300 1 000 0 650 1 000 0 4000 400 0 500 0 700 钻机平台 15cm石渣 施工道路 30cm坝体拆除卵石 顶面碎石找平 i 5 0 200 深度50 100cm i 0 2 施 工 平 台 横 断 面 详 图 14 310 4 760 四 供浆系统四 供浆系统 泥浆护壁是防渗墙施工中的关键环节 泥浆护壁效果的好坏直接影响防渗墙造 孔质量和施工进度 因此需要在充分了解地层特性和钻具性能前提下 采取合理的泥 浆和泥浆生产系统 根据防渗墙地质复勘结果 本工程地层主要为砂砾石地层 透水性较大 容易发 生泥浆漏失 因此要求泥浆具有良好物理性能 流变性能 稳定性 通过对附近粘土 料场的考察 决定采用白合红粘土进行制浆 泥浆系统由泥浆制浆站 泥浆池 供浆管路组成 制浆站设置在溢洪道 搅浆机 械采用 300 型地质钻机配置自制搅浆器改制而成 泥浆池布置于旁边 分为原浆池和 标准浆池 每个容积 100m3 可以同时满足 3 个槽孔的需浆量 供浆采用泥浆泵配置 胶管输送 并设置若干节制阀门作为支线管路 由于计划采用抓斗和冲击钻成槽 因 此供浆方式为静止方式 不设泥浆回收系统 浇筑时置换的泥浆采用泵抽至其他部位 导向槽内存置利用 废浆则通过泥浆沟排至库区 根据防渗墙施工规范和相关资料 防渗墙造孔用泥浆可按下述标准控制 项目单位性能指标试验仪器 比重 g cm2 1 15 1 25泥浆比重计 漏斗粘度 s 18 25马氏漏斗 含砂量 5 含砂量测定仪 五 施工机械设备及器具五 施工机械设备及器具 为满足工程施工需要 计划配置的机械设备和工器具如下 施工机械设备和器具计划表 设备名称规格数量制造厂名设备状况 液压抓斗 QUY55A1 抚顺工程机械制造有限公司良好 冲击钻 CZ352 保定市东方红机 械制造有限公司 良好 泥浆搅拌机 1 山西良好 混凝土拌和站 JS5001 河北双星机械制造有限公司良好 吊车 16t1 徐州重型工程机械有限公司良好 泥浆泵 3 保定良好 装载机 ZL301 柳工良好 混凝土翻斗运输车 0 5m34 保定良好 方形钻头 3t2 自加工良好 钢接头管 30070m 自加工良好 混凝土导管 20090m 自加工良好 六 槽孔布置六 槽孔布置 根据地质情况和施工现场客观条件 拟采取抓斗抓槽 冲击钻配合的施工方案 抓斗每次抓取长度 2 2 5m 因此计划将槽孔长度定为 7m 共划分为 36 个槽孔 一 期槽孔和二期槽孔各 18 个 详细划分情况见下表 防渗墙槽孔长度划分表 槽孔 编号 槽孔长 度 里程对应坝顶桩号备注 1 3 06 0 009 96 0 013 020 009 96 0 013 02 2 7 0 013 02 0 020 020 013 02 0 020 02 3 7 0 020 02 0 027 020 020 02 0 027 02 4 7 0 027 02 0 034 020 027 02 0 034 02 5 7 0 034 02 0 041 020 034 02 0 041 02 6 7 0 041 02 0 048 020 041 02 0 048 02 7 7 0 048 02 0 055 020 048 02 0 055 02 8 7 0 055 02 0 062 020 055 02 0 062 02 9 7 0 062 02 0 069 020 062 02 0 069 02 10 7 0 069 02 0 076 020 069 02 0 076 02 11 7 0 076 02 0 083 020 076 02 0 083 02 12 7 0 083 02 0 090 020 083 02 0 090 02 13 7 0 090 02 0 097 020 090 02 0 097 02 14 7 0 097 02 0 104 020 097 02 0 104 02 15 7 0 104 02 0 111 020 104 02 0 111 02 桩号 0 009 96 0 1 79 65 与设计 图纸标示的坝 顶桩号一致 0 179 65 以南 因大坝折角导 致标示桩号与 实际里程不一 致 因此按实 际里程表示 16 7 0 111 02 0 118 020 111 02 0 118 02 17 7 0 118 02 0 125 020 118 02 0 125 02 18 7 0 125 02 0 