中國水電根底局

長河壩電站工程部長河壩上下游圍堰防滲墻工程施工工藝引見2021年3月5日講解提綱一、防滲墻開展史簡介二、長河壩上下游圍堰工程概略三、地質條件四、防滲墻施工程序流程圖五、防滲墻施工工藝六、防滲墻施工的難點及處理方法七、防滲墻質量控制要點八、防滲墻的質量檢查中水根底局長河壩電站工程部一、防滲墻開展史簡介混凝土防滲墻技術在我國水電水利行業(yè)的運用始于上世紀五十年代末期，至今已有五十余年的歷史。中華人民共和國建國初期,由于大規(guī)模水利水電建立的需求,我們從前蘇聯(lián)引進了烏卡斯沖擊式鉆機建造混凝土防滲墻,在此根底上又加以創(chuàng)新,發(fā)明了〞鉆劈法〞建造槽孔式防滲墻的施工工藝,并迅速推行運用,成為我國在覆蓋層上建筑土石壩的主要垂直防滲方式。幾十年來,防滲墻技術曾經由大型工程普及到中小型工程,由永久工程推行到暫時圍堰工程,由土石壩擴展到其它壩型,由新建工程延伸到病險水庫的防滲處置,由適用簡單的地質條件開展到用于各種復雜地層,由水利水電工程延伸到其它行業(yè)的建筑工程,防滲墻所運用的施工設備、墻體資料、施工工藝不斷提高,從而完成了許多高難度、在世界上也不多見的工程.近年來，我國的防滲墻技術又有了長足的進展，特別是在三峽、小浪底、向加壩、奚落度、瀘定、西藏旁多等國家重點工程中發(fā)明了許多新閱歷。中水根底局長河壩電站工程部一、防滲墻開展史簡介例如,在墻體方面國內已建成的防滲墻深度超越60m的已達數十道，其中比較有代表性的有：四川銅街子左深槽擋土防滲墻(74.4m)、河南小浪底主壩防滲墻(81.9m)、三峽二期上游圍堰防滲墻(73.5m)、三峽二期下游圍堰防滲墻(66.7m)，其中近兩年建筑的瀘定電站主壩防滲墻孔深超越100m,西藏旁多電站防滲墻最大孔深到達了201m，并且在防滲墻領域堅持了3項世界紀錄。墻體厚度普通為60cm和80cm，由于工程的需求和技術的提高，一方面能建造的防滲墻厚度越來越大，如1992年建筑的四川寶珠寺電站防沖墻墻厚達1.4m，為國內最厚的地下延續(xù)墻；另一方面，由于施工設備的多樣化，混凝土防滲墻也可做得很薄，廣泛用于堤防和病險庫處置。在施工機具方面,除傳統(tǒng)的沖擊鉆機外,近些年來還大量開發(fā)和引進了許多新的施工機具和設備,如沖擊反循環(huán)鉆機、回轉鉆機、鋼絲繩(液壓)抓斗、液壓銑槽機等.他們各有其特點和順應性。中水根底局長河壩電站工程部二、長河壩上下游圍堰工程概略：長河壩水電站是大渡河梯級開發(fā)中的第10級電站，位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，工程區(qū)地處大渡河上游金湯河口以下4～7km河段上，壩址上距丹巴縣城82km，下距瀘定縣城49km。大渡河為不通航河流，工程區(qū)距鐵路較遠，公路有省道S211線從工程區(qū)經過，并在瓦斯河口與國道G318線相接，周邊有成都、雅安、眉山、樂山等重要城市。