某水库主坝砼防渗墙施工技术控制
本文结合实例,对水库主坝砼防渗墙施工中的技术作了详细的探讨,保证了工程的质量,以供借鉴。
对某水库除险加固施工中,主坝坝体、坝基采用低弹模砼防渗墙体做防渗处理,防渗墙设计墙厚80cm,置于弱风化岩石上,嵌入弱风化基岩不小于0.5m。防渗墙沿坝轴线布置,防渗轴线全长266m,共分33个槽段。2#~32#槽段采用低弹模砼,1#和33#槽段为C15普通混凝土。平均墙深33.93m,最大孔深42.70m,最小孔深7.50m,造孔总进尺12437.60m,防渗总面积9054.90m2。
1工程地质条件
地层岩性为细粒斑状花岗岩,分布于整个坝区,岩石坚硬,抗风化能力较强。左坝头全风化带厚约4m,强风化带厚0.30~1.00m;两坝头弱风化带厚0.60~2.00m。据资料反映在桩号0+186部位的坝基开挖时,遇有一辉绿岩脉,宽约8m,走向与坝轴线方向近垂直。坝区未见有断层通过,两岸坝头节理较发育。坝壳填筑土有风化砂、砂壤土、砂砾石。心墙填筑土为含砾、砂粘土,局部为粉土质砂、粉质粘土,夹碎石和少量植物根系,很湿→饱和,可塑→硬塑。砾含量约为5%,砂含量约为30%,局部达40%。碎石含量7%,成分为硅质页岩、页岩和花岗岩,呈强风化,粒径一般为1~5cm。
2设计要求
2.1低弹模砼指标如下:28d抗压强度不小于6.5MPa,弹性模量为不大于2500MPa。28d抗拉强度不小于0.4MPa,极限水力坡降不小于150。
2.2防渗墙槽段连接采用骑缝孔处理,孔径219mm,孔深8.0m,孔底标高48.2m,用C15细骨料砼回填。
3砼防渗墙施工
3.1生产设施布置
3.1.1砼拌和系统
根据发包方提供的临时工程施工场地,将拌和站布置在大坝下游三角洲内,通过跨尾水渠的临时施工便桥,满足施工交通进料的需要。选用2台砼搅拌机,整个系统主要由卸料平台、砂石料场、装载机、砼配料机、砼搅拌机、砼泵、出料平台、水泥罐和膨润土仓库等组成。
砼运输:选用1台拖式砼泵,以保证砼输送的连续性。
3.1.2泥浆系统
制浆系统布置在大坝坝顶左侧的场地上,由制浆站、泥浆池、供浆管路和泥浆回收净化设施等组成。
(1)制浆站:主要由粘土料场、进料平台、制浆机、储浆池、供应管路、供水管路等组成,布置1台4m3卧式双轴搅拌机制浆。
(2)泥浆池:布置储浆池2座、沉淀池1座,为保证施工中有充足的泥浆供应,修筑浆池1只。旁边布设有供搅动泥浆用的1台6m3/min移动式空压机。
(3)供浆管路:在浆池部位架设泥浆泵供浆,由制浆站至施工槽孔的送浆管路全部采用150mm钢管铺设,管线总长约500m。
(4)泥浆的回收净化:钻机造孔和浇筑砼产生的泥浆,经过排浆沟、沉淀池,对泥浆进行回收处理,净化后利用。
3.1.3风、水、电系统
(1)供风系统
现场施工平台上布置1台10m3/min移动式空压机,用作槽段清孔吸渣;在大坝下游右侧的泥浆系统旁边布置1台6m3/min移动式空压机,用作储浆池的吹翻搅动。
(2)供水系统
大坝左岸上游侧库区内设置固定或浮动式水泵房1座,安装2台5寸多级离心式清水泵,抽水至建在大坝左岸山坡顶上的蓄水池,而后通过管道送至各施工用水点,以满足施工期间的用水。钻机用水采用直供水方式解决。
(3)供电系统
在变压器处用8m电杆架设低压线路至办公生活区域、生活区域、施工区域。线路架设时符合用电安全规范,施工用电和生活照明用电单独装表计量。安装的变压器容量为900kVA,基本上满足了用电需求,同时自备发电机1台。为了保证用电安全,主要电源开关全部采用空气开关,并配备触电保护装置。低压线至用电机械处用橡胶电缆连接。
3.2工程施工
3.2.1造孔
(1)单元槽段的划分
槽段划分色根据地质条件、墙体深度、施工方法等诸多因素及本工程的特点,槽段长度原则上按8m划分,共划分为33个槽段,考虑到实际情况1#槽段、33#槽段调整为10m和8m。
(2)砼导向槽和施工平台的制作
防渗墙顶高程56.2m,防渗墙轴线位于原坝顶下游侧。为满足防渗墙施工平台宽度的要求,先将坝体下游侧心墙及砂砾石拼宽至56.7m高程。接着开始制作导向槽,采用液压反铲挖掘机开挖一道深为1.2m,宽为1.6m的沟槽,通过人工修整,利用心墙土作为导向槽的底模和侧模,导向槽采用现浇钢筋砼连续板梁,高度1.5m。
