施工组织设计.doc

黄岗铁矿III矿区尾矿坝混凝土防渗墙施工组织设计北京力齐高特基础工程技术有限公司二OO六年十一月二十八日目 录一、前言二、地质条件1、工程地质条件2、水文地质条件三、设计与施工方案规划说明1、墙体厚度2、墙体材料3、施工平台高度4、防渗墙轴线长度5、墙体深度6、防渗墙工程量7、防渗墙施工方案8、其他四、施工总布置及临建工程1、施工总布置2、临建工程五、防渗墙成槽施工1、防渗墙施工工艺流程2、槽孔划分3、槽孔开挖4、槽孔开挖质量控制及检测5、墙段连接方法六、固壁泥浆及清孔换浆1、 固壁泥浆2、 泥浆的拌制3、 泥浆的循环使用于回收处理4、 清孔换浆七、混凝土工程1、 墙体材料设计指标2、 混凝土原材料3、 混凝土配合比4、 混凝土拌制5、 混凝土运输6、 混凝土浇筑八、质量控制与检查7、 质量保证体系及措施（略）2、施工质量检查项目及内容3、混凝土物理力学性能质量检查4、墙体质量检查九、主要施工设备十、施工进度计划黄岗铁矿III矿区尾矿坝混凝土防渗墙施工组织设计一、 前言内蒙古自治区黄岗矿业有限责任公司为加速矿山开拓步伐，在III矿区拟建包括中央混合井、井塔及厂房、选矿厂、尾矿库等采选工程。其中尾矿库工程主要建筑物包括截渗帷幕拦水坝和截洪沟等。在拦水坝轴线处覆盖层深厚（最大达60.3m），其主要地层为砂质粉土、角砾、粉细砂、含砾石粉质粘土、中细砂。地层渗透性较强，砂质粉土K=0.230.83m/d，粉细砂K=0.741.2m/d。覆盖层下基岩为安山岩，强风化带节理裂隙发育，坚固性较差。根据勘察结果，勘察单位建议对拦水坝基采取地下连续墙或其他地基处理方法（如旋喷桩、排桩等）进行截渗处理。由于覆盖层深厚，旋喷桩、排桩的处理方式达不到K110-7cm/s的标准，采用地下连续墙（以下称混凝土防渗墙）的方案是合适的。二、 地质条件1、工程地质条件：尾矿库范围内主要地层分述如下：砂质粉土：由风积形成。灰黑色，较松散、均匀、稍湿。植物根系发育，偶含角砾、碎石，夹含薄层粉砂。厚度0.62.05m，一般厚度1.5m左右，渗透系数0.230.83米/日。角砾：灰色、灰黑色，不均匀较均匀，稍密中密，稍湿，粒径大于2mm20mm的骨架颗粒占总含量的85%以上，角砾呈棱角状碎块，冲积或坡洪积形成，砾块以安山岩为主，磨圆极差，钻孔揭露在场地内分布不均，多呈透镜状分布，厚度2.06.8m不等。粉细砂、细砂：灰黄色、黄色、灰白色，较松散、均匀、稍密中密、稍湿湿，河流冲积或风积形成，粒径大于0.075mm的颗粒占总含量的85%以上,级配较差，夹有少量碎石、角砾或极少量粉土颗粒，碎石、角砾成分以安山岩为主，揭露厚度1.2037.60m。渗水试验计算渗透系数为0.741.20米/日。碎石：灰黑色、灰色，分选较差，呈棱角状，为不均匀碎块状，稍密中密、稍湿湿，粒径大于20mm的颗粒占总含量的70%以上，颗粒级配差，最大粒径80mm。主要为基岩强风化破碎，坡积或坡洪积形成的块石与粉细砂、粉土混合而成。碎石含量大于50%，厚度1.0013.90m，场地内分布厚度不均匀。含砾石粉质粘土：灰黑色、灰色，硬塑，无均质感，能搓成比粘土条粗的短土条，可感觉有砂粒存在，干后较坚硬，碎石、角砾、砾砂等含量占45%左右，层厚1.406.00m，坡洪积形成。中细砂：棕色，结构松散。以中细砂为主，含少量角砾及碎石。碎石直径3-5cm；角砾及碎石成分为安山岩。砂的成分以石英为主，长石少量。该层为一套风积坡积物，粗细混杂，无分选，透水性较好。稍湿、松散。安山岩：灰黑色，斑状结构，块状构造，致密强风化带岩芯多呈碎块状，短柱状，坚固性较差，节理裂隙发育，每米最多可见19条裂隙，大部分裂面属剪切，挤压、力学性质、平直、闭合，张开宽度甚小，部分裂有粉土，细粉砂充填，主要裂隙面与岩芯轴夹角30；40；10；20；15；35。