碎石土心墙堆石坝混凝土防渗墙

碎石土心墙堆石坝混凝土防渗墙

1临建工程

表1-1主要临建工程量

序号项目名称单位数量备注

1导向槽混凝土(C20)3328.0

2导向槽钢筋制安t54.57钢筋规格见图

3钢轨铺设m4200

4C10混凝土m?，1174.0排浆沟、垫层混凝土

5浆砌石120用于浆池

1.1施工平台

导向槽采用挖设槽沟，立模现浇钢筋混凝土(C20),矩形结构形式

见图l-lo

倒浆平台与导向槽相连，现浇厚度为20cm,宽度为4.5m的混凝土

(C10)；钻机平台宽度不小于6m,采用铺设15X15cm的方木和钢轨的

形式，使冲击钻机能在钢轨上平行移动。

1.2泥浆系统

1.源浆配合比、拌制方法将通过施工现场试验确定。

2.泥浆采用当地优质粘土或钙基膨润土拌制，泥浆性能指标耍符合

《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》(SL174-96)中新制粘

图IT导向槽冽囿图

倒渣枕木职

15X20650_[

,施女三;------理------碱

六箪钟一无耳；：大

钻机轨枕15X15cm卧木15X15c\

y\m腔[|\020%

/110。

导向槽配筋图

醺

620@800628®说明：1图中尺寸均以cm计；

小8@200u』<1>8©一200

2导向槽配筋图的尺寸单位为mm。

<l>20@4004>20(g)10p

土、膨润土泥浆性能指标和不同阶段泥浆性能测定项目的规定，施

工过程中主要是密度、漏斗黏度、含砂量指标的监控。

3.由于坝轴线较长，可在坝两端各建一套泥浆系统，浆池总容量

500m3,浆池结构为浆砌块石，供浆管路为d)100mm铁管，具体见图1-2。

4.如当地有符合要求的优质粘土，选用卧式双轴泥浆搅拌机制浆，

不能满足要求时，可选用旋流式高速搅拌机制膨润土泥浆，新制膨润土

泥浆需存放24h,经充分水化溶胀后方能使用。

5.由于本防渗墙工程所处地层主要为卵砾石层，钻渣颗粒较大，泥

浆的回收净化处理采用沉淀法效果会比较好，因此槽孔废弃泥浆通过排

浆沟流入沉淀池，回收净化处理后再循环使用，不但耗浆量大为降低，

也降低了工程造价。

1.3施工用水

在坝两端各建一座容量为500m''储水池，接管至各防渗墙施工点供应

施工用水。

1.4施工用电

混凝土防渗墙施工用电总容量为1000.OkVA,从业主指定变压器分

别架设两趟主电缆线至防渗墙施工地段。

图1-2泥浆站示意图

A

箕

申

-H

庭膨化池供浆池

送

370X370附柱//

370X370tfft/

\370X370班§

370X37ORtt

平面图

三

三

三A—A剖面图

一

七

,干

柱

300X200IR桨沟/

浆碉石

CIQ»«S

2防渗墙类型、结构特征

本工程防渗墙为薄壁混凝土防渗墙，坝基防渗采用封闭式混凝土防

渗墙、悬挂式混凝土防渗墙和粘土截水槽相结合的方式共同防渗；桩号

0+444nl以右部分覆盖层较浅、坝高较大，采用封闭式混凝土防渗墙，混

凝土防渗墙插入基岩0.5m,桩号0+444m〜l+040m之间覆盖层较深，采

用悬挂式混凝土防渗墙，防渗墙厚0.8m,最大墙深64m。混凝土防渗墙

设计指标：90d抗压强度等级不低于20MPa,90d弹性模量不高于

20000MPa,90d抗渗等级不低于W12,墙体渗透系数K<1X10-7cm/so

3混凝土防渗墙工程量及施工平台

本，程混凝土防渗墙轴线长1010m,总截水面积46296心墙厚0.8m,

最大墙深64nb钢筋制安54.57t。

分为四个平台施工：

(1)桩号0+030.00〜0+125.00段，轴线长95nb为封闭式混凝土防渗

墙,墙顶高程3859.0m,深入基岩0.5m。

(2)桩号0+125.00〜0+444.00段，轴线长319nb为封闭式混凝土防

渗墙，墙顶高程3870.0m〜3875.95m,深入基岩0.5m。

(3)桩号0+444.00〜0+636.00段,轴线长192m,为悬挂式混凝土防渗

墙，墙顶高程3875.95m—3879.72m,墙底高程3816.0m〜3850.0m。

(4)桩号0+636.00〜1+040.00段,轴线长404m,为悬挂式混凝土防渗

墙，墙顶iWj程3879.72m~3888.0m,墙底rWj程3850.0m〜3862.0m0

4混凝土防渗墙施工程序

槽孔分两序施工，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔。槽孔施工方

法为“二钻一抓”法，即用冲击钻机钻进主孔和底部基岩、用抓斗抓取

副孔；采用泥浆固壁；泥浆下直升导管法浇筑混凝土；一、二期槽孔搭

接采用“接头管”法。防渗墙施工程序见图1-30

图卜3防渗墙施工工艺流程图

II期槽施工

防渗墙质量检查

5防渗墙施工

5.1槽孔划分

根据大坝地质资料，在保证槽孔稳定和钻孔工效及混凝土浇筑强度的

基础上，初步确定槽孔长度为6.8m,将根据施工情况进行调整。防渗墙

轴线长度1010m,共划分169个槽孔。防渗墙槽孔划分示意图见图1-4O

图1-4槽孔划分示意图

680—68Q

1I期槽

CD2（3）432（3）4（1/52（3）4

80,220.80,220|80,220.80,220.80220,80,220树.

