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        砂礫石、砂層透鏡體基礎(chǔ)小孔徑、深孔造孔施工工藝

        2019-01-22 04:37:30周燕郎青青
        珠江水運(yùn) 2019年21期
        關(guān)鍵詞:造孔

        周燕 郎青青

        摘 要:在現(xiàn)代水利樞紐工程施工工程中,滲壓計的埋設(shè)對觀測壩體滲流壓力有及其重要的意義,西藏金橋水電站壩址主要處于河谷砂礫石層或砂層地帶,在這種地質(zhì)條件下施工,使得滲流量檢測尤為重要,如何在確保安全、質(zhì)量的前提下,保證工期成了施工中的突出問題。西藏金橋水電站工程泄洪排漂閘、右岸擋水壩段以及右岸電站進(jìn)水口等建筑物基礎(chǔ)為沖積砂卵石層,存在2#砂層透鏡體,透鏡體在壩軸線處最厚18.8m,埋深較淺的部位深度1.7m~2.5m,15m以上部分經(jīng)標(biāo)貫復(fù)判在Ⅶ度地震工況下可能發(fā)生液化,因此在檢測儀器造孔時存在困難。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工情況,將砂礫石、砂層透鏡體基礎(chǔ)小孔徑、深孔造孔施工工藝進(jìn)行闡述,并為類似施工提供參考。

        關(guān)鍵詞:滲壓計 埋設(shè) 造孔 砂礫石 砂層透鏡體

        1.工程概況

        金橋水電站是西藏自治區(qū)“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)項目也是西藏自治區(qū)“十三五”的能源接續(xù)項目,是易貢藏布干流上規(guī)劃的第5個階梯電站,電站位于西藏自治區(qū)那曲地區(qū)嘉黎縣境內(nèi),上距離嘉黎縣100公里,下距離忠玉鄉(xiāng)10公里,嘉忠公路(嘉黎縣-忠玉鄉(xiāng))從首部樞紐及廠區(qū)通過,交通較為便利。

        金橋水電站為引水式電站,工程的主要任務(wù)是在滿足生態(tài)保護(hù)要求的前提下發(fā)電,促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。水庫正常蓄水位為3425.00m,死水位為3422.00m,水庫總庫容38.17萬m3,調(diào)節(jié)庫容11.83萬m3;首部樞紐建筑物大壩最大壩高為26m,電站裝機(jī)總?cè)萘?6MW(3×22MW),年發(fā)電量為3.88億KW.h,保證出力13.5MW,年利用小時5873h。電站屬Ⅲ等中型工程,主要建筑物為3級,次要建筑物為4級,臨時建筑物為5級。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度,地震設(shè)防烈度也為Ⅶ度,本工程樞紐建筑物主要由左岸堆石混凝土壩、泄洪沖沙閘、排漂閘、右岸岸邊式電站進(jìn)水口、引水發(fā)電隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、地下發(fā)電廠房、開關(guān)站等組成。

        根據(jù)設(shè)計圖紙在左右岸擋水壩段中需埋設(shè)鉆孔滲壓計和電磁沉降儀:

        鉆孔滲壓計造孔,共計3個孔,有效孔徑不小于φ110mm,最深鉆孔深度為77.8m,地質(zhì)狀況均為砂礫石地層,鉆孔若使用套管,則按要求須使用花管。

        電磁沉降管造孔,共計3個孔,有效孔徑φ150mm,最深鉆孔深度為37.5m,地質(zhì)狀況均為砂礫石地層。

        2. 施工概述

        綜合考慮該工地實(shí)際地質(zhì)情況、施工條件等因素,并結(jié)合以往對類似工程的施工經(jīng)驗(yàn),決定對鉆孔滲壓計造孔采取跟φ110mm套管成孔施工,對電磁沉降管造孔采用跟φ150mm套管的方式進(jìn)行鉆孔施工,鉆孔結(jié)束后拔出孔內(nèi)的套管。

        1)跟套管造孔工藝原理:鉆進(jìn)采用哈邁70潛孔鉆,空壓機(jī)選用21m3油動空壓機(jī)。哈邁70潛孔鉆施工的特點(diǎn)是鉆具配套適應(yīng)性強(qiáng),扭矩和頂升壓力大,且成孔深、質(zhì)量高。配套鉆具是跟管鉆進(jìn)的偏心鉆頭和潛孔錘,哈邁70潛孔鉆利用高壓空氣作為動力來做功。

