坝基开挖及处理施工工艺

坝基开挖及处理施工工艺中国水电五局溧蓄C2标项目部2012年4月主讲人：张卫林主要内容标准施工工艺常规水电站坝基处理高压喷射法强夯法一、标准施工工艺介绍标准施工工艺适用范围：适用于岩基上水泥混凝土面板堆石坝的岸坡、建基面开挖及处理施工。施工流程：施工流程图见右图。施工准备质量验收测量放样岸坡与坝基开挖基础缺陷处理作业准备：建立满足坝区施工的测量控制网；完成导流、截流的施工，以及度汛的工程措施；了解、掌握工程地质与水文地质资料；选定弃料场，并开通弃料场的施工道路；设置拦截、排水系统，使坝基与岸坡开挖、基础处理和其他施工作业在无水条件下进行；挖掘机、装载机、自卸汽车及其他机械设备进场、就位，并进行检查、维修、保养；制定安全技术措施及操作规程。施工准备技术准备：图纸会检：严格按照国家电网公司《电力建设工程施工技术管理导则》（简称导则）的要求做好图纸会检工作技术交底：应按照导则规定，每个分项工程必须分级进行施工技术交底。技术交底工作要充实，具有针对性和指导性，全体参加施工的人员都要参加交底并签名，形成书面的交底记录岸坡、坝基开挖及处理施工方案措施须报监理工程师批准施工准备岸坡、坝基开挖施工的测量，应符合GB50026规定要求。应根据测量控制基准点，建立施工用的测量控制点。对所有的测量基准点进行保护，并定期符合测量。应按设计图纸及测量基准点进行岸坡和坝基开挖，使坝轴线、范围、高程等符合设计要求。岸坡和坝基开挖、处理后，应测绘清基地形图和横断面，按清基完成后的地形设填筑起坡桩。测量放样应将岸坡、坝基和铺盖上的树木、草皮、乱石、坟墓以及各种建筑物等全部清除。坝肩岸坡开挖应按照自上而下的顺序进行，施工过程中形成临时边坡应满足稳定要求。设置在岩基上的防渗体、反滤、均质坝体与岩石岸坡结合处，必须采用斜面连接，不得有急剧变坡，更不能反坡。趾板地基应采用预裂、光面等控制爆破技术，必要时可预留保护层，并使开挖面平顺。坝基与岸坡开挖坝基与岸坡开挖岸坡和坝基应按设计要求分区域进行处理。应按设计和有关规定的要求，做好岸坡和坝基面上水井、泉眼、地道、洞穴、地质探坑以及风化岩石、坡积物、滑坡体等的处理。当岸坡存在局部反坡或凹坑时，应根据有关规范的规定进行削坡、填补混凝土或砌石处理。对开挖的最终岸坡和建基面，如裂隙发育或风化速度较快，应按设计要求及时采取喷水泥砂浆或混凝土等保护措施。岸坡开挖面应稳定无松动岩块、危石及孤石，凹坑、反坡按设计要求处理，坡面形态满足设计要求。基础缺陷处理趾板部位的坝基和岸坡岩面的处理，包括断层、破碎带以及裂隙等地质缺陷，必须按设计要求处理，不留后患。趾板部位岩基上的裂隙水、泉眼渗水均应处理，做到无积水、明流，岩面清洁。岸坡趾板下游的开挖范围及坡度，应按设计要求处理。基础缺陷处理按照《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准第1部分：土建工程》DL/T5113.1规定的要求进行质量验收，主要检验项目见表1、表2。质量验收项类检查项目质量标准检测方法主控项目1.开挖坡面稳定无松动岩块，对不良地质应按设计要求进行处理观察检查，仪器测量及查看施工记录与地质报告2.平均坡度不陡于设计坡度3.保护层开挖浅孔、密孔、少药量、控制爆破一般项目1.坡脚高程±20cm观察检查，仪器测量2.坡面局部超欠挖±2%3.半孔率节理裂隙不发育的岩体＞80%观察检查节理裂隙发育的岩体＞50%节理裂隙极发育的岩体＞20%表1岸坡开挖质量检查项目、质量标准及检测方法项类检查项目质量标准检测方法主控项目1.保护层开挖浅孔、密孔观察检查与查看施工记录，必要时进行声波检测2.建基面无松动岩块，无明显爆破裂隙3.不良地质开挖处理满足设计处理要求4.多组切割不稳定岩体开挖一般项目1.孔、洞（井）或洞穴的处理满足设计处理要求观察检查，仪器测量2.长或宽-30cm+50cm3.底部高程-10cm+20cm测量仪器、测量工具检查4.垂直或斜面不平整度20cm用2m直尺检查5.声波检测（需要时采用）声波降低率小于10%，或达到设计要求声波值以上仪器检测表2坝基开挖质量检查项目、质量标准及检测方法二、常规水电站坝基处理坝基处理内容、施工特点与程序坝基与岸坡处理施工防渗体基础盖板施工基坑排水与渗水处理主要内容1.坝基处理内容、施工特点与程序坝基处理施工内容:清理地表物及软弱覆盖层；坝基坡段岩石和修整砂砾石坝基；防渗体部位坝基和岸坡岩石面封闭及顺坡处理；明挖截水槽；基坑排水及渗水处理。坝基处理施工特点

