淮河水网地区船闸工程施工技术

淮河水网地区船闸工程施工技术

蚌埠门节点位于淮河支流的中后期，距蚌埠约6公里。这是一个集水区、蓄水灌溉、交通运输、供水、发电等综合利用的项目。目前整个枢纽工程由节制闸、船闸(下称老船闸)、水电站及分洪道组成。蚌埠闸扩建船闸建在老船闸与分洪道之间,两船闸轴线间距为66.8m,闸室长度230m,净宽23m,船闸级别为Ⅲ级,船舶吨级为1000吨级。闸室底板顶面高程△△7.8m,底板厚2.5m,底宽38.2m。扩建船闸与老船闸共用引航道,引航道宽86m,直线段长520m。新扩建船闸基坑开挖设计采用高压摆喷墙进行基础截渗处理,沿老闸上闸首、老闸上游翼墙及分洪桥基坑开挖采用灌注桩支护。一、拟修建的淮河闸船概况蚌埠闸闸上水位枯水期正常蓄水位一般为17.5～18.0m,下游在枯水期一般低水位为△11.5～△12.5m。工程区承压水位高程一般为△△14.01～△14.50m,承压水头一般为7.60～8.80m。由于细砂在下游河道中局部已出露,故该层承压水与淮河水有较强的水力联系,其补给来源主要为淮河水。拟扩建的蚌埠闸船闸位于淮河南岸的滩地上,分洪道和老船闸之间,现地面高程大致在△△16.0～△△27.0m之间。拟建闸址处表层为轻粉质壤土夹砂壤土,局部夹薄层淤泥质土。其下分别为重粉质壤土、轻粉质壤土、细砂、粉质粘土、轻粉质壤土夹细砂、中砂。二、离老闸室施工新船闸基坑开挖较深,最深达20m,与老船闸及分洪道距离均较近,新船闸基坑底部左侧开挖线距离老闸室仅30m,距开挖顶口线仅10m,新船闸施工期间老船闸不断航,一直承受较高的水压力,因此,如何确保新船闸顺利施工及老船闸运行安全是该工程施工技术关键,一要确保基坑支护灌注桩的施工质量,保证老船闸的安全;二要确保高压摆喷截渗墙施工质量,保证新船闸顺利实施及老船闸安全。三、施工方法和施工技术1.钢筋笼制作的注意事项在承压水位高程以上建立桩基施工平台,同时开挖好泥浆池,制好泥浆,调配潜水钻机及配套机泵,测量定位。(2)埋设孔口护筒护筒土坑应大于护筒500mm,护筒大于桩径250mm,护筒高1500mm,筒口高出地面300mm。安装护筒前应将坑底换成粘性土,夯实后安装护筒,其平面位置偏差不大于50mm,倾斜度不大于1%,四周回填粘土分层夯实,测量高程并记录。(3)钻孔钻机就位,找中找平,做好备用发电机的用电计划后开钻,采用泥浆护壁成孔,泥浆比重控制在1.2～1.3,粘度20s,含砂量小于5%,钻杆在钻机保持水平情况下,倾斜度在1%之内。桩孔钻进应分班连续作业,中途不停止,注意土层变化,并在变化处采取渣样,判断土层类属。(4)清孔及安放钢筋笼清孔使用出渣筒和吸泥机或其他方法清除井底沉淀物,厚度愈小愈好,一般基桩底沉淀厚度不大于100mm,应按设计要求控制,清孔时应保证钻孔内水位满孔,泥浆比重1.1并且保持稳定、不沉淀,以防坍孔。安放钢筋笼前复查是否符合设计图纸和规范要求,检查控制钢筋保护层的混凝土环形块是否牢靠,钢筋笼应缓慢竖直下放,到位后应牢固定位。(5)灌注水下混凝土(1)导管、漏斗、储料斗的选择:根据孔径要求,选择直径250mm丝扣导管,接头用“O”型密封圈密封,确保在施工时不漏水、漏气。漏斗和储料斗采用6mm厚钢板制作,要求不漏浆、不挂浆、漏料顺畅,漏斗和储料斗有足够的容量(初存量),以确保首批灌入的混凝土初灌量能达到要求的埋管深度。(2)混凝土的拌制和运输:灌注混凝土的配合比由试验室确定,应具有足够的流动性且不易离析,坍落度以18～22cm控制,水泥用量不宜小于350kg/m3。粗骨料选用坚硬碎石,粒径采用20～40mm,最大粒径不大于导管内径1/6和钢筋最小间距的1/3,并不大于40mm。砂率控制在40%～50%。