本工程上下游圍堰根底防滲均采用混凝土防滲墻，上游圍堰混凝土防滲墻施工平臺高程為1490.00m，設計成墻厚度1m，最大處置深度約為89m,沿防滲墻軸線長度126.08m，上游圍堰防滲墻工程量為7800m2；下游圍堰混凝土防滲墻施工平臺高程1480.0m，墻厚1m，最大處置深度約為80m,沿防滲墻軸線長度168.71m，下游圍堰防滲墻工程量為10000m2。中水根底局長河壩電站工程部三、地質條件上游圍堰根底防滲墻坐落在河床深沉覆蓋層上，堰基處覆蓋層自下而上〔由老至新〕分為3層：第①層為漂〔塊〕卵〔碎〕礫石層，分布河床底部，厚度和頂面埋深變化較大，厚度18～25m，鉆孔提示該層中含有塊徑1～8m不等的孤塊石且部分集中；第②層為含泥漂〔塊〕卵〔碎〕砂礫石層，厚度35～42m，在該層的其它鉆孔中部分提示有塊徑1～5m不等的孤塊石；第③層為漂〔塊〕卵礫石層厚度7～20m?，F(xiàn)場浸透實驗和鉆孔抽水實驗均闡明根底透水性較強。中水根底局長河壩電站工程部四、防滲墻施工程序流程圖：刷洗砼接頭澆筑混凝土終了，轉下一槽孔起拔接頭管預埋件加工臨建系統(tǒng)組裝施工機械泥漿系統(tǒng)建造防滲墻造孔成槽清孔換漿下設預埋管、澆筑導管等下設接頭管砼拌和、保送排污凈化系統(tǒng)導墻及施工平臺建造制漿棄渣場泥漿凈化回收系統(tǒng)Ⅱ期槽Ⅰ期槽Ⅱ期槽Ⅰ期槽Ⅰ期槽Ⅱ期槽中水根底局長河壩電站工程部五、防滲墻施工工藝：5、1槽段劃分綜合思索本工程地層、墻體深度、設備才干等，槽孔分兩期施工，先施工一期槽孔，后施工中間的二期槽孔。墻段銜接采用液壓拔管機冷拔接頭管方法施工。槽段劃分采用一、二期槽段長度均為6.6m,主孔1m,副孔1.8m。典型槽孔劃分見圖5-1圖5-1槽孔劃分表示圖中水根底局長河壩電站工程部5、2造孔工藝目前，防滲墻施工造孔成槽工藝主要采用“鉆抓法〞、“鉆劈法〞、“純抓法〞、“純銑法〞等。思索到本工程特有地質情況、墻體深度、設備才干等，采用“鉆劈法〞施工。擬采用特A、CZ-9或CZ-8等沖擊鉆機造孔，抽桶出渣。主孔、副孔通常采用空芯鉆頭。當遇到孤石或鉆打漂卵石地層時改用十字鉆頭施工；小墻采用特制圓型或方型沖擊鉆頭，確保孔形及槽孔質量。防滲墻施工部位孔口有5m左右的洞渣回填層，開鉆時為保證孔口不塌孔漏漿，要求各機組開鉆時必需用鉆頭直接鉆進至8m深度后才干下抽桶出渣，以利于對孔口部位的地層擠壓密實。開孔時鉆頭直徑不能過大，以免導致成槽后混凝土嚴重超方。中水根底局長河壩電站工程部施工圖片下游圍堰防滲墻施工現(xiàn)場中水根底局長河壩電站工程部5、3接頭孔施工工藝長期以來，接頭孔技術不斷是制約我國防滲墻施工技術程度的瓶頸。本世紀初，隨著我國大規(guī)模水電建立的開展，我公司研制勝利的大噸位拔管及其組合技術，使防滲墻施工技術程度有了質的飛躍。針本工程地層特點和工程實踐情況，施工中將采用以下方案：將80cm接頭管下至孔底，由拔管機施工全孔。假設因孔斜導致接頭管無法下到孔底，那么拔管終了后采用“鉆鑿法〞進展接頭施工，用100cm鉆頭將混凝土接頭打到孔底。中水根底局長河壩電站工程部5、4清孔換漿和接頭孔的刷洗槽孔終孔后，即開場組織進展清孔換漿任務，Ⅱ期槽終孔后還需進展接頭孔的刷洗。