官地水电站左岸下游河道整治水下防冲墙施工

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  [摘要]官地水电站左岸下游河道整治工程防冲墙施工条件差、工期紧,防冲墙处于回填石碴和水下混凝土施工之间,施工的成败决定着官地水电站左岸低线拌合系统和右岸引水发电系统的尾水的正常安全运行。
  [关键词]官地水电站 水下 防冲墙
  [中图分类号] TV7 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-10-230-3
  1概述
  1.1工程概况
  官地水电站左岸下游河道整治工程护岸采用混凝土结构形式,水下部分为混凝土防冲墙,上部为混凝土护坡及衡重式挡墙施工。河道整治工程全长共计372.27m,桩号为坝0+544.05~坝0+ 916.331。主要工程项目包括:防冲墙施工平台填筑、防冲墙施工、混凝土护坡及衡重式挡墙基础开挖、锚筋桩打安、钢筋制安及混凝土浇筑、锚索施工、挡墙部位土石方回填及排水孔施工等。
  1.2水文
  官地电站施工分期洪水成果见表1。
  2施工重点、难点
  (1)河道整治关系到左岸低线拌合系统的施工及运行,要求必须在计划工期内完成。
  (2)根据水文资料显示,官地水电站12月~翌年4月为枯水期,1~3月为最枯期,河道整治工程必须在枯水期进行施工,尤其是混凝土防冲墙必须于2009年3月底以前施工完工,工期紧、任务重。
  (3)由于右岸尾水洞施工围堰填筑,造成水位壅高5m左右,增大了防冲墙施工平台填筑难度,同时也造成混凝土防冲墙高度增加,施工难度加大。
  (4)防冲墙施工技术要求较高,防冲墙范围内施工平台填筑石渣料必须满足要求,不能夹杂大块石,否则钻机钻孔困难。
  (5)本工程施工场地狭窄,填筑、开挖、混凝土浇筑、防冲墙施工同步进行,施工干扰普遍,又与拌合楼施工上下交叉作业,组织施工较为困难。
  3混凝土防冲墙施工
  3.1防冲墙施工平台设计及施工
  根据水文资料及现场水位壅高情况,防冲墙平台顶部高程初步确定为EL.1212.5m,同时保证平台部位在水面2m以上。外侧平台宽度为6 m,内侧宽度根据地形情况确定,整个平台宽度要求不小12m,平台填筑工程量约为6.92万m3。防冲墙施工平台填筑料源采用2#渣场石渣和大坝开挖料,防冲墙施工范围内填筑碎石料施工中外侧采用大块石护坡,以减少填筑石渣的流失。碎石料技术参数根据实际情况确定。填筑过程中用反铲将防冲墙轴线范围1.5~2m原河床中漂石挖除,以便后期防冲墙钻孔施工。
  由于施工工期紧,填筑量大,施工安排(坝)0+810.42~(坝)0+916.33段、(坝)0+702.02~(坝)0+810.42段、(坝)0+564.05~(坝)0+702.02段同时进行填筑,石渣运输利用自卸车,从大坝基坑或2#渣场拉运,全断面进行填筑,露出水面以上部位采用分层填筑碾压。
  3.2防冲墙导向槽设计及施工
  考虑到现场施工条件、防冲墙施工深度、施工工艺及单槽孔施工周期等多方面因素,采用现浇钢筋混凝土导墙,深度为1.50m,上口1.2m、下口1.2m;导向槽净宽1.1 m,混凝土标号采用C20。防冲墙施工导墙形成后铺设方木和导轨。倒渣平台设计宽3.1m,沿防渗墙轴线方向铺设15cm厚C15混凝土,垂直轴线方向坡度i=1:0.05,以免废水回流至槽孔内。防冲墙施工导墙混凝土采用现浇方式,采用散装钢模板拼装,拌合楼打料,搅拌罐运输等手段。导墙及施工平台结构具體见图1。