        2)鉆具組成:偏心鉆頭、空心鉆桿、潛孔鉆沖擊器、官靴、拔罐器、套管(套管長度為1.5m標(biāo)準(zhǔn)節(jié),套管接長時利用跟管接頭絲扣連接)

        3)工作原理:通過潛孔鉆錘擊連接套管上的官靴進(jìn)行套管同步跟進(jìn),套管的主要作用是防止在成孔過程中對巖體擾動掉塊、防止孔壁坍塌或流砂充塞鉆孔。另一個作用是套管剛度好,直接比鉆桿大,可防止鉆桿彎曲,提高成孔質(zhì)量。

        4)工藝流程:平整場地→測量放線→鉆機(jī)就位→鉆具安裝→套管安放→鉆孔(套管同步跟進(jìn))→成孔清孔→鉆具鉆桿拆除→終孔驗(yàn)收→儀器安裝→拔套管。

        3.施工要點(diǎn)

        1)場地應(yīng)平坦,堅實(shí)可靠,場地承載力要滿足鉆進(jìn)過程中的振動沖擊等荷載。

        2)鉆機(jī)、套管、鉆具做好準(zhǔn)備工作(施工前反復(fù)檢查),嚴(yán)禁使用有絲扣滑絲、裂紋等的套管及鉆桿。

        3)鉆孔施工過程中,當(dāng)遇到地質(zhì)條件復(fù)雜地段時輕壓、慢鉆、反復(fù)掃孔,緩慢通過,當(dāng)出現(xiàn)有卡鉆與突進(jìn)現(xiàn)象時查明原因,及時排除故障后方可繼續(xù)鉆孔。在鉆孔過程中要隨時檢查套管、官靴、鉆桿的質(zhì)量情況,若發(fā)現(xiàn)有裂紋等異常情況時及時更換,避免發(fā)生由于套管、官靴和鉆桿損壞導(dǎo)致無法鉆進(jìn)的情況發(fā)生。

        4)在鉆進(jìn)過程中,導(dǎo)管隨鉆頭跟進(jìn),在鉆進(jìn)過程中禁止鉆桿回轉(zhuǎn),防止造成鉆頭、鉆桿脫節(jié)的現(xiàn)象。

        5)當(dāng)造孔完成后退鉆具時,施工速度要緩慢、動作要輕柔,避免由于操作力度過大損壞鉆頭、官靴。

        6)當(dāng)鉆頭拔出后進(jìn)行拔套管施工,拔套管時液壓千斤頂頂升動作要緩慢、用力要均勻,防止套管從絲扣處斷裂。

        4.跟管鉆進(jìn)注意事項

        1)偏心跟管鉆具在施工前應(yīng)逐一檢查沖擊器、偏心錘頭、導(dǎo)正器、套管靴和風(fēng)動潛孔鉆等,使之工作正常。偏心鉆頭應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動,鉆桿與潛孔錘、潛孔錘與偏心鉆具連接牢靠,鎖緊機(jī)構(gòu)、連接銷應(yīng)當(dāng)牢固,套管、套管靴無任何裂紋。

        2)當(dāng)跟管鉆進(jìn)時,如確認(rèn)鉆頭接觸到碎石土層后,應(yīng)首先回轉(zhuǎn),待鉆進(jìn)正常后,在供風(fēng)沖動鉆進(jìn)。

        3)每鉆進(jìn)一定距離立刻用強(qiáng)風(fēng)吹孔排粉清理一次,以保持鉆孔內(nèi)清潔。

        4)鉆進(jìn)過程中,當(dāng)偏心頭回轉(zhuǎn)部分被巖石渣卡住偏心頭無法收攏時,應(yīng)立即開動供風(fēng)系統(tǒng)重新對鉆孔進(jìn)行清掃,潛孔錘做短時間工作,然后進(jìn)行嘗試提鉆具,反復(fù)操作,直至提出鉆具。

