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        猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻施工技術(shù)

        2016-12-05 11:04:42孟建正四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司四川成都610072
        低碳世界 2016年22期
        關(guān)鍵詞:槽孔防滲墻圍堰

        孟建正(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司,四川 成都610072)

        猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻施工技術(shù)

        孟建正(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司,四川 成都610072)

        猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻建在深厚覆蓋層地基上,最大墻深超80m,嵌巖1m。防滲墻工程采用鉆鑿法成槽、導(dǎo)管法澆筑水下混凝土,針對工程地質(zhì)條件及施工方案采取相應(yīng)施工措施,工程質(zhì)量滿足設(shè)計功能要求,施工技術(shù)成熟。通過事故處理分析及施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié),為類似工程提供借鑒。

        猴子巖水電站;大壩基坑圍堰防滲墻;鉆鑿法成槽;導(dǎo)管法澆筑水下混凝土;無損檢測技術(shù)

        1 概述

        猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi),是大渡河干流水電規(guī)劃調(diào)整推薦22級開發(fā)方案的第9個梯級電站。電站采用堤壩式開發(fā),攔河壩為混凝土面板堆石壩,最大壩高223.5m。

        大壩工程導(dǎo)流方式為隧洞過流、全年斷流圍堰擋水。由布置在左岸同高程兩條導(dǎo)流洞過流,河床上游土石圍堰及下游土石圍堰擋水,大壩工程在全年干基坑內(nèi)施工。

        1.1 上游圍堰

        上游圍堰為基礎(chǔ)混凝土防滲墻接土工膜斜墻土石圍堰,高程1709m以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲。防滲墻墻厚1.0m,墻底嵌入基巖1.0m,最大墻深80.55m。防滲墻下設(shè)灌漿帷幕。

        堰基河床覆蓋層深厚,具有多層結(jié)構(gòu),自下而上分為4層:第①層,含漂(塊)卵(碎)砂礫石層(fglQ32),厚約11~27m;第②層,粘質(zhì)粉土(lQ33),厚約15~22m,頂板埋深22~37m;第③層含泥漂(塊)卵(碎)砂礫石層(pl+alQ41),厚約15~37m;第④層,孤漂(塊)卵(碎)砂礫石層(alQ42),厚約1~15m,河床表面孤塊石約1~3m。

        1.2 下游圍堰

        下游圍堰為基礎(chǔ)混凝土防滲墻接土工膜心墻土石圍堰,高程1700m以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲。防滲墻最大墻深80.99m。

        堰基地質(zhì)狀況與上游圍堰的類同。

        1.3 防滲墻設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及施工參數(shù)

        1.3.1 防滲墻槽孔

        槽孔平整垂直,兩端主孔孔斜率不大于3‰,其它孔的孔斜率不大于5‰,整個槽孔孔壁平整無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等:一、二期槽孔套接孔在任一深度的偏差值小于5%墻厚。

        清孔換漿結(jié)束后,孔底淤積厚度不大于100mm。清孔后4h內(nèi)澆筑混凝土。

        1.3.2 防滲墻混凝土設(shè)計指標(biāo)(見表1)

        表1 防滲墻塑性混凝土設(shè)計指標(biāo)

        1.3.3 混凝土施工物理特性指標(biāo)

        混凝土入槽孔坍落度18~22cm,擴(kuò)散度34~40cm。

        1.3.4 防滲墻塑性混凝土配合比(見表2)

        表2 防滲墻混凝土施工配合比

        混凝土初凝時間約14h。

        1.4 防滲墻墻下灌漿帷幕

        防滲墻下布置單排帷幕,帷幕軸線為防滲墻軸線。帷幕灌漿分三序加密施工,孔距為1.5m,接觸段灌漿長度2m,后續(xù)段灌漿長度6m,最大灌漿壓力2MPa。帷幕灌漿合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率q≤10Lu。

