薄壁抓鬥法混凝土防滲墻技術在濱田水庫的應用

論文類別:工學論文 > 水利工程論文
論文標簽:水庫論文
論文作者: 王太友
上傳時間:2006/2/16 13:10:00

摘要:混凝土防滲墻技術已廣泛用於病險水庫土石壩的防滲加固,本文通過該技術在江西省鄱陽縣濱田水庫除险加固工程中的應用,介紹了薄壁液壓抓鬥法混凝土防滲墻的施工技術要點及註意事項。

關键詞:薄壁液壓抓鬥 導墻 泥漿護壁 塑性混凝土 防滲墻

薄壁液壓抓斗法新的防滲墻技術出現於20世紀90年代,此項技術適用於坚硬的土壤與砂礫石中成槽,成槽深度可達60米,此項技術不僅降低了工程造價,而且提高了工程施工速度,一臺液壓抓鬥成槽平均工效為125m2/d,此項技術已在江西省鄱陽縣濱田水庫除險加固工程中得到了推廣運用。

1、工程概況

江西省鄱陽縣濱田水庫於1960年4月建成投入使用,是一座以灌溉、、養殖等綜合利用的大(二)型水庫。

水庫主壩為均質土壩,壩頂高程53.2m,壩頂長723m,壩頂寬5m,最大壩高26m。水庫在多年運行後主壩存在壩身滲流穩定、壩坡穩定、壩基滲漏和壩肩繞壩滲漏等问題,嚴重威脅壩體安全和正常效益的發揮,被部列為病險庫。

濱田水庫除險加固工程對主壩壩體防滲選用了薄壁抓鬥塑性混凝土防滲墻技術進行加固处理,由中國水利水電第六工程局承建。防滲墻軸線位于壩軸線上遊0.5m處,範圍0+000—0+723樁號,全長723m,孔口高层53.2m,墻體有效厚度0.35m,進入基巖2.5-6.2m,墻頂高程51.5m。塑性混凝土防滲墻深29m左右。本工程完成混凝土防滲墻19010m2,共耗時148d。

壩址區出露的地層巖性為前震旦系板溪群第二段淺變質巖及第四系松散堆積层。壩址區構造形跡主要表現為斷層和裂隙。地層概況由上而下為:⑴6~29m厚的黏性壤土;⑵河床巖石表面呈全風化為其厚度約為2.9—5.2m,⑶強風化帶巖石厚度约為3.1—8.5m,弱風化岩石厚度約7.5—13.0m,下伏微新巖石。

塑性混凝土防滲墻設计物理力學指標為:渗透系數K≤5.0×10-7cm/s;墙體厚度t=0.35m;抗壓强度3Mpa≤R28d≤5Mpa;彈性變形模量300Mpa≤E28d≤1000Mpa;允許滲透比降J≥80。

2、混凝土防滲墻成墻技術要點

2.1、造孔成槽

2.1.1、布置施工平臺

抓鬥施工平臺設置在防滲墻軸線下遊侧,原壩頂寬度只有5m不能滿足抓鬥施工所需8m寬的施工平臺的要求。經業主同意將壩頂高程降低1m至52.2m並將防滲墻轴線向上遊平移1.75m,另外將降壩的土料填築到壩体下遊側,以保證抓鬥施工平臺的寬度。在防滲墙軸線的下遊側設置平行壩軸線的排渣排水溝,斷面尺寸40×40cm,再按40m間距修建垂直防滲墻軸線的排渣排水溝,將廢渣﹑廢水排至下遊壩脚,所有廢渣運至棄渣場。

2.1.2、修築導向槽

导向槽是在地層表面沿地下連繼防滲墙軸線方向設置的臨時構築物。導向槽起著標定防滲墻位置、成槽導向、鎖固槽口;保持泥漿液面;槽孔上部孔壁保護、外部荷載支撐的作用。导向槽的穩定是混凝土防滲墙安全施工的關鍵。本工程導向槽兩側墻體采用倒L型斷面,現澆C10混凝土構築,槽內凈寬45cm,頂面高于施工場地10cm以阻止地表水流入。其見下圖:

薄壁抓斗法混凝土防渗墙技术在滨田水库的应用

2.1.3、抓斗成槽

土石壩防滲墻開槽施工工藝主要鋸槽法和挖掘法。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈鬥式開槽、液压式開槽;挖掘法主要有沖击鉆法、抓鬥法、沖抓結合法。根據本工程地質條件及生產性試验確定采用挖掘法中抓鬥法,並制定了“三抓法”的施工方案,即采用KH-180液壓抓鬥機先抓取槽段的主孔再抓取中間的副孔成槽。

2.1.3.1、槽段劃分

槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段,根據設備及地質條件确定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度同為7.5m,每個槽段分為兩個主孔及一個副孔,先施工Ⅰ序槽段,後施工Ⅱ序槽段。

2.1.3.2、槽段成槽

槽段成槽采用“三抓法”,在導向槽上放樣標識孔位,將抓鬥對正孔位后進行垂直造孔。首先施工槽段兩端2.8m的主孔,主孔完成後再抓中部1.9m的副孔。主、副孔完工即該施工槽段成槽完工,經確定巖層巖性,並最終確定該施工槽段成槽深度。

2.2、護壁泥漿

泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻钻具和潤滑的作用,成墻后還可增加墻體的抗滲性能,本工程泥漿采用膨潤土拌制,泥浆配合比為水1000kg、膨潤土50kg 、Na2CO31 kg;固壁泥漿性能指標密度<1.1g/cm3漏鬥粘度>25s、含砂量<3%。