        5.滲壓計安裝埋設(shè)方法

        滲壓計埋設(shè)采用鉆孔法,在滲壓計埋設(shè)位置附近基礎(chǔ)處理完成后鉆孔埋設(shè)。

        5.1 鉆孔

        1)鉆孔直徑為φ110mm,平面位置誤差不大于10cm,孔深誤差不大于±20cm,鉆孔傾斜度不大于1°。

        2)基巖、砂層或砂卵石層造孔采用清水鉆進(jìn),禁止使用泥漿進(jìn)行固壁,在造孔施工過程中為了防止塌孔應(yīng)當(dāng)采用套管護(hù)壁(當(dāng)預(yù)估套管很難拔出時,可以在監(jiān)測部位的套管管壁上提前鉆好透水孔);土層造孔采用干鉆,套管同步跟進(jìn)。

        3)在造孔施工過程中應(yīng)當(dāng)連續(xù)取芯樣,并對芯樣做詳細(xì)描述,記錄水位(初見水位、終孔水位),成孔后測量孔斜、孔深,繪制鉆孔柱狀圖。

        5.2 埋設(shè)準(zhǔn)備

        1)滲壓計現(xiàn)場安裝前外殼及透水石須在清水中浸泡24小時以上,使其充分飽和。

        2)加工砂囊[用土工布和過濾料(中、粗砂)]并用細(xì)鋼絲將砂囊固定在儀器及電纜上。

        3)安裝在測壓管內(nèi)的滲壓計用φ1.2mm鋼絲懸吊,慢慢放入孔內(nèi),下放時儀器應(yīng)靠近孔壁以便于人工比測。儀器就位測值正常后,將鋼絲固定在電纜保護(hù)管管口處的鋼筋上,鋼筋呈十字交叉焊于管口處,儀器電纜綁扎在鋼絲上,每隔1.5m綁扎一處,電纜應(yīng)保持適當(dāng)?shù)乃沙冢瑑x器安裝無誤后,盡快安設(shè)管口保護(hù)裝置。

        4)在結(jié)構(gòu)物底部埋設(shè)的滲壓計按照設(shè)計圖紙和相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

        5)埋設(shè)在建筑物兩側(cè)的滲壓計按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范中深孔內(nèi)滲壓計埋設(shè)方法進(jìn)行。

        6.電磁沉降管安裝埋設(shè)

        1)電磁沉降管(采用ABS沉降管)埋設(shè)在壩基以下,鉆孔埋設(shè)。沉降管在安裝前應(yīng)逐根進(jìn)行檢查,不合格的沉降管嚴(yán)禁使用。

        2)在壩體施工開始前,先測量確定電磁沉降管的位置,按設(shè)計要求鉆入基巖內(nèi)設(shè)計高程。

        3)鉆孔要求。①在壩基清理完成后開始鉆孔,鉆孔至設(shè)計深度以下2m位置,鉆孔有效孔徑一般不小于φ150mm,須滿足沉降管及沉降環(huán)孔徑要求(不適宜沉降板)。②連接沉降管、沉降環(huán)安裝及連接管固定及密封,下入孔后孔底設(shè)計深度后用細(xì)沙回填(設(shè)計要求)。③將沉降管和沉降環(huán)一同放入孔內(nèi),測量每層沉降環(huán)的埋設(shè)高程作為基準(zhǔn)高程。壩體內(nèi)的沉降管和保護(hù)管隨壩體澆筑上升。壩體澆筑過程中應(yīng)注意沉降管周圍料的填筑要求。

        4)回填至孔口后,用沉降儀檢測全孔暢通及沉降環(huán)反映情況,及時做好孔口保護(hù)裝置,測量孔口坐標(biāo)及高程。

        7.結(jié)束語

        近年來隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)的快速發(fā)展,我國在水利工程方面的管理方式也向著現(xiàn)代化和科學(xué)化發(fā)展,水工建筑物的安全監(jiān)測方法日新月異,尤其在大壩滲流方面通過埋設(shè)滲壓計進(jìn)行監(jiān)測,給大壩安全、驗(yàn)證設(shè)計成果、提供設(shè)計水平,提供了寶貴的資料。通過西藏金橋水電站砂礫石、砂層透鏡體基礎(chǔ)小孔徑、深孔造孔施工工藝,節(jié)省了大量時間,而且施工相對方便,也節(jié)省了人力,同時加快了施工進(jìn)度。為同類水電站基礎(chǔ)施工提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]GB/T12897-2006.國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范.

        [2]GB50026-2007.工程測量規(guī)范.

        [3]DL/T5178-2016.混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范.

        [4]DL/T5259-2010.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范.

        [5]SL678-2014.膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則.

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