安山岩：灰黑色，斑状结构，块状构造，致密，中风化带岩芯较完整，一般为10-20cm柱状，余者达30cm。岩芯坚固性一般，锤击易断裂。节理裂隙发育，每米可见9条裂隙，裂面多平直，闭合，多压扭性，剪切性质。延伸较远。裂隙中充填较少，褐铁染现象极发育。主要裂隙面与岩心轴夹角分别为：15；20；45；30；60；50。2、水文地质条件地下水主要为第四系孔隙潜水，埋藏较深，在地表以下15m左右，含水层厚度较厚且不均匀，粉细砂、细砂层中含水稍好，但含水量较小，其他角砾、砂质粉土、粉质砂土细颗粒成分较多，几乎为不含水层。水质分析结果，地下水质良好，为HCO3-Ca型水，PH值9.5，As含量为0.05mg/l。水、土的腐蚀性指标均低于规范规定腐蚀性评价的界限值，对钢筋、混凝土不具腐蚀性。基岩风化带深度一般为2.05.0m，裂隙含水微弱。三、 设计与施工方案规划说明1、 墙体厚度考虑到尾矿坝最终与坝顶标高是1650m，地下水位标高为1595m，墙体承受最大水头不超过55m，所以初步确定墙体厚度为0.8m，其所承受的水力坡降最大为68.8，而墙体极限水力坡降大于300，是十分安全的。2、 墙体材料国内外不少混凝土防渗墙均采用塑性混凝土作为墙体材料，如三峡二期围堰混凝土防渗墙，承受水头近90m，采用的就是这种材料，根据实际运行效果来看，也是十分理想的。该种材料强度与弹模均较低，能适应较大的土水压力而不开裂，而同时其抗渗性能良好，可达到110-7cm/s的要求。根据国内有关工程的经验，可初步确定塑性混凝土物理力学性能指标是： 抗渗强度：R28=45Mpa 弹性模量：E28=15002000Mpa抗渗标号：W8（其相应的渗透系数为2.6110-9cm/s）3、 施工平台高度为减少挖填方工程量，防渗墙施工在四个平台上进行。它们的高程分别为1615m、1610m、1615m、1620m。4、 防渗墙轴线长度根据地质勘探结果，防渗墙轴线长度370m，即从勘探孔bk11# bk21#。bk21#孔以左的左坝肩和bk11#以右的右坝肩第四系覆盖层厚度一般不超过10m，可采用明挖明浇的方法构筑防渗体系，可大幅度降低工程造价。在勘探孔bk23#周边约50m长地段第四系覆盖层厚度较深，但因下伏较厚的粉质粘土，其渗透性较弱，可考虑采用其他方案处理。5、 墙体深度勘察报告称，第四系覆盖层底部为安山岩，进入中等风化带一定深度后，岩石致密，裂隙不发育，渗透性能差。因此本方案初步确定防渗墙墙体穿透安山岩即可，嵌岩深度15m，平均为2.8m，下部不再布置灌浆帷幕，从而简化施工程序。按此方案，墙体最大深度61m，平均深度38m。防渗墙纵剖图见附图。6、 防渗墙工程量按上述墙体轴线长度和墙体深度计算，防渗墙成槽总工程量为14060m2，其中：覆盖层工程量为13024 m2，岩石工程量为1036 m2。混凝土浇筑方量为110810 m3（扩孔系数为1.05）。7、 防渗墙施工方案我国目前防渗墙成槽施工方法有“钻劈法”、“钻抓法”、“抓取法”、“铣削法”等四种，根据地质条件和工期要求，除“抓取法”外，其余三种方法均可用于本工程。但经认真比选后，我公司推荐采用使用铣槽机的“铣削法”， 该施工方法的优点是：1 对地层适应性强，铣槽机既可铣削第四系覆盖层，也可铣削强风化安山岩。2 成槽精度高，孔斜率1/300，墙体平滑顺直。3 施工效率高，在本工程地质条件下，工效可达到150m2/d。4 用电负荷小，总负荷（含混凝土拌和站）为500kv.A。5 用水量最少，废浆排放量最低，对环境污染小。6 全部采用优质膨润土泥浆固壁，可确保清孔换浆和水下混凝土浇筑的质量。8、 其他为使本设计及施工方案更为合理可靠，我公司如中标后，拟在以下几个方面做深入的工作。1 根据尾矿坝的运行情况，对墙体受力情况进行有限元分析，以最终确定其墙体性能指标。2 根据墙体性能指标，设计塑性混凝土配合比并进行室内试验，以确定施工配合比。