1680

II期槽

5.2造孔施工

根据招标文件提供的地质资料，本工程计划采用“两钻一抓”法施

工，既采用CZ-22型或CZ-30型（孔深大于45m时使用）冲击钻机钻进

主孔和底部基岩、用BH-12型液压抓斗抓取副孔，最后用冲击钻机清孔

后浇筑混凝土。根据施工经验，在该地层中冲击钻机平均工效可达3.5〜

5.0痛/台日，液压抓斗平均工效可达60-80疗/台日o

“两钻一抓”法工艺流程见图l-5o

在造孔时，一是要随时测量孔斜情况，发现偏孔及时纠偏；二是

在施工中要保持泥浆质量和泥浆面高度，预防漏浆和塌孔；三是根据提

供的地质资料，钻孔在接近基岩面口寸，要及时准确取样，以保证墙体嵌

入基岩深度满足要求。

CZ-22型钢丝绳冲击钻机主要技术规格

A）钻具重量（kg）（40次/min时）1300

B）钻具冲击行程（mm）最大1000,最小350

C）钻具每分钟冲击次数（次）最大50,中间45,最小40

D）钻孔最大直径（mm）1000

E）钻孔深度（m）300（直径146mm）

F）工具卷筒负荷能力（kg）2000

G）电机功率（kw）30

H）桅杆负荷能力（kg）12000

I）外形尺寸：拖动时：8.67X2.33X2.75；工作对：5.8X2.33X

J）总重量（t）8.6

CZ-30型钢丝绳冲击钻机主要技术规格

A）钻具重量（kg）（40次/min时）2500

B）钻具冲击行程（mm）最大1000,最小500

C）钻具每分钟冲击次数（次）最大50,中间45,最小40

D）钻孔最大直径（mm）1500

E）钻孔深度（m）180（直径146mm）

F）工具卷筒负荷能力（kg）3000

G）电机功率（kw）30

H）桅杆负荷能力（kg）25000

II）外形尺寸：工作时：7.7X2.84X16（mmXmmXmm）

J）总重量（t）13.6

BH-12型液压抓斗主要技术

A)斗体厚度(mm)600〜1200j)主油缸直径(mm)240

B)开斗宽度(mm)2500K)主油缸推力(kN)1360

C)挖掘深度(m)70L)动力箱型号2R-150

D)配套起重机(t)80(7080)M)发动机型号GM4/53

发动机功率(Kw/r/min)180/2000发动机功率(kW/r/min)123/2100

E)正常工作压力(MPa)21N)供油量(L/min)2X168

F)斗体重量(t)11.00)最大工作压力(MPa)30

G)导杆重量(t)4.0P)油量调节方式自动

H)斗体容量(HO21.2R)油箱容量(L)480

I)单边斗体闭合力矩(kN.m)390

图片BH-12液压抓斗

主孔-1型副孔

_____/

I［期槽孔七）2O4II期槽孔

一、CZ-22型冲击钻机造主孔

图1-5“两钻一抓”法工艺流程图

5.3造孔质量保证

⑴防渗墙槽孔壁平整垂直，孔位中心允许偏差不大于3cm、孔斜率

不大于0.4%；遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况

时，其孔斜率控制在0.6%以内。

⑵对孔斜率的控制：调整钻机底座水平，对正孔位；采用小冲程

（500~800mm）、高频次（45次/min）、勤放少放钢绳的钻进方法；造孔

