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摘 要:文章结合安阳县双泉水库除险加固工程中大坝防渗加固实践,介绍了塑性混凝土防渗墙施工工艺及质量控制要点。
关键词:塑性混凝土防渗墙 施工工艺 质量控制
中图分类号:TV543 文献标识码:Ａ 文章编号:1672-3791(2011)03(b)-0059-01
安阳县双泉水库始建于1958年,大坝为均质土坝,全长1750m,坝顶高程224.3m,最大坝高24.3m。由于大坝坝体与坝基接触处理不彻底,坝体填筑质量较差,筑坝时破坏风化岩层未清理到新鲜层面等种种原因,引起坝基渗漏通道,渗漏严重,坝主河槽段下游大面积沼泽化,大坝渗流状态不安全,因此需要对大坝进行防渗处理。
1 大坝防渗墙设计
河南省豫北水利勘测设计院在《安阳县双泉水库大坝安全论证分析评价》中指出,大坝坝基存在严重的渗漏问题,因此需要有针对性的采取防渗措施。经方案比较,采用塑性混凝土防渗墙浇筑的处理方案。
(1)工程设计。塑性混凝土防渗墙在上游坝坡坡脚布置(桩号0+150～0+680),进行塑性混凝土防渗墙施工。根据现状地形,防渗墙在纵断面上的高程以阶梯形式布置,分别为216.0m、212.0m、214.0m,墙底部深入到风化砂岩中1m,墙体厚度为0.5m。
(2)设计指标。塑性混凝土防渗墙28d弹性模量600～700MPa,抗压强度≥2.3MPa,渗透系数≤1×10-6cm/s,水泥强度等级不低于42.5,用量不小于80kg/m。
2 塑性混凝土防渗墙施工工艺及质量控制
2.1 防渗墙导墙施工
导墙设计为1.2m高的L形钢筋混凝土结构,混凝土强度等级采用C20,墙顶宽0.2m,两导墙间距为0.6m。施工时,保证导墙的纵向分段与地下连续墙的分段错开一定距离。
2.2 防渗墙施工
(1)槽段划分和定位。采用液压抓斗“三抓成槽法”施工方案,即每个槽孔均采用抓斗分3次直接抓取成槽,按照施工安排分为Ⅰ期、Ⅱ期进行成槽和混凝土浇筑施工。根据设计图纸要求和成槽设备CCH500液压抓斗的技术参数(最大张开宽度为2.5m),Ⅰ期、Ⅱ期槽段划分为6m并确定防渗墙的轴线,施工中根据地层及槽孔孔壁稳定性情况对槽段进行合理的调整,槽段之间采用接头管法套接。
(2)固壁泥浆制作。护壁泥浆由水、粘土及化学处理剂组成。水采用管理所井内饮用水,土料采用膨润土,泥浆的性能指标和配合比根据地层特性、造孔方法通过试验确定。对每次新拌制的泥浆每天做1次粘度、比重测试;孔内泥浆在混凝土浇筑之前做粘度、比重、含砂量3项指标的测试;浇筑置换出的泥浆经沉淀或其他净化方式处理后重复利用。
(3)槽孔开挖。本工程成槽施工采用设备CCH500液压抓斗抓挖,开挖顺序为:Ⅰ期槽孔,先抓两端,后抓中间;Ⅱ期槽孔,先抓中间,后抓两端。槽孔进入第三层风化砂岩层1m,(即伸入帷幕灌浆层1m,防渗墙与帷幕灌浆相结合)。造孔过程中浆面高程控制在槽口以下30cm～50cm,防止漏浆、塌孔,槽孔孔位中心允许偏差不大于3cm,抓取法孔斜率不大于0.4%,整个槽孔孔壁应当平整无探头石和波浪形小墙,一、二期槽孔接头套管孔的两孔位中心任一深度的偏差值不得大于墙厚的1/3,即17cm。基岩部分抓斗抓不动时,采用冲击钻或重冲砸破碎后进行抓挖。
