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【摘要】:江苏宜兴油车水库工程右岸主坝坝基采用混凝土防渗墙,墙厚0.6m,最大深度24.00m,平均深度10.m,墙体下设灌浆预埋管。坝基覆盖层松散,地下水位高,地层中有易液化淤泥加卵石层,造孔异常苦难,工期紧张,施工难度极大。本文重点介绍了油车水库主坝坝基防渗墙施工的难点及采取的措施,为以后类似工程提供了借鉴。
【关键词】: 坝基 防渗墙 施工技术 难点及措施
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
工程概况
油车水库工程建于江苏省宜兴市南部山区湖滏镇,坝址位于洑西涧中游,距其下游湖滏镇和丁蜀镇分别为4km和8km。
油车水库主坝坝基为混凝土防渗墙+帷幕灌浆防渗,主坝右岸防渗墙轴线长662.3m(0+717.7~1+380),墙厚0.6m,墙顶高程22m,墙底进入基岩≥0.5m。防渗墙采用C20混凝土,抗渗标号W4。完成主要工程量:防渗墙面积7083.15m2,浇筑混凝土7627.3m3。
主坝右岸防渗墙0+717.7-1+380区域覆盖层厚度变化较大,一般厚度8~11m,最大深度23.50m,平均深度9.5m。地层自上而下为:人工回填粘土、松散砂卵石、易液化淤泥加卵石层(厚度0.3m~4.5m)、灰岩(坝肩部位为泥岩和砂岩)。
2防渗墙槽孔划分
本段工程槽段典型划分:一期槽和二期槽的槽孔长度均划分为6.6m,每个槽孔划分为7个主孔,6个副孔,副孔长度为1.4m。其中在造孔施工中反复塌孔段,多次回填C5砼无效后,采取改为小槽段施工,槽孔长度为4.6m和2.6m,4.6m长的槽孔为3个主孔2个副孔,2.6m长的槽孔为2主孔1个副孔。
3防渗墙施工
本工程总体施工方案为:采用CZ-30/特A冲击钻机“钻劈法”造孔施工;优质黏土泥浆护壁;“抽筒换浆法”清孔;砼搅拌车运送砼至槽口,“泥浆下直升导管法”浇筑砼;液压拔管机起拔接头管法进行槽段连接。
4施工难点及特殊情况处理
4.1塌孔
由于地下水位高、地层松散、普遍存在一层厚度0.3m~4.5m易液化的淤泥加卵石层,极易塌孔,甚至部分槽段不能成孔。在本工程施工过程中,造孔和清孔存在最大困难,部分槽段整体坍塌,砼导墙处于悬空状态,给施工人员及施工机械带来极大安全隐患,稍有不慎,都有可能造成机毁人亡的后果。槽段成孔后,清孔极其困难,分析原因:在清孔过程中,随着清孔换浆的加深,槽孔内原很浓的泥浆逐渐变稀,泥浆对槽孔壁的支撑力变小,当槽孔泥浆的浆柱压力小于槽壁上的土压力和地下水压力时,即发生塌孔,由于易液化的淤泥加卵石层,其粘聚力、摩擦角很小,更易塌孔。
为了保证施工安全及施工质量,采取了以下预防及处理措施:
⑴加高施工平台
将施工平台在原始19.0的高程碾压填筑到22.0m高程。
(2)优质泥浆进行造孔固壁
总结前期施工失败的教训,进行了大量固壁泥浆的试验。鉴于地下水位高、地基软弱,泥浆难以维持孔壁稳定,在泥浆中掺入了加重剂,以增加泥浆的比重,但效果不是明显。
本工程采用当地优质黏土制浆,为保证泥浆良好的物理及化学稳定性,增加泥浆的粘度和屈服值,改善泥浆的胶体性质,减少失水量,提高对固壁效果,在制浆时加入CMC增粘剂,搅拌20-30分钟,放入储浆池进行膨化,在确保膨化时间达到12小时以上才送往各机组。浆站的制浆配比和膨化后的浆液指标分见表1和表2。
表1.黏土泥浆配比(Kg/m3)
表2.浆站膨化泥浆指标
(3)分层回填挤压平打法