  3.3防冲墙施工工艺流程
  3.3.1施工工艺流程
  防冲墙槽孔分两期施工,先施工Ⅰ期槽孔,后施工Ⅱ期槽孔。施工中首先采用“钻凿法”钻进主孔,以确定基岩面高程以及为副孔、终孔提供依据,而后采用“钻劈法”钻进副孔。成槽后采用冲击钻先对槽孔底部小墙、牙子进行彻底清理,采用“抽桶法”对槽孔进行彻底清孔换浆,对于Ⅱ期槽孔清孔换浆前先用钻头刷子对Ⅰ期槽孔接头混凝土进行洗刷,以钻头刷子不带泥屑、孔底淤积不再增加为清孔结束标准。清孔结束后,各项指标均满足设计要求后进行钢筋制安,在槽孔验收合格后4个小时内采用“泥浆下直升导管”法浇筑混凝土。防冲墙施工工艺流程图见图2。
  3.3.2槽段划分
  根据槽孔深度、预测成槽周期、导管布置和浇筑能力等,在保证槽孔稳定的前提下,Ⅰ、Ⅱ期槽基本槽深暂定为6.8m和7.2m,共划分53个槽孔:其中槽深为7.2m的槽段42个,槽深为6.8m的槽段10个,槽深为6.88m的槽段1个,在施工中可根据实际情况适当调整,以减少接头,加快施工进度。防冲墙槽段划分示意图见图3。
  4施工方法及措施
  4.1成槽施工
  4.1.1成槽工序
  施工准备→主孔钻进→副孔钻进→副孔劈打小墙→修孔壁→槽孔孔形验收
  4.1.2造孔成槽
  防冲墙成槽采用“钻劈法”,即主孔钻凿,副孔劈打成槽。该工艺的优点是:冲击钻机对地层适应能力强,钻孔垂直精度高,钻凿基岩能力强的优点;能够确保工程顺利稳妥地开展,保证防冲墙的施工质量,满足进度要求。
  “钻劈法”进行成槽施工,采用CZ-30型冲击钻机钻凿主孔,然后采用劈打法施工副孔。在成槽过程中如遇含有大块孤石、漂石地层、钻进困难或发生较大偏斜时,可采用“槽内钻孔爆破或聚能爆破”的方法进行处理,然后继续钻进至结束。副孔基岩部分采用“平打法”法施工工艺。每个副孔分三序逐级加密冲砸,层厚一般为30~50cm,每层多个冲砸点逐级加密,以确保孔底小墙被完全清除。
  防冲墙的轴线,依据设计通知设置基准点加以控制。孔位偏差不大于3cm;孔斜率不大于0.4%;遇有含孤石或基岩面倾斜度较大等特殊情况时,其孔斜率应控制在0.6%以内。Ⅰ、Ⅱ期槽孔的接头孔的两次孔位中心在任意深度的偏差值,不大于设计墙厚的1/3。在造孔过程中,应全程进行孔斜控制。造孔孔斜采用“重锤法”进行测量,造孔过程中应加强孔斜测量频次;出现偏斜,及时采用回填块石、定向爆破等方法纠偏,终孔验收时应测量孔斜。   4.1.3入岩深度的确定
  槽孔终孔深度应以地质勘探资料为基础,由监理与现场工程师结合槽孔造孔现场取样综合判断后确定。当孔深接近预计基岩面时,每50cm取样一次,基岩岩样按顺序、深度、位置编号,填好标签、装袋;由监理、设计、业主和施工单位有关人员根据所取岩芯参数确定最终深度。防冲墙嵌入基岩深度按不小于1.0m控制,由设计、监理和施工三方工程师共同进行终孔验收。当强、弱风化层缺失,直接入微风化层的深度根据设计要求及监理指示进行控制,副孔深度根据确定的两侧主孔深度钻取岩样确定。
  4.1.4终孔验收
  终孔验收项目有孔位、孔深、孔宽、孔斜、入岩深度。采用重锤进行孔斜测量。槽孔宽度不小于100cm,孔深满足入岩不小于1.0m的要求,孔斜满足规范及设计要求。
  4.1.5清孔换浆
  (1)清孔方法及结束标准