(4)终孔及清孔。槽孔清孔换浆采用泵吸反循环法,在清除孔内废渣的同时及时向孔内补充新鲜泥浆;对于二序槽孔,在清孔换浆结束前或清孔过程中用钢丝刷钻头刷洗两侧槽段接头混凝土壁上的泥皮,至刷子钻头不带泥屑、孔底淤积不再增加为止。槽孔清孔换浆结束1h应达到如下标准:①孔底淤积厚度不大于10cm;②孔内泥浆的密度不大于1.3g/cm3,粘度不大于30s,含砂量不大于10%,如达不到上述指标,则需继续清孔,清孔换浆合格后才能进行下道工序施工。
(5)槽段连接。相邻两个槽段采用“接头管”法进行槽段连接,可以确保防渗墙接缝的质量。在一期槽孔验收合格后下设接头管,待槽内混凝土初凝后起拔,形成接头孔。根据现场实验和混凝土材料特性、浇筑上升速度的因素,确定准确的起拔管时间,拔管机机具采用2台液压拔管机。
(6)塑性混凝土浇筑。清孔合格后在4h内浇筑混凝土,混凝土统一在拌和系统拌制,采用泵送混凝土。混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法,导管内径为200mm,槽孔内使用导管的数量根据槽段长度进行设置,其导管的间距为2.0m,导管中心至槽孔端部或接头管壁面的距离为1.0m,当槽底高差大于25cm,导管应布置在最低处。导管的连接和密封必须可靠,并根据导管长度配置0.3m～0.1m的短管,以便调节使用。混凝土终浇高程应高于设计规定墙顶高程50cm。
配合比试验和现场抽样检验的混凝土性能指标满足下列要求:(1)每m3混凝土材料用量:安阳海皇牌普通42.5级水泥160kg、安阳水冶河砂836kg、铜冶碎石684kg、拌合饮用水280kg、龙山火电厂Ⅱ级F类120kg、安阳泽川膨润土120kg、安建3型早强减水剂8kg。(2)混凝土入槽坍落度18cm～22cm,并保持在15cm的时间不小于1h。(3)初凝时间不小于6h,终凝时间不大于24h。
开浇前,导管内置入可浮起的隔离塞球。开浇时,先注入水泥砂浆,随即浇筑足够的混凝土,挤出塞球并埋住导管底端。浇筑过程中:导管埋入混凝土的深度不得小于1m,不宜大于6m;混凝土面应均匀上升,上升速度不得小于2m/h,各处高差应控制在0.5m以内;混凝土浇筑时,应连续进行,若因故中断,中断时间不得超过40min;做好槽口防护,避免混凝土由导管外撒落在槽孔内;防止入导管的混凝土将空气压入导管内。
3 效果分析
效果检验主要采用了开挖检查,取样试验及超声波检测等手段,检验结果如下:(1)超声波检查结果。超声试验共6根埋管,分为2组,每组分别进行了2对评测和1对斜测试验,从试验得到数据看,第一组波速未有明显异常,第二组在1号孔和2号孔对测深度为8m,斜测为8.2m范围内,声波值出现偏小。(2)开挖检查。结合超声法检测检测结果,对怀疑有缺陷的区域进行了开挖检查,从选取的两个区域开挖检查情况看,在桩号0+316～0+319段,墙体有局部不密实现象,在桩号0+395段附近,墙体未有明显的夹泥、分缝现象,成墙质量也较好。(3)注水试验。注水试验法共进行三孔,渗透系数分别为9.38×10-7cm/s、7.29×10-7cm/s、7.81×10-7cm/s,均满足设计要求。
4 结语