部分槽孔在前期其他施工队伍时大面积塌陷,回填土极其软弱,原始地层的稳定性已被破坏,而在加高施工平台后埋在施工平台3m以下,为保证能够成槽及施工平台的稳定性和施工安全,采用了分层回填挤压平打法。在主孔钻进1~2m后,即钻进副孔,在钻进过程中,投入大量粘土及块石,使用钻头将粘土及块石把孔壁挤压密实。分层循环施工,直至基岩面。
(4)快速施工法
根据施工情况,一旦开孔后,槽孔施工时间越长,塌孔的概率越大,所以,必须缩短施工时间:合理优化利用施工设备及资源,必须缩短各个工序的衔接时间,避免因各工序时间耽误过长而造成的塌孔,采取的具体措施如下:
a、缩短造孔时间:为了避免因造孔时间过长导致塌孔,采取严格的上下班作息制度和现场交接班制度,必须做到“人停机不停”的连续作业要求。
b、缩短清孔时间:在施工过程中有槽孔成槽清孔时,浆站的优先给该槽孔送浆,确保用优质浆液清孔的连续性,且施工机组必须两台钻机同时清孔,以缩短清孔时间,防止清孔过程中塌孔。
c、缩短清孔合格后浇筑准备时间:在清孔的同时进行浇筑前期准备(预埋管、浇筑导管、储料槽等在清孔完毕的同时搬运至槽孔口),缩短清孔验收合格后导管及预埋件的下设时间,以防清孔合格后在浇筑准备期间塌孔。
d、尽量缩短浇筑时间:在保证浇筑顺利的前提下,尽量缩短浇筑时间,提高混凝土上升速度,避免因浇筑时间过长塌孔。
(5)塌孔处理措施
采取了避免塌孔措施后,有效的避免了造孔过程中、清孔合格后浇筑前准备期间和浇筑过程中塌孔现象的发生,但在造孔过程中仍有塌孔现象发生,采取了多种处理措施。
较小塌孔槽段 采用在塌孔部位反复回填黏土、块石等材料,利用冲击钻反复挤压钻进,使孔壁、槽壁安全
严重塌孔槽段 使用导轨、工字钢、钢管、钢筋等插入塌孔槽璧顶以下1m,然后用编织袋装粘土回填处理,形成人工槽璧,防止继续塌孔。
大面积塌孔槽段 在大面积塌孔后,不但工程无法继续进行,而且危机施工人员及施工机械安全,必须妥善处理。在坍塌的槽孔中,下设导管,采用泥浆下浇筑塑性混凝土,混凝土浇筑至导向槽顶部。本工程多个槽孔采取了本措施处理。
本工程施工中塌孔导致砼超浇2514m3(超浇不含砂卵石地层定额1.15的扩孔砼),处理塌孔重复进尺折合砂卵石地层槽孔造孔面积4190.7m2,使最终实际平均墙厚为1.02m(设计墙厚0.6m)。
4.2特殊段施工
部分槽段有很厚的极易液化淤泥层,在造孔过程中反复塌孔,在回填黏土、碎石无效的情况下采取回填C5砼,初凝后重新开孔,仍旧反复塌孔,为缩短施工时间,快速浇筑,在施工人员配置技术骨干外,对槽孔重新划分,该为4.6m和2.6m长的小槽段施工,取得良好效果,圆满的完成了施工任务。
5施工成果及质量分析评价
江苏宜兴油车水库基础处理工程主坝混凝土防渗墙(主坝0+717.7-主坝1+380)工程完成防渗墙成墙面积7083.15m2。
5.1墻身混凝土质量分析
防渗墙墙体共布置检查孔3个(其中包括接缝检查孔1个),混凝土平均取芯率98%,获得率95.5%;混凝土连续性好,致密、无蜂窝麻面和混凝土离析现象。同时,混凝土浇筑情况正常,混凝土机口取样成果为混凝土平均抗压强度:30.28Mpa,离差系数:Cv=0.04,混凝土保证率:100%,抗渗标号:﹥W4。混凝土质量完全符合设计要求。
5.2单元质量评定
根据国家质量管理文件要求,在每一槽段施工结束后,及时按要求对混凝土防渗墙施工的13道工序进行了逐一评定。混凝土防渗墙共划分68个单元,合格单元68个,其中优良66个,工程单元合格率100%,优良率达97.06%。工程质量评定为:优良。
5.3防渗效果分析
检查孔从取芯及压水试验结果来看,槽段间混凝土接头结合良好,且无渗漏,且防渗墙经开挖后,墙体混凝土连续性好,无任何质量瑕疵。
6 结束语