(3)混凝土的灌注:灌注首批混凝土前,先配制0.1～0.3m3水泥砂浆放入阻塞后的漏斗中,放上储料斗,然后放入混凝土,确定满足初灌要求后,即可拔出阻塞器,借助混凝土自重排出导管内存水,灌入首批混凝土。(6)混凝土灌注桩的施工质量控制要点首批混凝土灌注正常后,应连续不断进行,在灌注混凝土过程中,常用测锤测定混凝土的上升高度,需逐步加快导管的拆除时间,并保证导管的埋深。初灌时导管埋深1～1.5m,正常灌注2.5～3.5m,最小埋深1.5～2m,桩顶部灌注埋深1～1.2m。在水下灌注混凝土时,应视情况严格控制导管的埋深,不裹入浮浆皮和土块等,确保桩的连续性。混凝土的灌注时间控制不小于2m/h。灌注到位后,应预加一定的高度以保证桩头质量,预加高度确定为0.5～1.0m,凿除后按设计整理好钢筋。2.高压摆喷截渗墙工程特点先研究地质情况,必要时增设先导孔数量,做好围井试验,选择合理的施工参数(如孔距、提升速度、摆动速度、影响半径以及灌浆压力、气压、浆液密度等),并开挖检查成墙质量。该工程根据经验及该工程地质条件确定参数组合,首先进行了成墙试验,分别做孔距为1.0m、1.2m、1.5m,摆角为30°～35°,浆压力为40MPa,气压为0.6～0.8MPa,提升速度为8.0～15.0cm/min,浆液比重为1.6～1.8g/cm3的数组实验成墙。钻孔高喷灌浆以后14d,通过开挖进行了成墙观测,并考虑到工程经济性,选用了孔距1.2m,摆角30°,浆压力40MPa,气压力0.7MPa,提升速度8.0cm/min,浆液比重1.6g/cm3的组合,并按该参数组合进行了围井试验。(2)高喷墙凝结体的结构形式为保证高喷防渗墙的连续性和完整性,必须使各单孔凝结体在其有效喷射范围内相互可靠连接。根据设计要求和施工经验摆喷的结构布置形式为折线结构,旋喷的结构布置形式为直线结构。(3)高压摆喷截渗墙的施工工艺(1)钻孔:泥浆护壁回转钻进。造孔过程中做好充填堵漏,使孔内泥浆保持正常循环,直至终孔。钻孔时严格控制孔位及钻孔垂直度,以确保成墙质量,钻孔孔位允许偏差不得大于5cm,孔斜率不得大于5%。孔深超设计墙体0.3m。(2)下入喷射杆:由于是泥浆固壁钻孔,可以将喷射杆直接下入孔内,直至孔底。(3)高喷施工:喷浆作业时,先在地面试管,压力达到规定值时,确保各种管路畅通,封闭。然后将喷射装置移至灌浆孔内,将喷射杆下放到孔中的设计深度,即深入重粉质壤土层1.0m。调整好喷射方向,启动设备,按设计的参数要求输出水、气、浆,待孔口正常冒浆后即可按规定速度提升,直至设计高程。在喷射过程中,若因故障停喷,停喷时间不要超过30min,超过30min恢复喷射时,复灌段要大于0.5m。全孔喷射灌注完成后,还要进行回灌充填灌浆,到浆液面不吸水、不下沉为止。喷射过程中要测量浆液的水灰比和比重,要求每孔测8次,若有3次达不到要求,视为不合格孔。高喷施工分Ⅰ、Ⅱ两序进行,并在Ⅰ、Ⅱ序孔施工前进行先导孔钻进,以确定地质情况及成墙深度。(4)高压摆喷截渗墙的施工质量控制要点高压摆喷截渗墙的施工质量,关键在于施工过程中的质量控制,该工程从技术上主要把握以下方面:(1)把握好两序孔间施工间隔。该工程为两序孔施工,在前一次序孔高喷施工结束后,合理确定下一次序孔的开孔时间。开孔时间过早,钻孔时释放入地层内的高能量压缩空气极可能破坏前一次序孔已形成但强度尚低的墙体;开孔时间过晚,原已扩散到孔周围的水泥浆体已具有较高的凝结强度,将会增加钻进难度。间隔时间以1d为宜。(2)严格控制钻孔偏斜。钻孔采用泥浆回转钻进,钻孔开孔位置与设计孔位误差不大于50mm。钻孔施工结束后要及时测斜,孔斜率控制在1.5%内,钻孔进入不透水层0.5m,钻孔暂停或终孔待喷时,孔口应加盖保护,防止塌孔或掉入异物。(3)水泥浆自制备至用完的时间