        2 防滲墻施工

        2.1 施工方案

        猴子巖大壩工程于2011年4月份進(jìn)行上下游分流圍堰施工。同年10月份,上下游分流圍堰經(jīng)拆除部分堰體,推土機(jī)平整場地,振動碾碾壓密實(shí)形成防滲墻施工平臺。施工平臺地基堅實(shí)、平坦,不產(chǎn)生過大或不均勻沉降。

        施工平臺沿防滲墻軸線布置,由內(nèi)至外布置沖擊鉆機(jī)工作平臺、導(dǎo)向槽、倒?jié){平臺、排漿溝、運(yùn)輸?shù)缆?、沉淀池等。鉆機(jī)工作平臺基礎(chǔ)為15cm×15cm×500cm枕木鋪設(shè)24kg/m鋼軌,其間用碎石鋪填密實(shí)。沿防滲墻軸線挖槽,修建混凝土導(dǎo)墻,導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),兩墻凈空間距1.2m。

        防滲墻一、二期槽孔長為7m,三主孔二副孔,主孔長1m,副孔長2m。一、二期槽孔為相互套接,接頭孔采用接頭管連接或鉆鑿法連接。上游圍堰防滲墻劃分為25個單元槽孔,下游圍堰防滲墻劃分為18個單元槽孔。

        槽孔由CZ-6、CZ-6A、ZZ-9型沖擊鉆機(jī)鉆鑿成槽施工作業(yè),泥漿固壁。沖擊鉆鉆機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的鉆渣通過沉淀池處理,由反鏟清挖并運(yùn)至渣場堆存,經(jīng)凈化后的泥漿回收利用。

        防滲墻混凝土采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑。塑性混凝土由HLS150-1Q3000型拌合樓生產(chǎn),采用6~8m3攪拌車運(yùn)輸至槽孔澆注平臺,由溜槽入導(dǎo)管輸送至槽孔內(nèi)。

        防滲墻下帷幕灌漿,選用XY-2、XY-2PC型地質(zhì)鉆機(jī),3SNS型灌漿機(jī),KXP-1S型測斜儀。

        2.2 工程難點(diǎn)

        (1)上下游圍堰防滲墻工程在深厚覆蓋層中成墻,河床覆蓋第④、③層含孤、漂石相對較多,存在局部架空、強(qiáng)透水地層,極易出現(xiàn)漏漿、塌孔、孔型不規(guī)則、孔內(nèi)探頭石等事故;河床覆蓋第②層粘質(zhì)粉土(lQ33),承載力低,遇水軟化,抗變形能力差,施工中槽孔易變形縮孔,發(fā)生卡鉆事故;基礎(chǔ)為“V”字型河床,兩岸基巖產(chǎn)狀呈陡傾角,不利于嵌巖施工。

        (2)防滲墻混凝土采取水下法澆筑,預(yù)防發(fā)生防滲墻與基巖接觸不良、泥漿混入混凝土出現(xiàn)防滲墻斷墻、接頭管起拔后槽內(nèi)混凝土坍塌等事故。

        2.3 施工措施

        (1)防滲墻成槽施工以平打法施工為主,先將單元槽孔主孔施工到一定的深度,再施工副孔及小墻,交替循環(huán)直至單元槽孔終孔。對河床孤、漂石主要采用重型鉆具沖鑿破碎。

        為防止發(fā)生漏漿事故,首先做好預(yù)判,落實(shí)施工措施,保證槽孔內(nèi)固壁泥漿質(zhì)量;發(fā)生局部漏漿,采取槽孔內(nèi)回填適量黏土進(jìn)行沖擊擠密鉆進(jìn)處理;發(fā)生較大漏漿時,采取泥漿內(nèi)混合鋸末、膨脹粉、水泥等堵漏材料處理。塌孔事故處理方案為回填石渣(粒徑適中級配連續(xù)的洞挖石渣)加黏土,再用沖擊鉆機(jī)夯擊、擠密孔壁;若塌孔較嚴(yán)重,采用回填灌筑低標(biāo)號混凝土后重新鑿孔。

