九甸峡水利枢纽工程上游围堰混凝土防渗墙施工.pdf

0 水 利 水 电 施 工 2 0 1 0 第2 期 总 第1 1 9 期 九甸 峡水利枢 纽工程 上游 围堰混凝 土 防 渗墙施工 露文 勇 ( 中国水利水电第三工程局有限公司) l 荽 丸龟峡水飘褪镟工程鼠堰混凝王睹渗 上游段施工皋 缶钝链劈法 穗 b施工 慕硪札他钝头设 计聚能爆破等施工枝恭嫱巍解决了柱漂钾 五、孤五地岳钻选娟难题； |毫 | | 鼍 谁 j | 丸自峡 捧飘 枢钮 l 堰 | 睹 渗 施 工| | =u | |一 i 誊 | | | I l | 1 工程概况 1 1 概 述 九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省临潭、卓尼两县交界 处的洮河中游九甸峡峡谷进口处，是以城乡供水及工业供 水、生态环境用水为主，兼有农业灌溉、发电、防洪、养 殖等综合功能 的大型水利枢纽工程。枢纽正常蓄水位 2 2 0 2 m，总库容 9 4 3亿 r n 3 ，电站装 机 容量 3 0 0 MW，为 等大 ( 2 )型水利水电工程。永久主要建筑物级别为 2 级 ，次要建筑物级别为 3级。多年平均流量 1 2 1 3 m3 s ， 年平均最小流量 6 9 i m3 s 。 九甸峡水利枢纽工程的上游 围堰 防渗，采用上部为 复合土工膜、下部连接混凝土防渗墙的结构型式。其 中 上游围堰下部塑性混凝土防渗墙轴线长 8 1 I m，墙顶高 程 2 1 0 2 O m ( 戗堤高程) ，防渗墙厚 0 8 m，底部伸入基 岩 1 O m，最大深度 5 9 m，防渗面积 2 8 6 7 m 。 在上游 围堰混凝土防渗墙顶部，浇筑高 0 6 m、宽 0 8 m的底座混凝土与上部复合土工膜连接，联合组成堰 体防渗结构体系。 1 2 地质概况 上游围堰混凝土防渗墙体要穿过不同地层。地层结 构 自上而下依次为：左岸上部表层为崩坡积块石碎石土， 组成物以呈棱角状的块石 、碎石为主，大小混杂，空隙 大，松散无胶 结；河床 深 槽 组 成 物分 两层 ( 厚 4 0 6 8 4 5 m) ，上部为块石砂 砾 卵石 ，厚 度 1 O 1 3 m，块 石 和漂 石 、砾石 、砂 、泥的含 量分别 为 5 、7 0 1 6 、2 O 8 4 、 4 0 00 ，渗透系数 K=8 0 1 5 0 m d ，允许承载力 尺 一O 2 8 0 3 2 MP a ；下层为砂砾卵石层 ，厚度约为 3 0 m，漂石 、卵砾 石、砂、泥的含量分别 为 3 o 、6 4 5 4 、2 9 4 6 、3 o ，渗 透系数K一5 0 1 0 0 m d ，允许承载力 R 一0 3 O 3 5 MP a ； 覆盖层以下为巨厚状灰岩，有 断层通过河床。 2 混凝土防渗墙施工 2 1 导向槽建造及平台施工 为保证导 向槽 的牢 固稳 定 ，在 围堰 戗堤 上 ，沿 防渗 墙轴线两侧各约 6 8 m，孔 口以下 深度 不小于 5 m 的范 围 内，对导墙下的土体进行分层碾压加密处理。 导 向槽 两侧 的导墙 为现 浇少 筋混 凝土 结构 ，混凝 土 强度为 1 5 MP a 。导 向槽高度 1 6 7 m，内宽 为 0 8 5 m， 单侧墙厚度 1 8 m。导墙结构及布置如图 1所示。 2 2 槽孑 L 划分 防渗墙轴线 长度为 8 1 1 m，共划 分了 2 9个槽段， I、期槽段基本槽长为 2 3 5 5 2 0 m。具体划分情况 如图 2 所示 。 2 3 防渗墙造孔泥浆 本工程施 工 泥 浆 使 用 钙 基 膨 润 土 ，采 用 两 台 J N一6 0 0型高速搅拌 机制 浆 ，新制 膨润 土泥浆 性能 见 表 1 。 