3 对强、中风化花岗岩补充勘探和试验，定量确定其透水性能，以确定墙体嵌岩深度和墙下帷幕灌浆的必要性。四、 施工总布置及临建工程1、 施工总布置 施工平台：沿墙轴线建造四个防渗墙施工平台。施工平台宽度一般为16m，墙轴线上游为宽10m的液压铣工作平台，墙轴线下游为宽5m的交通道路。 在1610m平台中部，在液压铣工作平台上游侧布置制浆站，占地1540m2。 在1610m平台中部，交通道路下游侧布置泥浆净化站和混凝土拌和站，占地分别为1212m2和1540m2。4 变压器：500kv.A变压器安装在1610m平台中部。2、 临建工程1 防渗墙导墙及施工平台导墙采用“L”形钢筋混凝土，液压铣施工平台为厚30cm混凝土，施工道路铺设30cm厚的石渣。 防渗墙导墙布置剖面图2 供水系统用3水管将水由水源地供应至现场储水池，供水能力为40m3/h，然后经管道泵加压后分别供至泥浆站、混凝土拌和站和施工现场。3 泥浆制输系统泥浆制浆站包括膨润土库房、制浆平台和泥浆池。泥浆池由一个膨化池(100m3)、一个新浆池(320m3)、两个回收池(各560m3)组成，制浆站安设2台1500L高速搅拌机，新制浆液通过4英寸供浆钢管输送至现场液压铣和泥浆净化系统之间的回路中，浇筑时的回浆通过回浆管路(6英寸)返回回浆池，经处理后重新输送到现场使用4 排渣系统液压铣通过设置在竖井外侧的BE500型泥浆净化系统（见图3-7）分离集中出渣，经集渣坑沉淀后，采用装载机装车，用5t自卸汽车运至指定弃料场。 图 BE500型泥浆净化系统5 混凝土系统生产能力不小于40m3/h，拟安装两台0.75 m3拌和站，拌制好的混凝土通过混凝土泵输送到槽孔前的溜槽内进行浇筑。 本施工组织设计未对上坝道路、变压器高压端以上供电线路和水源地至储水池供水系统做出规划。五、 防渗墙成槽施工1、 防渗墙施工工艺流程（参见下图）防渗墙施工工艺流程图2、 槽孔划分槽孔划分成I、II期槽施工：I期槽长度6.8m，分三铣成槽；II期槽长2.8m，一铣成槽（参见下图）。I、II期槽搭接长度0.20.3m（视槽段深度而定，浅者用小值，深者用大值）。槽段划分示意图3、 槽孔开挖主要成槽设备：主要成槽设备包括一台BC-32液压铣槽机，其性能参数见表。 BC32液压铣槽机技术参数表泥浆净化能力450m3/h泵口直径6吋主机型号CAT 3176B功率291kw主机起重能力30T铣削宽度2790mm主机工作扭矩680KN.m铣削厚度1500mm内履带宽度35504950mm铣削深度80m2 成槽工艺流程：流程详细见下图 3 成槽方法成槽过程中，双轮铣槽机垂直槽段，将双轮铣成槽机切割轮照准标志徐徐入槽切削。双轮铣成槽机切割轮的切齿将土体或岩体切割成7080mm或更小的碎块，并使之与泥浆相混合，然后由双轮铣成槽机内的离心泵将碎块和泥浆溶液一同抽出开挖槽。为了能够切割到两个切割轮之间在开挖槽底部形成的脊状土，在切割轮上安装偏头齿。这个特殊的偏头齿可以在每次到达开挖槽底部的时候通过机械导向装置向上翻转，切割两个切割轮之间的脊状土，其形式如下图： 双轮铣成槽机偏头齿图宝峨双轮铣槽机采用两个独立的测斜器沿墙板轴线和垂直与墙板的两个方向进行测量。这些设备提供的数据将由车内的计算机进行处理并显示出来，操作人员可以连续不断的监测，并在需要的时候对开挖的垂直度加以纠偏，沿墙板轴线方向的垂直度的调整可以通过调整切割轮的速度的方法得以实现。双轮铣成槽机的除渣，由设在成槽机两个切割齿中间的吸渣口，依靠离心泵的吸力将渣土吸出槽段内。首先，切割轮的切齿将土体或岩体切割成小的碎块，并使之与泥浆相混合，然后机内的离心泵将碎块和泥浆溶液一同抽出开挖槽。图为双轮铣槽机反循环示意图随着开挖深度增加，连续不断向槽内供给新鲜泥浆，保证泥浆高度，各项泥浆指标符合技术要求，使泥浆起到良好的护壁作用，防止槽壁坍塌，在遇到含砂量较大的土层，槽壁易塌时，加大泥浆比重，当接近槽底时，放慢开挖速度，仔细测量槽深，防止超挖和欠挖。