坝基和岸坡开挖处理是坝体施工关键路线上的关键工作，工期紧迫。施工程序受导流方式和坝区地形的制约，河床部分的处理需在围堰保护下进行。防渗体部位的坝基和岸坡处理技术要求高，应严格控制施工质量。施工场地一般较狭窄，工程量集中，工序多，多交叉施工，相互干扰较大，施工受渗水和地表水的影响。因此，要合理安排开挖程序，规划布置好施工道路和排水系统。工期安排和施工机械设备的数量要留有足够的富余，以免气象及地质情况变化，工程量增加，或因停电等意外事故延误工期。坝基处理施工特点

坝基处理施工程序一般开挖时自上而下、先岸坡后河床。在河床比较开阔、上下施工干扰能够避免的场合，河床台地与岸坡也可同时开挖。施工程序要与导流方式相协调。采用一次断流施工时，可在导流洞施工期间，同时处理在常水位以上两岸坝肩，截流以后处理水位以下两岸及河床基础。采用分期导流施工时，河床截流前应完成一期基坑及两岸的地基处理，截流后进行二期基坑地基处理。堆石体岸坡的开挖清理工作，宜在填筑前一次完成；对于高坝，在地形、地质及工期安排允许的情况下，可按年度分阶段进行，但要解决好开挖与填筑的相互干扰，避免边填筑边开挖的现象。要考虑水文气象条件对处理施工的影响。应充分利用枯水季节处理河床部位，尽量减少截流后的基坑工作量。坝基开挖料可以用于坝体填筑的，应安排好填筑部位，尽量做到开挖料直接上坝填筑，减少坝外堆放、二次回采方量；不能用于坝体填筑的料物，应尽量作为围堰或其他临建工程的填方，或安排好弃料场地。坝基处理施工程序坝基固结灌浆和帷幕灌浆施工安排：坝下未设灌浆廊道的工程河床段，坝基固结灌浆、帷幕灌浆宜在坝体填筑前完成，也可在心墙填筑到一定高程时进行河床段灌浆施工。岸坡灌浆可以和下部填筑平行进行，但不得影响防渗体填筑期。还要注意将废水、废浆排至大坝以外。对设置灌浆廊道的工程，帷幕灌浆施工和填筑作业可以同时进行，但也应与水库蓄水过程相协调。坝基处理施工程序施工场地布置:运输线路布置：道路纵坡可取12%～15%，狭窄地段局部可达20%左右，道路宜修筑单行道，布置成循环式，坡面上一般不布置回头弯道。排水系统布置：内外水分开，设截水槽；上下游水分开，设置集水井。基础面施工:应将树木、草皮、乱石及各种建筑物全部清除；表层黏土、淤泥、细沙、耕植层均应清除；风化岩石、坡积物、残积物、滑坡体等按设计要求处理；水井、泉眼、洞穴及勘探孔洞、竖井、试坑均应彻底处理。坝基与岸坡处理施工坝壳区基础面处理：非岩石基面处理：河床覆盖层按要求开挖至合适基础后，挖坑取样进行试验，然后根据规范要求用振动碾进行压实，即为坝基基础。对于土基础在对其表面清理后，按设计要求进行压实或不作压实。岩基面处理：清除植被及表面松散浮渣等以后，可以填筑基础。对于较大的凹坑、陡坎和陡坡，按设计要求予以适当处理（混凝土或浆砌石补填或者消除），填筑堆石时，注意避免大块料的集中和适当补充小粒径料。基础面施工防渗体基础处理：表面修整：修整平顺局部的凹凸不平的岩面，即凿除明显的台阶、岩坎、反坡，清除表面岩坎、浮渣，用混凝土填补凹坎等，以达到适当的外形轮廓。对于可能风化的岩土面预留保护层或进行适当的保护。基础面施工岩面封闭：对于高坝和节理裂隙发育、渗水严重的低坝地基，防渗体（包括反滤）基础一般用混凝土板封闭岩面并作为基岩固结灌浆和帷幕灌浆作业的盖板。混凝土盖板上一般不设齿槽和齿墙。盖板可视基岩情况纵横变坡，但应符合设计规范的变坡规定和保证机械顺坝坡方向碾压作业。也有用喷混凝土、喷刷水泥砂浆封闭岩面的实例。刷水泥砂浆是将水泥砂浆（一般是用1份水泥、2份砂配置）用刚性刷刷入岩面裂隙和小孔洞中，以在盖板灌浆时止浆用。防渗体基础处理岩面封闭：对于低坝岩石地基，当岩石较完整且裂隙细小时，在清理节理、裂隙内的充填物后，冲洗干净，用混凝土或砂浆封闭处理张开的节理裂隙和断层。防渗体基础处理在基础开挖到建基面及作好断层、裂隙等缺陷处理后，人工清理浮渣，用高压风、水清洗岩面，排除积水，处理好渗水。对于砂砾石地基上的盖板，其建基面按设计要求处理。建基面上的凹坑超过设计要求时，应用混凝土或浆砌石填补，或处理成缓坡区段。防渗墙基础盖板施工对于坡度较缓的混凝土盖板可采用跳仓浇筑顺序，表面不立面膜；当坡度较陡时应从下而上依次浇筑，或分段从下向依次浇筑，一般当坡度大于20°时应立模浇筑，以保证混凝土振捣密实。有条件时可采用吊罐、皮带机、溜槽等布料方案，浇筑小坍落度的二级配或三级配混凝土；斜坡部位也可采用混凝土泵入仓。盖板施工中要特别注意下部岩石中裂隙水的排放和盖板按接缝处理。防渗墙基础盖板施工