过程中用孔斜仪严格控制孔斜率。

⑶在造孔过程中，槽孔内泥浆面应始终保持在导墙顶面以下0.3〜

0.5m内，严防塌孔。

⑷造孔过程中一但出现塌孔、漏浆，采用加大泥浆密度，向孔内加

入黏土、锯末、水泥、稻草、水玻璃等堵漏材料，避免槽内浆面大幅度

降落，确保孔壁稳定和槽孔安全。

⑸造孔过程中如遇有大孤石、木头、建筑物等异常现象时，应做好

详细记录，并提出有效处理措施及时报请监理工程师审批，按批复意见

组织施工。

⑹造孔施工中，真实、详细地做好包括造孔、基岩鉴定等记录，基

岩面鉴定采用岩芯取样方法确定岩面分布高程。

⑺造孔成槽后，由监理工程师对槽孔质量进行全面检查，经检查合

格后，方可进行清孔换浆。

5.4清孔换浆

采用对槽孔孔底泥浆和沉淀物进行置换清除，置换采用抽桶结合泥

浆泵方式、槽孔口补浆的方法。清孔置换的泥浆通过排浆沟流入沉淀池，

回收净化处理后的泥浆循环使用，耗浆量大为降低，降低工程造价。

清孔换浆结束后lh,槽底沉淀物厚度不得大于10cm,使用膨润土泥

浆，泥浆比重VI.10g/cm)粘度V35S,含砂量V3%,在30min内失水量

<40ml；清孔换浆经监理工程师验收合格后，方可进行混凝土浇筑。

二期槽孔清孔换浆结束前，应分段刷洗槽段接头混凝土孔壁的泥皮，

以达到刷子钻头上不再带有泥屑及槽底淤积层厚不再增加为准。

5.5混凝土防渗墙浇筑

5.5.1.混凝土配比及浇筑方法

根据本工程槽孔深、混凝土强度高的特点，将通过现场混凝土配比

试验，使用粉煤灰混凝土，粉煤灰掺量为水泥用量的30%〜40%。粉煤灰

混凝土早期强度较低，便于槽段接头孔采用“套打一钻”法的施工。采

用“接头管”法的槽孔，可以不使用粉煤灰混凝土。

清孔换浆验收合格后，混凝土搅拌楼生产混凝土，混凝土搅拌运输

车运至槽孔旁，采用直升式导管法进行泥浆下的混凝土浇筑，建成单槽

板墙，通过I、n序槽孔的跳打顺序施工，用接头管法连接单槽板建成

地下混凝土连续墙体，达到防渗的目的。

5.5.2.墙体材料

(1)水泥：采用当地水泥厂生产的不低于P.032.5普通硅酸盐水泥,

并附出厂质量证明书和试验检测成果，并应满足国家标准GB175-85O

(2)粉煤灰：防渗墙混凝土使用的粉煤灰等级应为H级以上，并符

合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》(DL/T5055T996)要求。

(3)粗骨料：优先采用当地的天然卵石、砾石，最大粒径应小于

40mm,超径应小于5%,逊径应小于10%,小石与中石的比例以4:6为宜,

否则容易堵管。

(4)细骨料：采用当地的河砂，细度模数F.M=2.4〜3.0范围的中

细砂，粒径不大于2.5向1,其含泥量应不大于3%,粘粒含量应不大于l.(^o

(5)外加剂：减水剂、防水剂和加气剂等的质量和掺量应经试验，

并参照SD108-83的有关规定确定。

(6)拌和用水：应采用新鲜洁净的淡水，有必要时需进行水质分析，

避免对混凝土产生不利影响，并应符合3昆凝土拌和JGJ63-89用水标准》

的规定。

5.5.3.混凝土拌和物

根据泥浆下浇筑混凝土的特点，在现场进行混凝土配合比试验以确

定最优实用配合比，混凝土拌和物具有如下特点：