由于槽底基岩面局部坡度较大，为便于液压铣铣削，可采用50T履带式起重机带动重凿将高处基岩凿平。4、槽孔开挖质量控制及检测质量控制标准槽孔开挖要求槽孔宽度：80cm，满足设计要求。 槽孔的开孔孔位偏差3cm，满足设计要求。槽孔垂直度成槽偏斜率1/300，所有槽段孔斜率均满足设计要求。检测措施铣槽机上配备随钻测斜仪，随时可以对孔斜和孔深进行测量。通过连贯进行检查和观察，可以及时发现钻孔中的异常情况并采取针对措施予以解决，以避免孔斜扩大。终孔后，进行槽孔验收。终孔验收的项目有深度、宽度和孔形，采用日本KODEN公司的DM-602型超声波测井仪进行测量。超声波测井仪同时测绘X轴和Y轴两个方向的孔形，快捷方便、精度高。5、 墙段连接方法本工程墙段连接采用“铣接法”。即在两个期槽中间进行期槽成槽施工时，铣掉期槽端头的部分混凝土形成锯齿形搭接，、期槽孔在地连墙轴线上的搭接长度为30cm。此法在国内外大型地连墙项目中应用广泛，施工工艺成熟。“铣接法”接头施工见图4.5-1。“铣接法”接头施工示意图六、 固壁泥浆及清孔换浆1、 固壁泥浆1 制浆材料地连墙成槽施工，采用膨润土泥浆护壁，其主要材料性能如下： 水：洁净的井水和江水，水质要求按照水工混凝土施工规范（DL/T）的规定执行。 膨润土：其质量符合石油天然气行业钻井液膨润土标准（SY/T506093）的二级膨润土技术指标。 羧甲基纤维素钠（CMC）：其型号为工业级IM8，其质量符合GB1904-89标准。 工业轻质碳酸钠：其质量符合GB210.1-2004一等品标准。 食用小苏打：其质量符合GB1887-98合格品标准。2 浆液配合比及性能工程中采用的新制泥浆配比见表2，泥浆性能指标见表3。表2新制泥浆配比序号材料用量（kg/ m3）水膨润土CMCNa2CO31981500.43.0297080/4.02、 泥浆的拌制将水加至搅拌机筒1/3后，启动制浆机。在不断加水的同时，加入膨润土粉、碱粉CMC等外加剂，搅拌2min后，在水加至予计量时后可停止搅拌，放入膨化池中，待其膨化68h后使用。3、 泥浆的循环使用于回收处理成槽过程中，置于铣削架底部的泥浆泵抽吸槽底泥浆并经输浆管路送至地面的泥浆净化系统进行除砂处理，处理后的泥浆经管路返回槽孔中，经较长时间使用，如泥浆粘度指标降低，适当掺加新浆进行调整：如粘度指标升高，可加入分散剂改善泥浆性能。被严重污染的泥浆必须废弃。图2.3-5 液压铣槽机泥浆净化流程图液压铣槽机泥浆循环系统流程图浇筑混凝土时，自槽口返回的泥浆一般均直接用泵输送至回收浆池中，作为其它槽孔开挖用泥浆。混凝土顶面以上2m左右的泥浆会被严重污染而造成劣化，予以废弃。4、 清孔换浆 槽孔建造完毕后，混凝土浇筑前必须进行清孔换浆，其方法是用铣槽机或潜水泥浆泵抽取槽底泥浆送至泥浆净化站除砂，同时补充新浆，循环往复，直至达到表3中“混凝土浇筑前泥浆标准”。表3 泥浆性能指标控制标准表性 质阶 段试验方法新制泥浆循环再生泥浆砼浇筑前槽内泥浆密度(g/m3)1.051.151.15泥浆比重秤马氏粘度(s)3045305040马氏漏斗失水量(mL/30min)2040不要求1009型失水量仪泥皮厚(mm)1.53不要求PH值10.59.5129.512PH试纸含砂量(%)不要求不要求51004型含砂量测定仪检测频次2次/d2次/d1次/槽 洗刷接头期槽清孔换浆后，采用50T履带式起重机带动特别设计的钢丝刷子（如图）自上而下分段刷洗期槽端头的砼壁。利用自重使钢丝刷子紧贴于锯齿形的砼壁上，对其进行较为彻底的刷洗，刷洗后把液压铣槽机下入孔底抽出刷洗掉的泥皮。图钢丝刷子示意图3 清孔换浆标准清孔换浆结束后，孔底淤积厚度10cm，在钢筋笼下设完毕后混凝土开浇前检查。从距孔底0.5m处取浆进行试验，应达到表3中“混凝土浇筑前槽内泥浆”标准。