  因槽孔深度较浅,清孔采用“抽桶法”。“抽桶法”是用抽桶直接捞取孔底钻渣,同时向槽孔内补充新鲜浆液,此项工艺贯穿整个造孔过程。造孔验收合格后,直接用抽桶清孔。新鲜浆液与槽底浆液的置换量至少为该槽孔方量的1/3。清孔时由孔底高处一端向孔底低处一端移动,边移边抽,直至排浆管排出的浆液不含砂或含少量砂。
  清孔结束标准为:槽孔清孔换浆结束后1h,槽孔淤积厚度≤10cm,如使用膨润土泥浆,槽内泥浆密度<1.15g/cm3,马氏漏斗粘度32s~50s,含砂量不大于6%;如使用粘土泥浆,槽内泥浆密度<1.30g/cm3,500/700ml漏斗粘度不大于30s,含砂量不大于10%,泥浆取样位置距孔底0.5m~1.0m。
  (2)Ⅰ期槽接头刷洗
  Ⅱ期槽孔清孔换浆结束前,应对Ⅰ期槽孔接头孔分段刷洗,接头孔的刷洗采用具有一定重量的圆形钢丝刷子,通过调整钢丝绳位置的方法使钻头刷子对接头孔孔壁进行施压,在此过程中,利用钻机带动刷子不断的由孔底至孔口进行往返运动,从而达到对孔壁进行清洗的目的。结束的标准是刷子钻头基本不带泥屑,并且孔底淤积不再增加。清孔验收合格,由现场监理工程师签发清孔验收合格证后,方可转入下一道工序施工。
  4.2墙体混凝土施工
  4.2.1钢筋加工及制安
  (1)钢筋加工
  防冲墙钢筋均按照设计图纸在加工场地统一进行加工,一期槽段的钢筋加工时水平方向的钢筋要比槽段长度短1m,竖向钢筋根据设计图纸钢筋间距减少1m的钢筋量,二期槽段的钢筋按照槽段长度加工。钢筋加工完成后运至现场按照设计图纸绑扎、焊接成型。
  (2)钢筋安装
  钢筋安装采用吊车,钢筋下设时要安全、平稳,安排专人指挥,遇到阻力时不得强行下放,以免变形、偏离设计图纸钢筋位置,影响下设精度。
  4.2.2混凝土浇筑
  (1)混凝土浇筑导管和下设
  混凝土浇筑采用“泥浆下直升导管法”,导管的管径选择φ250mm,导管间采用丝扣连接,导管使用前做调直检查、压水试验、圆度检验、磨损度检验和焊接检验。检验合格的导管标明醒目标识,不合格的导管不予使用;导管在孔口的支撑架采用型钢制作,其承载力必须大于混凝土充满导管时总重量的2.5倍以上。
  导管下设严格按设计要求进行,每个槽孔布设2~3根导管,导管安装应满足如下要求:一期槽端距离导管不大于1.5m,二期槽端不大于1.0m,導管之间间距不大于4.0m,当孔底高差大于25cm时,导管中心置放在该导管控制范围内的最深处,导管用冲击钻或吊车起拔、下设。
  (2)混凝土开浇及入仓
  混凝土拌制按照设计配合比拌制。水平运输采用搅拌车运输,混凝土泵输送至槽孔口储料槽内,再分流到各溜槽进入导管,混凝土开浇时采用“压球法”开浇,每个导管均下入隔离塞球。浇筑混凝土时,孔口设置盖板,防止混凝土散落槽孔内,槽孔底部高低不平时,从低处浇起。开始浇筑混凝土前,先在导管内注入适量的水泥砂浆,并准备好足够数量的混凝土,以使隔离的球塞被挤出后,能将导管底端埋入混凝土内。浇筑过程中导管埋入混凝土内的深度保持在1~6m之间,以免泥浆混入导管内,槽孔内混凝土面应均匀上升,其高差控制在0.5m以内。每30min测量一次混凝土面,每2h测定一次导管内混凝土面,在开盘后和收盘前要适当增加测量次数,流动性差或离析的混凝土严禁进入槽孔内。混凝土必须连续浇筑,槽孔内混凝土上升速度不小于2m/h,并连续上升至墙顶有效高程顶面以上0.5m。