江苏宜兴油车水库工程主坝基础防渗墙(0+717.7~1+380)地层松散、地下水位高、存在极易液化淤泥加砂卵石层厚,导致塌孔反复,采用种种措施,攻克种种技术难关,完工后经检查孔取芯、注水试验的各项指标及第三方检查结果均满足设计及规范要求,为今后类似地层防渗墙施工提供了宝贵经验。
【关键词】: 坝基 防渗墙 施工技术 难点及措施
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
工程概况
油车水库工程建于江苏省宜兴市南部山区湖滏镇,坝址位于洑西涧中游,距其下游湖滏镇和丁蜀镇分别为4km和8km。
油车水库主坝坝基为混凝土防渗墙+帷幕灌浆防渗,主坝右岸防渗墙轴线长662.3m(0+717.7~1+380),墙厚0.6m,墙顶高程22m,墙底进入基岩≥0.5m。防渗墙采用C20混凝土,抗渗标号W4。完成主要工程量:防渗墙面积7083.15m2,浇筑混凝土7627.3m3。
主坝右岸防渗墙0+717.7-1+380区域覆盖层厚度变化较大,一般厚度8~11m,最大深度23.50m,平均深度9.5m。地层自上而下为:人工回填粘土、松散砂卵石、易液化淤泥加卵石层(厚度0.3m~4.5m)、灰岩(坝肩部位为泥岩和砂岩)。
2防渗墙槽孔划分
本段工程槽段典型划分:一期槽和二期槽的槽孔长度均划分为6.6m,每个槽孔划分为7个主孔,6个副孔,副孔长度为1.4m。其中在造孔施工中反复塌孔段,多次回填C5砼无效后,采取改为小槽段施工,槽孔长度为4.6m和2.6m,4.6m长的槽孔为3个主孔2个副孔,2.6m长的槽孔为2主孔1个副孔。
3防渗墙施工
本工程总体施工方案为:采用CZ-30/特A冲击钻机“钻劈法”造孔施工;优质黏土泥浆护壁;“抽筒换浆法”清孔;砼搅拌车运送砼至槽口,“泥浆下直升导管法”浇筑砼;液压拔管机起拔接头管法进行槽段连接。
4施工难点及特殊情况处理
4.1塌孔
由于地下水位高、地层松散、普遍存在一层厚度0.3m~4.5m易液化的淤泥加卵石层,极易塌孔,甚至部分槽段不能成孔。在本工程施工过程中,造孔和清孔存在最大困难,部分槽段整体坍塌,砼导墙处于悬空状态,给施工人员及施工机械带来极大安全隐患,稍有不慎,都有可能造成机毁人亡的后果。槽段成孔后,清孔极其困难,分析原因:在清孔过程中,随着清孔换浆的加深,槽孔内原很浓的泥浆逐渐变稀,泥浆对槽孔壁的支撑力变小,当槽孔泥浆的浆柱压力小于槽壁上的土压力和地下水压力时,即发生塌孔,由于易液化的淤泥加卵石层,其粘聚力、摩擦角很小,更易塌孔。
为了保证施工安全及施工质量,采取了以下预防及处理措施:
⑴加高施工平台
将施工平台在原始19.0的高程碾压填筑到22.0m高程。
(2)优质泥浆进行造孔固壁
总结前期施工失败的教训,进行了大量固壁泥浆的试验。鉴于地下水位高、地基软弱,泥浆难以维持孔壁稳定,在泥浆中掺入了加重剂,以增加泥浆的比重,但效果不是明显。
本工程采用当地优质黏土制浆,为保证泥浆良好的物理及化学稳定性,增加泥浆的粘度和屈服值,改善泥浆的胶体性质,减少失水量,提高对固壁效果,在制浆时加入CMC增粘剂,搅拌20-30分钟,放入储浆池进行膨化,在确保膨化时间达到12小时以上才送往各机组。浆站的制浆配比和膨化后的浆液指标分见表1和表2。
表1.黏土泥浆配比(Kg/m3)
表2.浆站膨化泥浆指标
(3)分层回填挤压平打法
部分槽孔在前期其他施工队伍时大面积塌陷,回填土极其软弱,原始地层的稳定性已被破坏,而在加高施工平台后埋在施工平台3m以下,为保证能够成槽及施工平台的稳定性和施工安全,采用了分层回填挤压平打法。在主孔钻进1~2m后,即钻进副孔,在钻进过程中,投入大量粘土及块石,使用钻头将粘土及块石把孔壁挤压密实。分层循环施工,直至基岩面。