新制泥漿經過24h膨化後,利用供漿管輸送至槽孔內使用,成槽及槽段澆築過程中回收的泥漿,經凈化後可重復使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導向槽頂面以下30~50cm範圍內。

2.3、防滲墙體灌築

混凝土防滲墻是在泥漿下灌築混凝土,本工程是采用剛性導管法進行墻壁體灌註,混凝土豎向順導管下落,利用導管隔離泥漿,使其不與混凝土接觸,導管內混凝土依靠自重壓挤下部管口的混凝土,並在已灌入的混凝土體內流動、擴散上升,最终置換出泥漿,保證混凝土的整体性。

2.3.1、清孔換漿

槽段終孔驗收合格后進行清孔,清孔采用抓鬥抓取淤泥,利用下設潛水排污泵抽漿,並及時用新鮮泥漿補充。清孔換漿結束1h後,達到下列標准: 孔底淤積厚度不大於10cm; 泥漿參数為:槽內泥漿比重不大于1.1g/cm3,粘度不大於35s,含砂量不大於3%。清孔換漿工作可以結束。

槽段清孔換漿結束前將鋼丝刷子安裝在抓鬥鬥體上,緊貼一、二期混凝土结合面,分段上下反復提動,達到刷子上不帶泥屑,孔底淤積不再增加,即接頭面清洗合格。

2.3.2、槽段混凝土灌註

2.3.2.1、清孔換漿結束後,下設混凝土灌註導管,導管內徑為200mm。一期槽段長度為7.5m,下設三套導管,兩側導管距槽端1~1.5m;二期槽段由於套抓接頭,槽段長度為8.2m,下設三套導管,兩側導管距孔端1.0m;同時,槽段內導管間距不大於3.5m。導管底部距槽孔底板不大於25cm,當槽底高差大於25cm時將導管置於控制範圍的最低處。

2.3.2.2、灌註前導管內置入可浮起的隔離塞球,灌註時先註入水泥砂漿,隨即註入足夠的混凝土,擠出塞球並埋住導管底端,避免混凝土與泥漿混合。

2.3.2.3、灌注過程中每30min測量一次混凝土面,每2h測量一次導管內混凝土面,根據混凝土面上升情況,決定导管的提升長度。導管在混凝土內的埋深最小不得小於1.0m,最大不得大於6.0m,在保證埋深的前提下,隨著混凝土面的上升,用吊車提升導管,並将頂部的部分導管拆除。

2.3.2.4、槽孔內混凝土面上升至槽口時,采用泥漿泵抽出濃漿,並提升导管,減小埋深,增加混凝土的沖擊力,直至混凝土顶面超出設計墻頂標高0.5m,即可停止澆築,拔出導管。

2.4、槽段接頭處理

相鄰槽段的銜接部分即為接頭,本工程采用鉆凿法進行接頭連接,即一期槽段澆築完畢後12小時後,視混凝土強度進行二期槽段造孔時,將一期槽段混凝土套抓35cm,以保證接頭質量。

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3、混凝土防滲墻成墻技術應用常出現的問題

3.1、坍塌、漏漿

槽段在成槽過中會出現局部坍塌和大面積坍塌,當出現局部坍塌時加大泥漿密度,出現大面積塌孔時用優質粘土(掺入20%水泥)回填到坍塌處以上1~2m,待沈積密实後再進行施工,同時在相应地段減小了槽段開挖長度。

槽段成槽開挖過程中,有時會出现的漏漿現象,出現漏漿現象常采用处理措施有(1)平拋粘土,加大泥漿比重或拋入鋸末進行堵漏;(2)松散地層,造孔應循序漸進,預防在先,穩中求快;(3)證泥漿供應強度和質量,發現漏漿及時補充;(4)對漏失嚴重的地層用速凝水泥等特殊材料处理,必要時還應對槽孔進行回填。

3.2、導管堵塞

成墻灌註混凝土過程中有時會出導管堵塞,針對導管堵塞采用搗、頓方法疏通,如果無效将導管全部拔出、沖洗、并重新下設,用泥漿泵抽凈導管内泥漿後繼續澆築,同時還要核對混凝土面高程及導管長度,確認導管的埋入深度。

4、混凝土防滲墻成墻技術應用应註的問題

4.1、控制好抓接頭的時間

抓接頭時间太短混凝土沒有凝固,時間太長混凝土強度太高,抓接頭适宜的時間為墻體澆築後12小时,最遲不超過24小時,抓鬥抓取時鬥體一側為混凝土另一側為土,鬥體受力分布不均匀,容易造成槽孔沿軸線方向偏移,導致接頭質量無法保證,同時嚴重影響造孔成槽進度,撑握好抓接頭的時間是成槽進度快慢的關鍵環節。

4.2、吊裝設备的配置和保養

本工程的混凝土運輸采用3臺1m3自卸汽車運輸混凝土,1臺12t吊車吊臥罐的較為經濟的設備组合。吊車配置偏少,在施工中吊車一旦出現機械故障,短時間內如無法修好将造成很大的經濟損失及工程質量問題。

4.3、成墻混凝土灌筑應註意的問題

混凝土導管下設過程中檢验螺絲緊固程度,確保導管間連接可靠。混凝土灌築具有相當高的連續性,因故中斷不得超過40min。同時,槽內混凝土上升速度不得小於2m/h,各灌築导管均勻放料,保證混凝土面均勻上升,使其高差不超過0.5m。澆築時槽口要設置蓋板,防止雜物落入槽內。

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