地基与基础 工程 5 20 I 期 图 1 混凝 土防渗墙施 工平 台剖面 图 ( 单位 ：c m) 2 48 0 期 47 0 I 期 一 翌 I 期 I I 期 I 期 图 2 槽段划分 示意 图 ( 单位 ：c m) 表 1 新制膨润土泥浆性能指标表 密度 漏斗 含砂量 稳定性 胶体率 失水量 泥皮厚 l O min 黏度 p H值 静切力 ( g c m3 ) ( ) ( g c m 2 ) ( ) ( m l 3 0 m i n ) ( m m ) ( S ) ( N m z ) 1 2 1 8 2 2 5 O 0 3 9 6 3 O 3 7 9 2 O 3 由于地层 地质 条件 的复 杂性 和漏 失性 ，防渗 墙施 工 中为防止漏浆和塌孔，造孔泥浆一般用的混合浆液密度 达 1 3 O 1 4 0 g c m。 ，黏度为 3 0 4 0 s ，而 新制 的膨润 土 泥浆膨化后一般用于清孔换浆 。造孔产生的废浆 由排浆 沟经振动筛净化、回收后添加少量膨润土和碱面进行搅 拌可继续用于造孔 ，从 而减少 了施 工成本 。 2 4 成槽工艺 根据地层地质情况和漏浆较为严重的特点，采用冲 击钻机钻劈法进行防渗墙造孔施工。槽孔开孔前导 向槽 回填黏土，初始钻进时钻头不能有较大摆动，应轻打稳 冲 ，用十字钻头或 阶梯 钻头 钻进 主 孔至 终孔 ，经 自检主 孔孔形合格后用十字钻头劈打中间的副孔，再用抽筒排 渣。造孔时用膨润土和黏土的混合泥浆固壁，当泥浆淹 没钻头后方可连 续 冲击 ，副孔 劈完 后用 十字 钻压 孔 打残 余小墙 ，直至全部成槽 。一、二期防渗墙接头方式采用 套 打一 钻 ，钻机 采用 C Z一5 、C Z一 6型钻机 2 5 清孔换浆 采用抽筒进行清空换浆，清孔泥浆必须是合格 的新 制泥浆。期槽孔在清洗换浆结束前，用钢丝刷子洗刷 接头孔 ，到刷子基本不带泥屑，孔底淤泥不再增加为止。 2 6 混凝土浇筑 混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法浇筑 ，压球满管 法开浇。混凝土浇筑过程中要保证上升速度 ，减少浇筑 时间，防止混凝 土顶 面初凝 形 成硬 壳 ；定 时、定点 测量 槽孔 内混凝 土上 升 高度 和 记 录浇 人 槽 内 的混凝 土 方 量， 混凝土上升面接近应浇高程时，应缩短测量间隔时间， 增加测点，调整各导管的混凝土入仓量，使槽内混凝土 尽量成水平面，及时估算出尚缺方量，避免造成浪费。 混凝土控制性指标为：入孔时坍落度 2 O 2 3 c m，扩 散度 3 4 4 0 c m。施工中使用的混凝土配合比见表 2 。 表 2 新制膨润土泥浆性能指标表 水泥 砂 石 膨润土 缓凝高效减水剂 水 材料 ( k g ) ( k g ) ( k g ) ( k g ) ( k g ) ( k g ) 数量 3 0 0 7 5 O 1 2 2 4 2 4 1 4 1 1 7 5 3 防渗墙施工难点及其处理措施 3 1 优化钻头设计 地层地质情况为含孤 石 的砂( 漂)卵石 或块石地 层 ， 钻进难度相当大。块 ( 漂)卵石层中钻进极易发生偏斜， 钻头也容易损坏，发生崩块、卷刃及严重磨损，大大降 低钻头的使用寿命。 因此 ，通过认 真分 析 判断 孔 内地层 ，在 钻进 过程 中 适时地调整了底刃角度及摩擦面、耳朵大小等技术参数， 有效防止了孔斜情况。针对漂石、孤石地层硬度大的特 点 ，采取 了加 焊耐磨块 的方法 ，明显提 高了钻头 的强度 、 耐磨性和抗冲击韧性，大大延长了钻头的使用寿命。 3 2 爆破在施工的应用 由于本 工程覆 盖层 地层 条件 复 杂 ，施工 中 除在钻 头 顶端焊接特质 的耐磨块外，也采用 了聚能爆破处理。在 钻进主孔过程中，当遇到大块石、孤石、漂石或探头石 时，采用专门设计的聚能定 向爆破筒，进行泥浆下爆破， 将孔内孤石、漂石炸松动，以提高施工效率。施工中定 向爆破用药量 随孔深增 加而增 加 ，用药量 按 2 O k g 控 制 ， 6 9 _ 水利水电 施工 2 0 1 0 第2 期 t O ,x 1 1 9 期 该范围内药量对上部孑 L 壁及结构物不会造成破坏。 对探头石、槽底硬岩部分，使用爆破筒进行 聚能爆 破 。爆 破筒 为 内外 双层 筒 结构 ，两简 之 间用 黏 土 填 实 。 爆破筒外层 选用 1 5 2 0 mm 厚铁皮焊制而成 。 