本工程清孔方法采用氣舉反循環(huán)法。5.4.2清孔換漿氣舉反循環(huán)是借助空壓機輸出的高壓風進入排渣管經混合器將液氣混合，利用排渣管內外的密度差及氣壓來升揚排出泥漿并攜帶出孔底的沉渣。主要設備是空壓機、排渣管、風管和泥漿凈化機。清孔步驟如下：5.4.1接頭孔洗刷二期槽接頭孔的刷洗采器具有一定分量的圓形鋼絲刷子，經過調整鋼絲繩位置的方法使刷子對接頭孔孔壁進展施壓，在此過程中，利用鉆機帶動刷子不斷的由孔底至孔口進展往返運動，從而到達對孔壁進展清洗的目的。接頭孔壁洗刷終了的規(guī)范是刷子鉆頭根本不帶泥屑，并且孔底淤積不再添加。中水根底局長河壩電站工程部5、5墻段銜接施工工藝5.4.3清孔換漿終了規(guī)范清孔換漿終了后1h，在槽孔內取樣進展泥漿實驗。假設到達終了規(guī)范，即可終了清孔換漿的任務。終了規(guī)范：清孔換漿終了一小時后，槽孔內淤積厚度不大于10cm；泥漿密度不大于1.15g/cm3；泥漿粘度不小于32s(馬氏漏斗)；含砂量不大于6%。本工程接頭套接采用“接頭管法〞，此方法是目前混凝土防滲墻施工接頭處置的先進技術，其施工有很大的技術難度，但也有著其它接頭銜接技術無可比較的優(yōu)勢：首先采用接頭管法施工的接頭孔孔形質量較好，孔壁光滑，不易在孔端構成較厚的泥皮，同時由于其圓弧規(guī)范，也易于接頭的刷洗，不留死角，可以確保接頭的接縫質量。其次，由于接頭管的下設，節(jié)約了套打接頭混凝土的時間，提高了工效，對縮短工期有著非常重要的作用，但同時加大了施工本錢。中水根底局長河壩電站工程部5、5墻段銜接施工工藝5.5.1接頭管安裝程序圖接頭管場地平整吊車、拔管機就位下節(jié)接頭管吊裝就位首節(jié)接頭管下設用拔管機鎖定定位銷銜接上下兩節(jié)接頭管接頭管下到位用拔管機重新鎖定末節(jié)接頭管就位、安裝、下設圖5-5-1接頭管安設程序圖中水根底局長河壩電站工程部圖5-1接頭管起拔現(xiàn)場中水根底局長河壩電站工程部5、5墻段銜接施工工藝5.5.2接頭管起拔本卷須知⑴混凝土正常澆注時，應仔細的分析澆注過程能否有不測，并隨時從澆筑柱狀圖上查看混凝土面上升速度的情況以及接頭管的埋深情況。⑵由于混凝土強度升高越快，與管壁的凝結力增長越快，其起拔力增長的也越快，因此，必需準確的檢測并確定出混凝土的初終凝時間，盡量減小人為配料誤差。澆筑混凝土時，隨著混凝土面的不斷上升，分階段作混凝土試件，從而更準確的掌握混凝土的初終凝時間。⑶接頭管的垂直度：發(fā)生接頭管偏斜主要由兩方面要素，其一，由于端孔造孔時，孔形不規(guī)那么，下設接頭管時，容易發(fā)生偏斜；其二，澆筑混凝土時，遭到混凝土的側向擠壓，使其偏斜。一旦發(fā)生接頭管偏斜，應立刻采取糾偏措施，即在混凝土尚未全凝結之前經過垂向的起拔力重塑孔型，使接頭管盡能夠的垂直或順直。⑷安排專職人員擔任接頭管起拔，隨時察看接頭管的起拔力，防止人為要素發(fā)生鑄管事故。⑸接頭管全部拔出混凝土后，應對其新構成的接頭孔及時進展檢測、處置和維護。