七、 混凝土工程1、 墙体材料设计指标其物理力学性能指标除满足设计要求外，施工性能应满足如下指标： 入仓坍落度为1822cm；扩散度为3440cm，坍落度保持15cm以上时间不小于1h。2 凝结时间：初凝6h；终凝24h。2、混凝土原材料水泥：采用国家大型水泥厂生产的新鲜无结块的P.O.32.5矿渣硅酸盐水泥；河砂：细度模数应在2.42.8范围内，含泥量3%，表观密度不小于2500g/cm3。膨润土：其质量符合三级膨润土标准（sy/T506093）。粗骨料：为粒径520mm天然或人工砾石，含泥量1,表观密度2600kg/m3，坚固性12；水：洁净井水，符合混凝土拌制要求。3、混凝土配合比施工前根据原材料的情况进行混凝土配合比试验以取得最适合的配合比。施工时据现场材料的含水量等调整各种材料的用量。4、混凝土拌制采用2台0.75m3的搅拌站集中拌制。单个槽孔浇筑时，砼拌合的最小强度应达到40m3/h。5、混凝土运输采用2台HB30A型混凝土泵输送至槽孔处溜槽内，经漏斗及浇筑导管进仓入槽。6、混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法水下浇筑。浇筑前，拟定浇筑计划，根据导管的布置和混凝土浇灌量，研究导管底端与混凝土上升高度的关系，预先拟定泵送混凝土及拔出导管的计划，作到周密，施工有序。导管距孔底30cm左右。采用满管法开浇。槽孔浇筑导管间距不宜大于4m，导管距端壁应小于1.5m，故期槽布置两根导管，期槽布置一根导管。导管装好后，将球胆置于漏斗口下方导管中，混凝土浇筑后，从导管压出，漂浮于泥浆表面，在整个浇筑过程中，导管下端始终保持埋入混凝土中。各导管均匀进料，混凝土面高差不大于0.5m，导管埋深不小于1m，不宜超过6m。混凝土面平均上升速度不应小于3m/h。浇筑过程中应每不超过30分钟测量混凝土面深度，每隔2h测量一次导管内的混凝土面深度，做好原始记录，并在现场绘制浇筑指示图。八、 质量控制与检查1、质量保证体系及措施（略）。2、施工质量检查项目及内容1 槽孔建造质量检查：孔位、孔深、孔斜、嵌岩深度；2 槽孔清孔换浆质量检查：槽内泥浆性能、淤积厚度、接头刷洗质量；3 混凝土浇筑质量：原材料的检验、导管间距、混凝土上升情况、终浇高程、混凝土施工性能。3、混凝土物理力学性能质量检查 质量检查试件数量：试件每100m3混凝土成型1组，每个墙体至少成型1组；弹性模量试件每10个墙段1组；抗渗等级试件每3个墙段1组； 试件经养护28d后进行检测； 检测成果进行数理统计分析后，对混凝土质量进行评定。4、墙体质量检查 开挖检查：对墙顶处23m深度内进行开挖检查，主要检查墙段接缝，也可从墙顶取样送试验室进行物理力学性能检查。 钻孔检查：检查孔数量每20个槽孔1个。需在该部位混凝土龄期达到28d后方可检查，在检查孔中采取芯样，并进行注水试验。九、 主要施工设备（见下表）主要施工设备统计表序号设备名称规格数量额定功率（kw）1液压双轮铣BC-3214502泥浆净化器BE-50011803高速泥浆搅拌机ZJ-15002284泥浆泵3PN4PN422285排污泵2456管道泵80200A17.57电焊机28kv.A2288潜水泥浆泵41289履带式起重机QUY50112010挖掘机Wy-160113011装载机ZL-3017512装载机ZL-50112013自卸汽车15T16614混凝土拌和站0.75m326615混凝土输送泵HB30A245十、 施工进度计划 2007年4月15日部分人员进场； 2007年4月16日5月25日临建工程施工，设备组装，人员全部进场； 2007年5月26日8月28日防渗墙施工； 2007年8月29日9月25日质量检查尾工，竣工资料整理，设备、人员退场。说明：如气候条件允许，临建工程可提前进行，防渗墙竣工时间可相应提前。19