⑴较好的和易性，包括流动性、黏聚性、保水性。应满足混凝土的

入孔坍落度为18〜22cm扩散度34〜40cm,坍落度保持在15cm以上的

时间tnMiho

⑵较小的泌水率。一般要求在2h内，泌水量不大于混凝土体积的

1.5%,即泌水率小于4%。

⑶初凝时间不小于6h,终凝时间不宜大于24h。

⑷混凝土密度不小于2100kg/m3,不能采用密度过小的骨料。

⑸胶凝材料用量不少于350kg/m3,砂率不小于40%,水灰比小于0.65。

5.5.4.混凝土浇筑过程的控制

⑴导管布设

槽孔内有两套以上导管时，导管间距不得大于3.5m；一期槽端导管

距孔端间距为1〜1.5心二期槽端导管距孔端应为1.0叱当槽底高差大

于0.25m时，应将导管置于控制范围的最低处；导管底口距槽底距离应

控制在0.15-0.25nl范围内。

⑵导管的埋深

按我国现行的《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》

(SL174-96)规定，在混凝土浇筑过程中，导管的埋置深度不得小于L0m,

也不宜大于6.0m。以免使混凝土出现冷缝和水平夹泥层，还会降低混凝

土的均匀性和强度。

⑶混凝土开始浇筑量

每个槽孔首次混凝土浇筑方量要通过准确计算和备足可连续浇入的

混凝土方量，保证混凝土将导管下口埋住最少0.30mo

⑷浇筑速度

根据我国现行«水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》

(SL174-96)规定，在混凝土浇筑过程中，槽孔内混凝土面的上升速度

不得小于2m/h。以免浇筑速度太低会延长浇筑时间，时间越长混凝土的

坍落度损失也越大，容易造成堵管等各种事故，一般为4〜5m/h。

⑸混凝土供应强度

槽孔浇筑过程中混凝土的供应强度，应满足浇筑要求，才能保证混

凝土浇筑的连续性。

⑹槽孔中混凝土面的量测

为了掌握混凝土的浇筑速度和控制混凝土在槽孔中均匀上升，应经

常测定槽孔中的混凝土面的深度或高程。

⑺终浇高程

槽孔混凝土的终浇高程应比设计高程至少高出0.5m。以便将来把高

出部分混有泥渣的不合格混凝土凿出。

5.5.5防渗墙槽段连接

本工程拟采用先进的“接头管”法进行槽段连接，此法与传统的“套

接法”相比较，采用此法施工，可以省去“套接法”施工产生的重复钻

孔（钻混凝土）工作量，既节约了混凝土料，又提高了施工进度，同时

也减少一期混凝土接头的不平整度，减少接缝夹泥的可能性，提高了防

渗墙的防渗质量。槽孔深度超过45m时槽段的连接可考虑采用“套打一

钻”法。

接头管施工方法：在一期槽孔浇筑前，在槽孔两端下入①790mm接

头管，待混凝土初凝后，按照一定速度用YBJ-800型拔管机将之拔起，

形成接头孔。二期槽孔浇筑前采用刷子钻头刷洗一期槽孔端头混凝土，

直到钢刷无泥屑孔底淤泥不再增加为止。一、二期槽孔连接工艺见图1-6。

拔管机的性能参数如下：

YBJ-800型拔管机的性能参数

适用拔管直径：600、800毫米最大压力：30MPa工作压力：20MPa

起拔力：1205kN抱紧握裹力：843kN行程：750亳米

图1・6一、二期槽孔连接“接头管”法工艺流程图

I期槽I怖

11期槽孔」】1期槽孔期橹孔：II期槽孔