  混凝土浇筑过程中禁止流动性不满足要求、严重离析及含超径大卵石的混凝土进入导管。混凝土的拌制和运输能力应满足混凝土面上升速度的要求,并留有余地,避免由于浇筑速度过慢,使混凝土丧失流动性;确保混凝土浇筑连续进行,避免长时间中断浇筑。导管内径应上下一致,向导管内浇入混凝土时速度不能太快,以防止压入过多空气造成堵管;采用阻力小的导管接头形式,减小导管接头的直径和数量;浇筑过程中勤活动、勤起拔、拆卸导管。发生埋管时,暂停浇筑或降低浇筑速度,避免继续增加导管埋深;同时改换吊车或以千斤顶配合等措施增加起拔力;必要时可在导管口上垫厚木板,用钻头往下轻击导管,从反方向活动导管;上述处理方法无效,应尽快在其旁重新下一根备用导管重新开浇。
  浇筑混凝土时,如发生质量问题,立即停止施工,除按规定进行处理外,将处理措施和补救方案报送监理人批准,按监理人批准的处理意见执行。
  4.3墙段连接
  防冲墙施工一期槽段混凝土与二期槽段混凝土利用“套打一钻”法进行连接。在施工技术方面可满足规范规定的搭接厚度要求;在施工进度方面,钻凿混凝土接头功效远远大于原始地层钻凿功效,不会影响工期。
  在混凝土终凝前,将钻机对准原孔位,采用泥浆或清水钻凿,开始钻凿时间以孔口混凝土无垮塌情况为原则确定,在钻凿过程中采用“重锤法”进行孔斜测量。“套打一钻法”施工程序见下图。这种接头方式最终是在一、二期墙段间形成一条半圆形的接缝。这种方法的优点是工艺简单,不需专门的设备,形成的接缝可靠。“套打一钻”法连接成墙施工工序见图4。
  4.4特殊技术及预防措施
  4.4.1漏浆和塌孔
  汛期塌方处理时,抛填了大量的大块石、铅丝笼、钢筋笼,防冲墙施工区域内可能存在大块石、铅丝笼、钢筋笼,可能出现架空严重的情况,这不利于成槽过程中的孔壁稳定。成槽过程中,首先应使用优质膨润土泥浆护壁,当泥浆漏失严重或塌孔时,适当加大泥浆比重,并向槽内加入粘土,然后利用钻头或重凿冲击挤密地层,每挤密一层后,再正常钻进。如此循环,直至穿过漏失地层。
  4.4.2孤石处理
  冲击钻进行造孔施工中,遇孤石严重制约钻进工效时,应采取适当处理措施:用冲击钻挂重锤冲击破碎或聚能爆破,当采取孔内爆破措施时,首先应征得监理人同意,并根据孔深及孤大小考虑装药量和爆破方案,以免造成槽孔坍塌。
  4.4.3孔斜控制
  冲击钻钻进,应随时进行孔斜测量,发现孔斜后,首先采取轻打勤放措施,用钻头自重修正偏斜孔壁;或在偏斜部位预填石块,轻打纠偏,如遇探头石,则可采用表面聚能爆破的方法消除。
  4.4.4钢筋上浮
  当有时浇筑工序控制不当时,会发生钢筋上浮的现象。发生这种情况时,可采用控制混凝土浇筑速度、控制浇筑导管埋深等方法进行解决。
  5防冲墙施工质量保证措施
  (1)编制详细的施工作业指导书,施工严格按照指导书进行。
  (2)施工作业层施工操作程序化、标准化、规范化,贯穿工前有交底,工中有检查,工后有验收。
  (3)施工过程中槽孔终孔严格控制孔深、孔斜与槽宽,终孔芯样与槽孔嵌入基岩深度;保证一、二期槽孔间接头的套接厚度。
  (4)浇筑槽段严格按照设计要求的孔内泥浆性能指标、孔底淤积厚度、接头孔壁刷洗长度控制清孔质量。
  (5)混凝土浇筑过程中控制导管间距与浇筑混凝土面的上升速度和导管埋深。
  (6)加强混凝土原材料检验力度,做好混凝土现场取样的物力力学性能检验以及墙体质量检查。
  (7)经常进行技术交底工作,落实施工方案。
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