导向槽完工后,进行施工平台的修建。施工平台总宽为16.0m,钻机行走平台设在防渗墙上游侧,宽度6.0m。钻机轨道平行于防渗墙的中心线,为防止施工过程中地基不均匀沉陷,轨枕间填充道渣碎石。下游侧施工平台行走重型机械设备、吊机以及修补钻头、出渣等,宽度为8.0m,采用现浇砼,砼下设置块石垫层。在施工平台前缘设排浆沟,将废浆通过排浆沟至回收泥浆池。排浆沟采用M7.5浆砌块石砌筑,M10砂浆抹面。
(3)泥浆制备及输送
泥浆具有稳定孔壁,悬浮岩屑,冲洗孔底和冷却钻头等作用。
根据主坝地层的实际情况,泥浆以原孔造浆为主,不足部分采用1台4m3泥浆搅拌机制浆。泥浆通过滤网流入储浆池,储浆池内的泥浆,经常用高压空气喷吹翻动,以保持泥浆的均匀性。往外输送泥浆时,先用高压空气翻吹30min后才放浆。泥浆的输送由泥浆泵通过150mm钢管从储浆池输送到各个槽段。正常生产时,抽样做比重、粘度、含砂量等试验,以便及时调整泥浆性能,泥浆应进行净化回收,重复使用,废浆及时清运。
(4)钻机造孔
①造孔机械的选择
工程投入26台冲击式钻机造孔,造孔工艺主要选择钻劈法。由于本工程地质条件为粘土地层,用冲击式钻机造孔时,配空心长钻头,这种钻头能提高在粘土层、砂土层和壤土层等松软地层的钻进效率。该钻头切削力大、重心稳。通过在类似工程的施工实践表明,采用该施工工艺,能加快造孔速度,保证钻孔的垂直度,不易坍孔,其效率不逊于液压抓斗。同时也积极探索各种造孔工艺,以加快施工进度。
②孔位控制
在防渗墙轴线上,分别在左右岸山坡设置半永久性轴线控制点,在槽段的上下游两侧的槽板梁上口顶面,设置单孔中心点,并标明单孔的孔号和孔位,在施工槽段两侧的上游侧,设立防渗墙轴线临时基准桩,用以检查各孔的质量。
③冲击钻机造孔工艺
选用1.3~2.5t十字冲击钻头造孔,为保证终孔孔位不小于80cm,施工中及时进行补焊,主副孔的钻进,主要依靠钻头的冲击切削作用成孔,对于主、副孔之间小隔墙劈打,要将钻机移到小墙中心才能进行,劈打时适当控制冲程,做到轻打稳打。打付孔时在主孔内放入接渣笼,将劈打下来的砂石泥块,用卷扬机吊出槽孔外。在基岩中造孔时,根据岩石的风化程度,采用不同的造孔方法,遇风化较破碎岩石采用“轻打克取”法,遇较坚硬岩石,则用“重打冲击”法。
3.2.2基岩鉴定
槽段嵌入基岩的深度必须满足设计要求。造孔过程中,基岩面按下列方法确定。
(1)依照防渗墙中心线地质剖面图,当孔深接近预计基岩面时,即开始取样,然后根据岩样的性质确定基岩面;
(2)对照邻孔基岩面高程,并参考钻进情况确定基岩面;
(3)当上述方法难以确定基岩,或对基岩面发生怀疑时,采用岩芯钻机取岩样,加以确定和验证。
所有岩样均由设计院地质工程师、监理工程师和施工单位工程师现场鉴定并填写岩样鉴定表,业主单位参与验收。
3.2.3清孔换浆
造孔结束后,对造孔质量进行全面检查。经检查合格,方可进行清孔换浆。本工程清孔换浆选用内风管空气吸泥机清孔,一灌注水下砼的导管作为吸泥管,高压风管设在导管内。优点:清孔后不必提升拆除导管,只须拆除弯管部分,即可灌注水下砼,争取时间。
3.2.4低弹模砼质量控制
砼原材料质量:骨料采用一级配碎石,即5~25mm,规范要求超径含量不大于5%,逊径含量不大于10%。各种材料的配料偏差:水泥、掺和料、水为1%,砂、石为±2%。为了加强砼浇筑质量管理,本工程实行砼开浇证制度,所有原材料均在业主或监理的旁站下取样试验,做出施工级配调整单,经监理人员复核签字后才开浇。
3.2.5泥浆下砼浇筑
严格按照提供的施工配合比拌制低弹模砼,拌制砼施工中对袋装膨润土的质量进行检查,不要受潮结块,不与水同时掺加,将水泥、膨润土和砂石等搅拌均匀后再加水搅拌,防止膨润土结块和粘搅拌机,使拌和质量均匀。
砼浇筑采用“直升导管法”,导管内径为Φ230mm,壁厚4mm,导管布置间距根据实际情况,按规范要求进行,导管组装后,进行密闭承压试验。
砼从搅拌站出料后,用拖式砼泵直接输送到施工平台的储料斗里,通过储料斗的卸料槽流入导管。每个槽段槽口和机口取样,作抗压、抗渗、弹模、抗拉等试验,在砼浇筑过程中,有专人绘制指示图和浇筑曲线图,及时填写导管拆卸记录,测量砼面,核对导管埋入砼的深度,绝对防止导管“拔空”现象。
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