3 3 漏浆塌 孔处 理 在施工过 程 中，当发现 槽段 出现 漏浆 塌孔 时 ，立 即 提升钻具，而后加入黏土、锯末进行堵漏，再加泥浆至 施工高度后继续施工。已经发生塌孔事故的则首先将整 个槽段回填黏土，之后再用混凝土灌注塌方空洞，待混 凝土达到强度后再进行造孑 L 作业。 4 质量检查 4 1 开挖检查 为检查混凝土防渗墙各槽段是否 良好，在 2 7号槽段 与 2 6号 槽 段 之 间 进 行 了 开 挖 检 查 ，探 坑 长 5 0 m，宽 1 5 m，深 2 5 m，经检查墙体槽段 间混凝 土胶 结 良好 ，墙 体混凝土充填密实，有效墙厚符合设计标准。 4 2 墙体取芯 本工程 采用 普通 金刚 石单 管 法取 芯，取芯 直径 1 0 0 ram，取 芯钻孔 深度 2 8 m，取 出完 整 芯样 1 8 5 m。取 出的岩石与混 凝 土胶结 密实 ，无沉 渣 ，无 夹泥 及蜂 窝等 不 良现象 。证 明墙底 与基 岩之 间无 夹层 及缝 隙 ， 存在 渗水通道，防渗效果 良好。 5 结束语 ( 1 )在块石 、漂石及强漏 失地层 建造较深防渗墙 ，导 向槽的建造必须高度重视，避免由于地层原 冈造成导向 槽失稳 。在导 向槽 外侧 可 以浇 注钢筋 混凝 土 系梁 ，保 证 整个防渗墙的质量和工期。 ( 2 )在混凝土接头孔造 成过程中 ，由于孑 L 底介质不均 匀，强度差异大，极易造成偏斜 ，造孑 L 中应特别注意冲 击 速度 并经常测 量孔斜 ，如发现有偏斜 ，应立 即纠偏 。 ( 上接 第 6 4页) 的槽钢横梁，穿过古风化壳后，在古风化壳结束后再增 加另一段加强轨道 ，使古风化壳段爬罐轨道形成一个梁 式结构 ，以提高爬罐轨道的稳定性，保证后续施工时爬 罐经过古风化壳时的安全。在进行支护时钢结构连接均 采用螺栓连 接。针对 渗水 对进 出井施 工人 员 的影 响 ，改 装爬罐 自带 的施 工操 作平 台和爬 罐 罐笼 ，在 爬罐 操作 平 台上增加防水棚，利用防水布包裹爬罐罐笼，以利于施 工人员上下通行 。 ( 2 )由于工作面炮孔出水且水压较大，炮孔装药困 难，勉强装药后全断面起爆一次性炸除爆破效率极差且 钻孔 可操作 性极 差 ，因此 反导 井开挖 爆破 钻孑 L 采用 一 次性 钻 孔 、排水减压分批次爆破的方法进行，即每排炮造孔全 部完成后，先进行中心掏槽孔的爆破，然后根据掏槽孔 爆破效果和出水情况再进行崩落孔和周边孔爆破。在无 法进行正常装药的情况下，装药采用防水放炮管装药橡 胶塞 固定 ，以减 少渗 水压 力 的影 响。钻孑 L 深度 根据 工作 面出水情况确 定 ，尽量 缩小 钻爆 在爬 罐操 作平 台 占用 的 空间，再根据工作面空问大小设置一定的防水装置。实 践证明采用边排水边爆破的方法可减小装药孔水压，可 操作性较好，具体爆破示意图见图 1 。 图 1 导井开挖爆破 示意图 ( 3 )为了便于施工测量，在反导井顶拱渗水部位设置 截水槽，把顶拱渗水引至边墙排放，消除反导井中心水 帘 。截水槽采用 2 5 ram厚 的钢板 制作 ，采 用锚板 加锚杆 的方式固定，固定时以不妨碍爬罐运行为准。 ( 4 )由于井 内出水均从工作 面流 下，且水温较低 ( 1 4 ) ，施工人员完全处于水中作业，为尽量改善作业条 件和保护施工人员的健康，购买防水性能更好的雨衣、防 水镜及棉衣等劳保用具 ，同时减少施工人员在井内工作时 间 ，实行 “ 多频次 、短时间”钻爆 。钻 孔作业 由原来 每班 3 人增加到 9人，每 3 人一组。接轨人员由原来每班 3人， 7 0 增加到4人， 减少每班作业时间，增加工作循环次数。 5 结束语 宝泉电站引水上斜井反导井 的施工在遇到破碎岩石 渗水带 的情况下采用上 述施 工方法 ，解 决 了渗水压力 大 、 岩石破碎 、开挖 洞径 小 的反导 井开 挖施 工难 题 ，在 实践 过程中安全、顺利、准确地穿越了古风化壳渗水带，实 现了宝泉电站斜井导井的提前贯通，也为以后类似工程 问题提供 了可行 的施工方法 。