塑性砼防渗墙施工技术,具有适应性广、适应强、安全可靠和施工条件要求低的特点,目前已广泛应用于坝堤的防渗处理,实践中施工单位要精心施工,监理单位运用适当的质量控制手段,可取得满意的防渗效果。
关键词:塑性混凝土防渗墙 施工工艺 质量控制
中图分类号:TV543 文献标识码:Ａ 文章编号:1672-3791(2011)03(b)-0059-01
安阳县双泉水库始建于1958年,大坝为均质土坝,全长1750m,坝顶高程224.3m,最大坝高24.3m。由于大坝坝体与坝基接触处理不彻底,坝体填筑质量较差,筑坝时破坏风化岩层未清理到新鲜层面等种种原因,引起坝基渗漏通道,渗漏严重,坝主河槽段下游大面积沼泽化,大坝渗流状态不安全,因此需要对大坝进行防渗处理。
1 大坝防渗墙设计
河南省豫北水利勘测设计院在《安阳县双泉水库大坝安全论证分析评价》中指出,大坝坝基存在严重的渗漏问题,因此需要有针对性的采取防渗措施。经方案比较,采用塑性混凝土防渗墙浇筑的处理方案。
(1)工程设计。塑性混凝土防渗墙在上游坝坡坡脚布置(桩号0+150～0+680),进行塑性混凝土防渗墙施工。根据现状地形,防渗墙在纵断面上的高程以阶梯形式布置,分别为216.0m、212.0m、214.0m,墙底部深入到风化砂岩中1m,墙体厚度为0.5m。
(2)设计指标。塑性混凝土防渗墙28d弹性模量600～700MPa,抗压强度≥2.3MPa,渗透系数≤1×10-6cm/s,水泥强度等级不低于42.5,用量不小于80kg/m。
2 塑性混凝土防渗墙施工工艺及质量控制
2.1 防渗墙导墙施工
导墙设计为1.2m高的L形钢筋混凝土结构,混凝土强度等级采用C20,墙顶宽0.2m,两导墙间距为0.6m。施工时,保证导墙的纵向分段与地下连续墙的分段错开一定距离。
2.2 防渗墙施工
(1)槽段划分和定位。采用液压抓斗“三抓成槽法”施工方案,即每个槽孔均采用抓斗分3次直接抓取成槽,按照施工安排分为Ⅰ期、Ⅱ期进行成槽和混凝土浇筑施工。根据设计图纸要求和成槽设备CCH500液压抓斗的技术参数(最大张开宽度为2.5m),Ⅰ期、Ⅱ期槽段划分为6m并确定防渗墙的轴线,施工中根据地层及槽孔孔壁稳定性情况对槽段进行合理的调整,槽段之间采用接头管法套接。
(2)固壁泥浆制作。护壁泥浆由水、粘土及化学处理剂组成。水采用管理所井内饮用水,土料采用膨润土,泥浆的性能指标和配合比根据地层特性、造孔方法通过试验确定。对每次新拌制的泥浆每天做1次粘度、比重测试;孔内泥浆在混凝土浇筑之前做粘度、比重、含砂量3项指标的测试;浇筑置换出的泥浆经沉淀或其他净化方式处理后重复利用。
(3)槽孔开挖。本工程成槽施工采用设备CCH500液压抓斗抓挖,开挖顺序为:Ⅰ期槽孔,先抓两端,后抓中间;Ⅱ期槽孔,先抓中间,后抓两端。槽孔进入第三层风化砂岩层1m,(即伸入帷幕灌浆层1m,防渗墙与帷幕灌浆相结合)。造孔过程中浆面高程控制在槽口以下30cm～50cm,防止漏浆、塌孔,槽孔孔位中心允许偏差不大于3cm,抓取法孔斜率不大于0.4%,整个槽孔孔壁应当平整无探头石和波浪形小墙,一、二期槽孔接头套管孔的两孔位中心任一深度的偏差值不得大于墙厚的1/3,即17cm。基岩部分抓斗抓不动时,采用冲击钻或重冲砸破碎后进行抓挖。