中水根底局長河壩電站工程部5、6防滲墻混凝土澆筑5.6.1混凝土澆筑導管下設〔1〕澆筑導管的檢查〔2〕導管下設a、導管下設前需進展計算配管，配管應符合規(guī)范要求。b、一期槽孔配備兩套澆筑導管，二期槽段配備三套澆筑導管。5.6.2混凝土開澆及入倉5.6.3澆筑過程的控制5.6.4混凝土澆筑堵管的處置5.6.5墻體質量事故的處置5.6.6防滲墻澆筑前資源配置及澆筑強度方案中水根底局長河壩電站工程部六、防滲墻施工的難點及處理方法根據勘探實驗資料及以往閱歷分析，防滲墻施工存在如下技術難點：1、孤石、漂石過多；2、架空層堵漏；3、高陡坡嵌巖；4、泥漿固壁；5、基巖簽定；6、孔斜處置、7、合攏槽段處置等等。6.1、漂卵石和孤石鉆進處置措施⑴鉆孔預爆⑵槽內鉆孔爆破⑶槽內聚能爆破⑷鉆頭鑲焊耐磨耐沖擊高強合金刃塊中水根底局長河壩電站工程部圖6-1槽內鉆孔爆破工藝流程圖

中水根底局長河壩電站工程部圖6-2槽內聚能爆破表示圖懸吊線引爆線填塞物提梁電雷管乳化炸藥聚能穴錐角α＝60°漂石導向槽中水根底局長河壩電站工程部6.2、漂卵石、孤石架空區(qū)堵漏漂卵石、孤石架空區(qū)是主要的滲漏通道，造孔時泥漿會大量漏失，嚴重時會發(fā)生槽孔坍塌事故，危及人員、鉆機平安，延誤工期，為此采取的對策有：⑴預灌濃漿槽孔造孔前，根據需求報監(jiān)理人同意在漂卵石和孤石架空區(qū)布設灌漿孔，對架空區(qū)灌注水泥粘土漿或水泥粘土砂漿，以封鎖架空區(qū)的滲漏通道，為防滲墻造孔發(fā)明有利條件。預灌濃漿與鉆孔預爆結合進展。⑵投置堵漏資料造孔時發(fā)生漏漿，那么立刻將鉆頭提出孔口，并迅速組織人力、設備向槽內投入粘土、碎石土、鋸末、水泥〔易污染槽內泥漿〕等堵漏資料，并及時向槽內補漿，以防止塌槽事故的發(fā)生。漏漿后首先判別滲漏通道的大小及漏漿的輕重程度，假設槽內漿液在幾分鐘內下降十幾米，首先要在槽孔中填入砂加石料、粘土等，然后向槽內補充漿液，下鉆頭對填入料進展擠壓、密實，然后填入水泥、鋸末、粘土等堵漏資料。假設漏漿情況不嚴重，只是槽內漸漸滲漿的情況下，應該停頓鉆進，向槽內填入粘土、鋸末等堵漏資料即可處置。中水根底局長河壩電站工程部6.3、高陡坡嵌巖結合地質資料、現(xiàn)場實踐條件我們將采取孔內進展定向爆破和鉆孔爆破的措施進展處置。圖6-4高陡坡嵌巖施工措施圖中水根底局長河壩電站工程部6.4、固壁泥漿國內在防滲墻施工中還依然沿用早在20世紀50～60年代運用的分散型泥漿，即由淡水、膨潤土或粘土和起分散作用的處置劑組成。常用的處置劑主要是純堿、燒堿及起降濾失作用的CMC(羧甲基纖維素)等。該類泥漿在覆蓋層比較薄、墻體較淺、地層比較穩(wěn)定的防滲墻施工中尚可滿足要求。但隨著水電建立的快速開展，特別是近幾年來，一批新開發(fā)的水電工程向深沉覆蓋層擴展，鉆遇地層日趨復雜，孔壁不穩(wěn)定問題日益嚴重。在本工程防滲墻施工中擬采用新型漿液－MMH正電膠與粘土漿、膨潤土漿結合運用，該高性能泥漿已于田灣河仁宗海水電站工程進展了實驗并獲得了宏大勝利，并且在瀘定水電站工程的超百米防滲墻施工工程中也運用了該高性能固壁泥漿，泥漿的固壁、懸浮效果也非常明顯，所以在本工程防滲墻的整體施工中，我們將繼續(xù)采用該高性能泥漿，以提高固壁效果，保證深墻的順利施工。