(4)快速施工法
根据施工情况,一旦开孔后,槽孔施工时间越长,塌孔的概率越大,所以,必须缩短施工时间:合理优化利用施工设备及资源,必须缩短各个工序的衔接时间,避免因各工序时间耽误过长而造成的塌孔,采取的具体措施如下:
a、缩短造孔时间:为了避免因造孔时间过长导致塌孔,采取严格的上下班作息制度和现场交接班制度,必须做到“人停机不停”的连续作业要求。
b、缩短清孔时间:在施工过程中有槽孔成槽清孔时,浆站的优先给该槽孔送浆,确保用优质浆液清孔的连续性,且施工机组必须两台钻机同时清孔,以缩短清孔时间,防止清孔过程中塌孔。
c、缩短清孔合格后浇筑准备时间:在清孔的同时进行浇筑前期准备(预埋管、浇筑导管、储料槽等在清孔完毕的同时搬运至槽孔口),缩短清孔验收合格后导管及预埋件的下设时间,以防清孔合格后在浇筑准备期间塌孔。
d、尽量缩短浇筑时间:在保证浇筑顺利的前提下,尽量缩短浇筑时间,提高混凝土上升速度,避免因浇筑时间过长塌孔。
(5)塌孔处理措施
采取了避免塌孔措施后,有效的避免了造孔过程中、清孔合格后浇筑前准备期间和浇筑过程中塌孔现象的发生,但在造孔过程中仍有塌孔现象发生,采取了多种处理措施。
较小塌孔槽段 采用在塌孔部位反复回填黏土、块石等材料,利用冲击钻反复挤压钻进,使孔壁、槽壁安全
严重塌孔槽段 使用导轨、工字钢、钢管、钢筋等插入塌孔槽璧顶以下1m,然后用编织袋装粘土回填处理,形成人工槽璧,防止继续塌孔。
大面积塌孔槽段 在大面积塌孔后,不但工程无法继续进行,而且危机施工人员及施工机械安全,必须妥善处理。在坍塌的槽孔中,下设导管,采用泥浆下浇筑塑性混凝土,混凝土浇筑至导向槽顶部。本工程多个槽孔采取了本措施处理。
本工程施工中塌孔导致砼超浇2514m3(超浇不含砂卵石地层定额1.15的扩孔砼),处理塌孔重复进尺折合砂卵石地层槽孔造孔面积4190.7m2,使最终实际平均墙厚为1.02m(设计墙厚0.6m)。
4.2特殊段施工
部分槽段有很厚的极易液化淤泥层,在造孔过程中反复塌孔,在回填黏土、碎石无效的情况下采取回填C5砼,初凝后重新开孔,仍旧反复塌孔,为缩短施工时间,快速浇筑,在施工人员配置技术骨干外,对槽孔重新划分,该为4.6m和2.6m长的小槽段施工,取得良好效果,圆满的完成了施工任务。
5施工成果及质量分析评价
江苏宜兴油车水库基础处理工程主坝混凝土防渗墙(主坝0+717.7-主坝1+380)工程完成防渗墙成墙面积7083.15m2。
5.1墻身混凝土质量分析
防渗墙墙体共布置检查孔3个(其中包括接缝检查孔1个),混凝土平均取芯率98%,获得率95.5%;混凝土连续性好,致密、无蜂窝麻面和混凝土离析现象。同时,混凝土浇筑情况正常,混凝土机口取样成果为混凝土平均抗压强度:30.28Mpa,离差系数:Cv=0.04,混凝土保证率:100%,抗渗标号:﹥W4。混凝土质量完全符合设计要求。
5.2单元质量评定
根据国家质量管理文件要求,在每一槽段施工结束后,及时按要求对混凝土防渗墙施工的13道工序进行了逐一评定。混凝土防渗墙共划分68个单元,合格单元68个,其中优良66个,工程单元合格率100%,优良率达97.06%。工程质量评定为:优良。
5.3防渗效果分析
检查孔从取芯及压水试验结果来看,槽段间混凝土接头结合良好,且无渗漏,且防渗墙经开挖后,墙体混凝土连续性好,无任何质量瑕疵。
6 结束语
江苏宜兴油车水库工程主坝基础防渗墙(0+717.7~1+380)地层松散、地下水位高、存在极易液化淤泥加砂卵石层厚,导致塌孔反复,采用种种措施,攻克种种技术难关,完工后经检查孔取芯、注水试验的各项指标及第三方检查结果均满足设计及规范要求,为今后类似地层防渗墙施工提供了宝贵经验。