浇筑导管

废浆废浆

泥浆泉管

接头管

一、清孔二、下预埋件、碎导管、接头管

im

H期槽孔

5.5.6.混凝土浇筑质量保证

⑴浇筑混凝土前必须要制定导管下设方案及混凝土拌和等的周密计

划，施工中做好导管下设、拆卸、混凝土开浇情况、混凝土顶面测量等

记录。

⑵浇筑前耍对准备好的混凝土拌和设备以及各种浇筑机具进行细致

的检查保养，要有足够的备用品，避免影响浇筑。

⑶为了保证浇筑的连续性和提高浇筑速度，现场道路必须确保全天

畅通，有干扰的其它施工环节、工序都要为浇筑工作让路。

⑷应尽量选用较大直径的导管，对保持混凝土浇筑的畅通有利；本

工程拟采用内径200〜250mm的导管。

⑸在浇筑过程中，要定时测量槽孔中混凝土面的上升情况，并与所

浇入的混凝土量相核电；当发现浇入的混凝土量与混凝土上升高度不相

符时，要立即查明原因，避免混凝土导管拔离混凝土面。

⑹当混凝土浇筑不畅通时，常需上下抖动导管，但抖动时上提的幅

度不应超过0.30m。

⑺浇筑工作一旦开始就必须连续进行，中途因故停等不应超过

30mirio

⑻混凝土出机后应在l.Oh内浇入到槽孔中，因故停等过久，应重新

测量坍落度，当不符合要求时应弃之不用，不可勉强浇入槽内。

混凝土拌和、运输、浇筑示意图见图1-7。

6施工进度计划

本工程大坝混凝土防渗墙轴线长1010m,总截水面积46296/,墙厚

0.8m；冲击钻平均工效按4//台日，抓斗平均工效按65m7台日、抓斗使

用效率按85%计算，主体工程施工为260天。计划施工时段：2004年9

月〜2005年6月。

2004年9月初进场，进行先期的生活设施、生产设施建设，生产设

施包括施工平台填筑、导向槽的开挖浇筑、倒浆平台浇筑、排浆沟开挖

浇筑、蓄水池、浆池、混凝土拌和系统修建等等，

2004年10月进行主体工程施工，至2005年6月底主体工程施工结

束。其间的11月、12月至次年的3月共有5个月属冬季施工期，混凝

土浇筑应采取保温措施，确保混凝土浇筑质量。

2005年6月底大坝混凝土防渗墙施工全面竣工。

施工进度详见施工总进度表。

图1-7碎拌和楼、运输、浇筑工艺示意图

7劳动力组合

按每天三班制作业，每班每台钻机配备3人，每班每台抓斗配备2

人，制浆系统每班10人计算，另外每班有工程师2人，技术员4人，电

工2人，机修工4人。混凝土浇筑每班：拌和楼操作技工2人，水泥进

料4人，砂、石料输送6人。高峰人数达400人左右。人员可根据实际

施工需要进行调整。

8机械设备保障

本工程组织安排中，已考虑了部分天气、交叉作业等工期影响，设备

及人员安排有一定富余量，确保按工期完成。

拟投入防渗墙工程主要机械设备见表1-2O

表1-2主要机械设备一览表

序单机功

设备名称规格型号单位数量制造厂家

号率（W

1钢丝绳冲击钻机CZ-22台1030太原矿山机器厂

2钢丝绳冲击钻机CZ-30介840太原矿山机器厂

3液压抓斗DH12台2240意大利利力公司

4卧式双轴泥浆搅拌机如3台415自制

5旋流式高速搅拌机XL-1500台622天津基础工程局

6PN型泥浆泵4PN150m7h台455杭州钻探厂

7液压拔管机YBJ-800套335

8混凝土搅拌楼3X1.5套151.72郑州水工厂

9混凝