132 020 125 02 0 132 02 19 7 0 132 02 0 139 020 132 02 0 139 02 20 7 0 139 02 0 146 020 139 02 0 146 02 21 7 0 146 02 0 153 020 146 02 0 153 02 22 7 0 153 02 0 160 020 153 02 0 160 02 23 7 0 160 02 0 167 020 160 02 0 167 02 24 7 0 167 02 0 174 020 167 02 0 174 02 25 7 0 174 02 0 181 020 174 02 0 179 65 26 7 0 181 02 0 188 020 179 65 0 185 28 27 7 0 188 02 0 195 020 185 28 0 192 28 28 7 0 195 02 0 202 020 192 28 0 199 28 29 7 0 202 02 0 209 020 199 28 0 206 28 30 7 0 209 02 0 216 020 206 28 0 213 28 31 7 0 216 02 0 223 020 213 28 0 220 28 32 7 0 223 02 0 230 020 220 28 0 227 28 33 7 0 230 02 0 237 020 227 28 0 234 28 34 7 0 237 02 0 244 020 234 28 0 241 28 35 7 0 244 02 0 251 020 241 28 0 248 28 36 7 0 251 02 0 257 880 248 28 0 255 14 总长 248 92 注 单号为一期槽孔 双号为二期槽孔 七 防渗墙造孔施工七 防渗墙造孔施工 本工程拟采用抓斗抓槽 冲击钻配合的施工方法 抓斗抓取上部砂砾石层 冲击 钻施工岩石层和大块卵漂石 抓斗型号为 30 型液压式 最大抓取长度 2 8m 因此 每个槽孔分三次抓取 先抓两侧 后抓中间 抓斗站于倒浆平台和碎石道路上 行走 至要抓取的位置 履带平行于防渗墙轴线 根据导墙上的控制线调整斗齿至准确位置 使各项偏差控制在规范之内 然后开始抓槽 同时采用农用三轮车运输弃渣 暂时弃 至围堰上游 抓槽时向槽内注入泥浆进行护壁 保证泥浆液面不低于导向槽顶 50cm 为此 将槽孔两侧以土袋封堵 防止泥浆外流 抓斗抓完上部砂砾石层后 若遇弱风化岩层能抓取时则继续采用抓斗 不能抓时 则采用 CZ35 型冲击钻施工 计划配置两台冲击钻机 每个钻机配备一个方形钻头 一个筒钻 一个抽筒 方形钻头为我单位为本工程施工特制 重约 3T 宽 1 5m 对 于岩石层施工效率较高 另外对于扫孔 劈打小墙非常有效 劈打过程中及时进行淘 渣 同时补充新鲜泥浆 冲击钻施工至要求的深度后停止钻进 施工顺序为先施工一期槽孔 即单号槽孔 后施工二期槽孔即双号槽孔 为检验 抓斗施工效果 先从 19 槽孔开始进行试抓 按照 19 21 23 20 22 25 的顺序向南施工 完成 32 以后 再回去施工 17 15 18 13 直至 1 施工 同时拆除南侧上坝道路 修筑 33 36 导向 槽 最后进行 33 36 防渗墙施工 基岩面的鉴定由四方共同鉴定 钻机施工人员根据设防渗墙中心线地质剖面图 当孔深接近预计基岩面时 开始留取岩样并妥善保存 等待地质人员进行鉴定 根据 鉴定结论 决定基岩面 每个槽孔必须保存入岩岩芯和终孔岩芯 并分类编号保存备 查 槽孔质量控制应按照施工规范的标准即 槽壁平整垂直 无梅花孔 小墙 孔位 偏差不大于 30mm 孔斜率不大于 4 孤石和基岩陡坡控制在 6 以内 槽孔深度满 足设计要求 采用悬吊钻头测斜法测量孔斜和孔底偏差 槽孔联合验收合格后 进行清孔换浆 采用抽桶出渣法清孔换浆 清孔换浆结束 后 1h 对换浆情况进行检测 清孔换浆合格标准为 清孔换浆结束后 1h 孔底淤积厚 度不大于 10cm 槽孔内泥浆密度不大于 1 30g cm3 漏斗粘度不大于 30s 含砂量不大 于 10 孔底淤积厚度采用测针和测饼配合测量的方法确定 泥浆检查将专用的取浆 器放到距孔底 0 5 1 0m 的部位取样 对三项指标进行检测 一 二期槽接头孔 用 钢丝刷钻头对槽壁刷洗 上下刷洗不少于 50 次 合格标准是 刷子钻头上基本不带 泥屑 孔底淤积不再增加 保证一 