土石坝基坑经常性排水方法主要有明沟排水、深层（管井）排水、井点排水等方法。当从地基直接排水无破坏性渗透变形时，可采用明沟排水法；砂砾石强透水层地基宜采用深层排水法，一定条件下，土层地基也可采用这一方法；砂层特别是“流砂”地基应采用井点排水法。对渗水量大的深基坑采用辐射井排水方法可取得理想效果。填筑土料或浇筑混凝土盖板以前，基岩面裂隙和泉眼渗水要认真处理。基坑排水与渗水处理工程常用复合地基方法挤密法振冲法灌浆法高压喷射注浆法深层(水泥土)搅拌法水泥粉煤灰(CFG)碎石桩三、高压喷射注浆法高压喷射注浆法高压旋喷注浆法始创于日本，它是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。适用土质:

淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。适用的工程：地基处理深基坑侧壁挡土或挡水工程基坑底部加固减小振动及防止液化防止管涌与隆起的地基加固大坝加固与防水帷幕等工程河堤、桥渡及水工建筑物基础防冲刷地下工程建设适用范围单管浆液双管内浆外气三管气水浆旋喷注浆流程示意图三重管旋喷注浆示意图良好的可喷性：可用流动度或粘度来评定，一般采用1:1～1:1.5的水灰比可保证较好的喷射效果。足够的稳定性：指浆液在初凝前析水率小、水泥的沉降速度慢，分散性好以及浆液混合后经高压喷射不改变其物理化学性质。稳定性可用析水率评定。气泡少：应选择非加气型的外加剂。合适的胶凝时间：胶凝时间是指浆液开始配置到与土体混合后逐渐失去流动性的这段时间。受配方、外加剂的掺量、水灰比和外界温度影响。浆液材料与配方要求良好的力学性能：用抗压强度度量，受浆材品种、浆液的浓度、配比和外加剂影响。应选择性能良好的浆材品种。无毒、无臭:对环境无污染、对人体无害，凝胶体为不溶、非易燃、易爆的。浆液对注浆管无腐蚀性并容易清洗。结石率高：固化后的胶结体具有粘结性，能牢固地与土粒相粘结。要求耐久性好，能长期耐酸、碱、盐及生物细菌等腐蚀，且不受温度、湿度影响。浆液材料与配方要求国内较常用的掺有外加剂的喷射浆液配方表三、强夯法强夯法强夯法是使用起重设备，将大重量（80～300kN）和一定外形结构规格的夯锤起吊至某一高度（一般为6～30m）后，自由下落，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使地基土产生强烈的振动和很高的动应力，从而在一定范围内使土体的强度提高，压缩性降低。强夯法的机具设备夯锤：锤重：80～250kN；最大2000kN夯锤材料：铸钢；钢板外壳，内筑混凝土夯锤底面构造：锤底圆形，静压力值25～40kPa，排气孔径250～300mm强夯法的设备与施工夯锤强夯法的机具设备起重机：履带式、轮胎式吊车自动脱钩装置：特制的锁卡焊合件；定高度自动脱锤索强夯法的设备与施工单击夯击能/kN·m碎石土、砂土等粗粒土粉土、粘性土、湿陷性黄土等细粒土10005.0～6.04.0～5.020006.0～7.05.0～6.030007.0～8.06.0～7.040008.0～9.07.0～8.050009.0～9.58.0～8.560009.5～10.08.5～9.0800010.0～10.59.0～9.5强夯法的有效加固深度确定每个夯点重复夯击遍数由夯击次数和夯沉量关系曲线确定，须同时满足以下条件：最后两击的平均夯沉量单击夯击能＜4000kN时50mm单击夯击能＝4000～6000kN时100mm单击夯击能＞6000kN时200mm夯坑周围地面不发生过大的隆起不因夯坑过深而发生起锤困难夯点平面布置及夯击遍数

夯点的平面布置应根据建筑物的基底平面形状确定，常采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。对条形基础，采用点线插档法布置；对于大面积基础，采用正方形布置；对于桩基础，采用点夯法夯击，也可沿柱列线布置。每个基础或纵横墙交接处应设置对称夯点，故常采用三角形布置。夯击范围：

超出基础外缘的宽度为设计处理深度的1/2～2/3，但宜≥3m。适用的地基土质：孔隙大而疏松的碎石土、砂土及建筑垃圾，低