        粘質(zhì)粉土層鉆進(jìn)作業(yè),防止槽孔收縮卡鉆措施是向槽孔內(nèi)投放石塊黏土球。

        嵌巖鉆進(jìn)作業(yè),采用重錘沖砸法施工。對兩岸陡傾角基巖嵌巖作業(yè),需向槽孔內(nèi)回填塊石,反復(fù)重錘沖砸、破碎基巖,鑿出基巖槽口。

        (2)槽孔清孔作業(yè)按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收,保證清孔質(zhì)量。防滲墻混凝土拌和物質(zhì)量(坍落度、擴(kuò)散度)滿足要求,澆筑過程連續(xù),槽孔內(nèi)混凝土均衡上升,保證埋入混凝土內(nèi)的導(dǎo)管深度。水下混凝土達(dá)到初凝后進(jìn)行接頭管起拔作業(yè),澆筑過程中采取微動接頭管,防止接頭管起拔困難而鑄管。

        (3)墻下帷幕灌漿,采用自上而下分段孔口封閉循環(huán)灌漿,墻下接觸段先行單獨(dú)灌漿并待凝24h,其它地質(zhì)條件復(fù)雜段灌漿控制灌漿壓力與注入率。

        3 事故處理分析

        3.1 槽孔澆筑串槽

        下游圍堰防滲墻XF-13#槽孔澆筑過程中,混凝土面上升到孔深45m處時,混凝土擴(kuò)散至XF-11#槽孔內(nèi),而XF-11#槽孔正在進(jìn)行造孔施工。

        (1)停止XF-11#槽孔的造孔施工,用粘土回填槽孔至孔深38m??刂芚F-13#槽孔混凝土澆筑上升速度,待混凝土面上升超過槽孔坍塌范圍,再恢復(fù)正常澆筑速度。

        (2)XF-13#槽孔混凝土終凝后,再施工XF-11#槽孔。

        (3)由于地質(zhì)原因,XF-11#槽孔造孔施工過程中,在孔深45m附近發(fā)生槽孔坍塌,并向右岸方向延展與XF-13#槽孔貫通,混凝土擴(kuò)散至槽孔內(nèi)。

        (4)防滲墻施工過程中,加強(qiáng)對相鄰槽孔施工作業(yè)的檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

        3.2 槽孔混凝土坍塌

        上游圍堰防滲墻SF-11#槽孔,實(shí)測1#、5#主孔終孔深分別為75.28m、75.59m,采用接頭管法施工。當(dāng)澆筑至距孔口3.4m時,槽內(nèi)混凝土面上升緩慢,后又歷時3h澆筑結(jié)束?;炷两K凝后,對槽孔(2#~4#孔)檢查實(shí)測混凝土面下降0.5~1.6m,而1#孔深為35m,5#孔深44m。

        (1)待SF-11#槽孔內(nèi)混凝土終凝后,采用鉆鑿法施工接頭孔,將接頭孔內(nèi)混凝土鑿除。

        (2)安排對SF-11#槽孔混凝土檢查,在槽孔內(nèi)布置墻體檢查孔,鉆孔取芯方式檢查。經(jīng)檢查,表層1m范圍混凝土有混漿層,其它混凝土芯樣完整無裂縫,無泥漿、雜物混入,墻體混凝土質(zhì)量合格。

        (3)防滲墻混凝土在初凝之前,受上部荷載作用,在接頭管拔起后流入接頭孔內(nèi)。

        (4)綜合考慮混凝土初凝時間、槽內(nèi)溫度低于槽口氣溫等因素,接頭管起拔時間嚴(yán)格按15h控制。拔出接頭管后及時向接頭孔內(nèi)注入泥漿。

        3.3 槽孔卡鉆

        下游圍堰防滲墻XF-10#、XF-12#槽孔,在造孔至孔深49~62m范圍時,XF-10#槽孔之2#、5#孔,XF-12#槽孔之1#、4#孔發(fā)生卡鉆、掉鉆施工事故,鉆頭位于粉質(zhì)粘土層中。