二期槽混凝土结合紧密 防渗墙造孔过程中 难免发生各种意想不到的情况 因此针对下面几种有可能发 生的情况制定出有效的应对措施及处理方法 1 漏浆 由于本工程大部分地层为 砂砾石和砂层 因此发生漏浆的可能性极大 一旦发生漏浆 将有可能引起泥浆液面 下降 引起槽壁坍塌 应对措施为加强泥浆质量的控制 护壁泥浆具有较高的粘度 较好的泥皮形成能力和较小的比重 同时配备一定数量的堵漏剂和增粘剂 比如锯末 和羧甲基纤维素 2 槽壁坍塌 因此槽壁坍塌的原因主要为泥浆漏失未及时补浆致 使槽内泥浆液面下降导致泥浆静水压力减小 泥浆质量差不能很好护壁 处理地下障 碍方法不当 地层中存在软弱淤泥质土或粉土层 地表荷载过大或振动力过大 应对 措施为加强泥浆质量 合理划分槽段长度 施工过程中注意对泥浆液面观察 发现下 降后立即查明原因并采取相应措施 并且及时将成槽机械提升至地面并将人员及机械 转移至安全地带 严重坍塌时采用优质土回填后重新挖槽 3 挖槽机具卡在槽内 发生卡钻的原因有 a 停工时 钻具没有提出槽孔 以致泥浆中所悬浮的土渣沉降在 钻具周围使钻具被卡 b 土层中有粘土层后槽壁面泥皮过厚时钻具侧面易被卡住 c 槽孔开挖偏差过大指示槽孔出现弯曲 钻具受卡 d 施工中不慎有大块石落入或存在 漂石 孤石卡钻 应对措施为 a 机械停止运行时 及时将钻具提出槽内 b 泥浆变 质后及时更新新鲜泥浆 c 粘土层中施工 采用粘度较低的泥浆 d 孤石处理防止孔 斜过大 e 钻具升降时尽量不碰撞槽壁防止石块掉落 f 有坍孔迹象时尽快将钻具提 出地面 g 发生卡钻时可采取高压射水装置或空气升液法及爆破法及钻机施工人员的 其他经验办法 八 防渗墙混凝土浇筑八 防渗墙混凝土浇筑 一 防渗墙混凝土配合比设计 设计要求防渗墙混凝土采用掺粘土或膨润土的水泥混凝土 抗渗标号 S4 渗透 系数不大于 10 7cm s 28 天齢期抗压强度不第于 5Mpa 弹性模量小于 14000 Mpa 我单位委托河北金涛建设工程质量检测有限公司进行配合比设计 经过数次优化调整 最终确定配合比如下 防渗墙混凝土配合比 1m3 水胶比 砂率 水泥粉煤灰膨润土水砂 碎石 5 31 5 流化剂 混凝土坍落度 180mm 220mm 扩散度 340mm 400mm 容重 kg m3 符合设计要求和防 渗墙施工规范规定 二 混凝土浇筑 防渗墙混凝土浇筑采用直升导管法 导管为 200mm 无缝钢管加工 单节长度 2 5m 并配备数节 1m 和 0 5m 短管 管节间以丝扣连接 共配备三套导管 7m 长槽孔 下设三套导管 导管间距布置如下图 2 3502 3501 0001 000 导管 接头管 顶节导管上为承料漏斗 倒椎体结构 两侧导管采用钻机提升 中间导管采用吊车提 升 下设后导管底口局槽底 150 250mm 导管上口采用导管夹和井架固定 根据规范规定 导管埋入混凝土中的深度不小于 1m 不大于 6m 据此计算首批 浇筑所需混凝土量 计算图如下 i 1 6 1 200 1 1502 3502 3501 150 墙体厚度按 0 4m 考虑扩孔因素 混凝土堆坡率按 1 6 导管内存料高度按 15m 根据计算得所需混凝土量为 4 7m3 因此 加工储料平台的最小容量为 4 7m3 储料 平台放置于钻机平台处 通过溜槽向导管内输送混凝土 混凝土采用拌和采用 JS500 拌和站生产 农用三轮车运输 在坝顶对应槽孔位置设置溜槽 混凝土料通过溜槽卸 至储料平台内 混凝土开浇时采用顶塞法 吊塞采用充气皮球 直径可略大于导管内径 可以重 复利用 首批混凝土放完 皮球返上来后 即可正常浇筑 浇筑过程中应始终注意导 管埋深 1 6m 混凝土面上升速度不小于 2m h 混凝土面均匀上升 各处高差不大于 50cm 至少 30min 测量一次槽内混凝土面深度 每 2h 测量一次导管内混凝土面深度 及时绘制混凝土浇筑指示图 混凝土浇筑应连续进行 因故被迫中断时 应设法将导管埋深一些 以免泥浆侵 入 拆除导管管节时 要先降低导管 使管脚埋入混凝土深些 使导管内混凝土拌和 物停止流动 以免拆管时的操作摆动造成管口脱出 残存混凝土留出 泥浆混入管内 导管内混凝土顶面应低于被拆管节下端口以下 管节拆除应迅速进行 拆除后 将导 管内重新填满混凝土 然后再适当提升导管 恢复到正常位置后继续浇筑 快要浇出 泥浆面时 设法提高浇筑速度 距泥浆面 2m 以内时 加强排浆工作 可考虑降低泥 浆液面或排空泥浆并减