(4)终孔及清孔。槽孔清孔换浆采用泵吸反循环法,在清除孔内废渣的同时及时向孔内补充新鲜泥浆;对于二序槽孔,在清孔换浆结束前或清孔过程中用钢丝刷钻头刷洗两侧槽段接头混凝土壁上的泥皮,至刷子钻头不带泥屑、孔底淤积不再增加为止。槽孔清孔换浆结束1h应达到如下标准:①孔底淤积厚度不大于10cm;②孔内泥浆的密度不大于1.3g/cm3,粘度不大于30s,含砂量不大于10%,如达不到上述指标,则需继续清孔,清孔换浆合格后才能进行下道工序施工。
(5)槽段连接。相邻两个槽段采用“接头管”法进行槽段连接,可以确保防渗墙接缝的质量。在一期槽孔验收合格后下设接头管,待槽内混凝土初凝后起拔,形成接头孔。根据现场实验和混凝土材料特性、浇筑上升速度的因素,确定准确的起拔管时间,拔管机机具采用2台液压拔管机。
(6)塑性混凝土浇筑。清孔合格后在4h内浇筑混凝土,混凝土统一在拌和系统拌制,采用泵送混凝土。混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法,导管内径为200mm,槽孔内使用导管的数量根据槽段长度进行设置,其导管的间距为2.0m,导管中心至槽孔端部或接头管壁面的距离为1.0m,当槽底高差大于25cm,导管应布置在最低处。导管的连接和密封必须可靠,并根据导管长度配置0.3m～0.1m的短管,以便调节使用。混凝土终浇高程应高于设计规定墙顶高程50cm。
配合比试验和现场抽样检验的混凝土性能指标满足下列要求:(1)每m3混凝土材料用量:安阳海皇牌普通42.5级水泥160kg、安阳水冶河砂836kg、铜冶碎石684kg、拌合饮用水280kg、龙山火电厂Ⅱ级F类120kg、安阳泽川膨润土120kg、安建3型早强减水剂8kg。(2)混凝土入槽坍落度18cm～22cm,并保持在15cm的时间不小于1h。(3)初凝时间不小于6h,终凝时间不大于24h。
开浇前,导管内置入可浮起的隔离塞球。开浇时,先注入水泥砂浆,随即浇筑足够的混凝土,挤出塞球并埋住导管底端。浇筑过程中:导管埋入混凝土的深度不得小于1m,不宜大于6m;混凝土面应均匀上升,上升速度不得小于2m/h,各处高差应控制在0.5m以内;混凝土浇筑时,应连续进行,若因故中断,中断时间不得超过40min;做好槽口防护,避免混凝土由导管外撒落在槽孔内;防止入导管的混凝土将空气压入导管内。
3 效果分析
效果检验主要采用了开挖检查,取样试验及超声波检测等手段,检验结果如下:(1)超声波检查结果。超声试验共6根埋管,分为2组,每组分别进行了2对评测和1对斜测试验,从试验得到数据看,第一组波速未有明显异常,第二组在1号孔和2号孔对测深度为8m,斜测为8.2m范围内,声波值出现偏小。(2)开挖检查。结合超声法检测检测结果,对怀疑有缺陷的区域进行了开挖检查,从选取的两个区域开挖检查情况看,在桩号0+316～0+319段,墙体有局部不密实现象,在桩号0+395段附近,墙体未有明显的夹泥、分缝现象,成墙质量也较好。(3)注水试验。注水试验法共进行三孔,渗透系数分别为9.38×10-7cm/s、7.29×10-7cm/s、7.81×10-7cm/s,均满足设计要求。
4 结语
塑性砼防渗墙施工技术,具有适应性广、适应强、安全可靠和施工条件要求低的特点,目前已广泛应用于坝堤的防渗处理,实践中施工单位要精心施工,监理单位运用适当的质量控制手段,可取得满意的防渗效果。