密度g/cm3馬氏漏斗粘度S表觀粘度Pa.s塑性粘度Pa.s動切力靜切力失水量PH值1.0440-5018-237-910-158-1220-219.5表6-4新制正電膠泥漿性能目的中水根底局長河壩電站工程部6.5、基巖鑒定對于嵌入基巖的混凝土防滲墻〔入巖深度不小于1.0m〕，孔底基巖鑒定非常重要。要準確的鑒定基巖面，保證混凝土防滲墻確實嵌入基巖需按以下規(guī)定施工：⑴施工前應組織各級技術人員熟習施工圖紙、工程地質資料以及先導孔鉆孔成果資料；⑵嚴厲區(qū)分基巖取樣時與基巖巖性一樣的砂卵石、塊石、漂石的巖樣，防止對基巖的誤判。往往越接近孔底，越要慎重。如混凝土防滲墻底未嵌入基巖而漏水，將是嚴重的質量事故。⑶基巖鑒定不僅要參考設計提供的地質剖面圖，鑒別鉆進時獲得的巖樣，還要研討本工程的地質條件，包括覆蓋層的巖性特點，綜協(xié)作出決議。⑷封鎖式防滲墻段沿防滲墻軸線根據實踐情況布設先導孔，先利用沖擊鉆機鉆進到設計基巖面以上0.5m左右，然后用下設地質套管，再用XY-2型地質在套管內鉆進取芯，直至滿足先導孔深度要求；防滲墻先導孔深度應到達各方認定的基巖面以下至少5.0m。先導孔施工時對芯樣進展詳細編錄，由業(yè)主代表、設計地質工程師、監(jiān)理工程師和施工單位共同鑒定，并確認基巖面。對兩岸基巖面坡度較陡部位進展先導孔加密施工，確保封鎖式防滲墻段每個部位都嵌入基巖。中水根底局長河壩電站工程部6.5、基巖鑒定⑸選派有閱歷的機械操作手進展終孔段的鉆進操作，這樣可以根據其豐富的閱歷對鉆頭或斗體能否進入基巖作出判別，以便及時取樣并作保管記錄。⑹當鉆孔接近設計巖面深度時，即詳細記錄基巖頂面的深度并做好相應巖樣的保管，并根據巖樣分析判別孔底到達位置的巖性，最后根據設計的要求并經現(xiàn)場監(jiān)理認可在相應的位置終孔。6.6、孔斜的處置呵斥混凝土防滲墻發(fā)生孔斜的緣由有很多，其中地層緣由是最主要的。當槽孔施工發(fā)生孔斜時，將使墻體的有效厚度減少以及影響墻體的延續(xù)性，因此，孔斜的控制尤為重要，擬采取以下措施：〔1〕改動鉆頭規(guī)格、外形〔2〕沖擊反循環(huán)鉆機造孔中假設發(fā)生孔斜，可用10～25cm石料回填至偏斜段頂部，重新進展該段造孔，并加大造孔過程中的測斜密度，嚴加控制修孔質量?！?〕定位、定向聚能爆破處置探頭石中水根底局長河壩電站工程部6.7、防滲墻合攏段的處置當防滲墻施工到最后階段，合攏槽段的施工至關重要，同時也要思索地下水位升高、滲水量較大對施工帶來的危害。由于其他各段均已封鎖，地下水頭被抬高，大量的地下水將由合攏段向下游側滲漏，由此對施工槽孔呵斥極大要挾。針對以上情況，我部將選擇地質條件較好、長度較短且深度不大的槽段作為合攏槽，并在合攏槽段上游側8m位置施工降水井，降水井直徑1m，內側用滲網防護，用水泵不斷抽取井內積水，降低水位，堅持水位低于槽孔內