        (1)經(jīng)采取打撈、擴(kuò)孔器捕獲等相應(yīng)措施,XF-10#槽孔2#孔和XF-12#槽孔1#孔內(nèi)的鉆頭及擴(kuò)孔器被打撈出來,而XF-10#槽孔5#孔和XF-12#槽孔4#孔內(nèi)的鉆頭分別擠入二期XF-11#、XF-13#槽孔處理。

        (2)在施工XF-11#、XF-13#槽孔過程中,將掉入的鉆頭擠出防滲墻墻體范圍,埋入墻外的粉質(zhì)粘土層中。

        (3)進(jìn)入覆蓋第②層粘質(zhì)粉土鉆進(jìn)過程中,未有效對粘質(zhì)粉土層擠壓固結(jié),上部槽壁因變形回縮,鉆頭被卡在槽孔底部。

        (4)控制覆蓋第②層粘質(zhì)粉土向下鉆進(jìn)速度,落實(shí)粘質(zhì)粉土層鉆進(jìn)措施。

        4 質(zhì)量檢查驗(yàn)收

        4.1 槽孔檢查驗(yàn)收

        孔位中心偏差,懸吊鉆具后鋼卷尺測量鋼繩位置,計算中心偏差值。

        孔深,一、二期槽主孔孔深均由基巖鑒定確定,副孔孔深取相鄰兩主孔之最大孔深。

        孔斜,采用直徑尺寸為設(shè)計墻厚的鉆具用重錘法測量孔斜。

        孔寬,采用垂吊鉆具檢測,并移動鉆具檢測孔形有無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。

        槽孔連接,控制一期槽孔兩端主孔(接頭孔)的位置和孔斜。采用鉆鑿法施工的接頭孔,定期檢測接頭孔孔斜,計算在任一深度搭接墻厚。

        4.2 防滲墻質(zhì)量檢查

        現(xiàn)場槽口隨機(jī)抽樣檢測情況:

        混凝土抗壓強(qiáng)度試件165組,抗折強(qiáng)度試件13組,彈模試件5組(28d)+2組(90d),混凝土抗?jié)B試件15組。

        上下游圍堰防滲墻共布置7個檢查孔,分別為墻體檢查孔、騎縫檢查孔。檢查內(nèi)容,鉆孔取芯φ110mm,每孔做抗壓、滲透、彈模試驗(yàn)一組,每孔做壓(注)水試驗(yàn),目測芯樣的完整性。

        經(jīng)檢查,上下游圍堰防滲墻質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

        4.3 防滲墻質(zhì)量無損檢測技術(shù)

        猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻,墻體質(zhì)量及墻下帷幕質(zhì)量第三方檢測采用無損技術(shù)檢測。

        防滲墻體質(zhì)量無損檢測項(xiàng)目:跨縫對穿聲波、槽段內(nèi)對穿聲波、跨縫聲波CT。

        防滲墻墻下帷幕質(zhì)量無損檢測項(xiàng)目:單孔聲波、鉆孔全景圖像。

        5 結(jié)語

        猴子巖水電站上下游圍堰防滲墻2011年11月初開工,至2012年5月底施工完成。2012年7月初開始基坑抽水,基坑全年滲水流量1400~1800m3/h,遠(yuǎn)小于預(yù)估基坑抽排水流量?;娱_挖2012年7月15日開工,于2013年4月19日基坑順利開挖至設(shè)計高程,開挖最大深度約70m,圍堰防滲墻發(fā)揮了設(shè)計使用功能。

        猴子巖水電站上下游圍堰防滲墻修建在深厚覆蓋層、分層地質(zhì)結(jié)構(gòu)地基上,最大墻深超80m,嵌巖1m,采用鉆鑿法施工是成功的;導(dǎo)管法澆筑水下混凝土,接頭管法墻段連接,工藝質(zhì)量保證防滲墻質(zhì)量,工程質(zhì)量滿足設(shè)計功能要求;無損檢測技術(shù),定量、直觀地檢測評價防滲墻質(zhì)量。

        TV543.8

        A

        2095-2066(2016)22-0114-02

        2016-7-12

        孟建正(1966-),男,高級工程師,大學(xué)本科,主要從事水電工程施工監(jiān)理工作。

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