强渗透深覆盖层基坑排水及混凝土施工方法.pdf

第 4 1卷 第 1 8期 2 0 1 0 年 9 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 41， No 1 8 Se p ， 2 01 0 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 0 ) 1 8 0 0 5 8 0 3 强渗透深覆盖层基坑排水及混凝土施工方法 王 延 炯 ， 任 超 ， 王 立 明 ( 1 中国葛洲坝集 团股份有 限公司 ， 湖北 宜 昌 4 4 3 0 0 2 ； 2 国 电大渡河深溪 沟水 电有 限公 司， 四川 汉源 6 2 5 3 0 0 ) 摘要 ： 深溪沟水电站 河床式厂房 4号主机坝段地基为强渗透 深覆 盖层 ， 基坑 深窄且排水 困难 。针对施 工场地 狭 窄、 基坑 内渗水量 大等一 系列 问题展 开深入研 究。通过对 强渗 透深覆盖层基坑特征 和基坑上、 下游渗水来 源进行分析 ， 确定 的施 工总体思路为“ 上水上排 ， 下水 下排 ” 。将 下游 集水 井放 在建筑 物基础 以外 ， 不 占用 4 号机第 4坝块 的浇筑部位 ， 同时完成 4号机右侧下游第 3 ， 4坝块基础混凝土施 工部位 的封 闭。经过后 期 固结 灌浆处理 ， 钻孔取芯资料显示 ， 混凝土质量满足设 计要 求。 关键词 ： 深 覆 盖 层 ；基 坑 ；排 水 ；混 凝 土 施 工 中图 法 分 类 号 ：T V 5 51 4 文献 标 志 码 ：A 深溪 沟水 电站河 床式 厂房 共 有 4个 坝 段 ， 现 场 开 挖揭 示 ， I4号机 基 岩 面呈 锅 底 状 ， 右侧 1号 主 机坝 段地 势高 ， 最 低 高程为 5 5 5 0 m( 位 于 4号 主机坝 段 ) ， 4号主机 坝段基 础 回填 混凝 土 最 大 高度 达 3 1 5 m， 宽 度为 3 8 5 m。基坑 两岸 边坡 地下 水 丰富 ， 渗水 流 量最 大 为 4 3 8 7 9 2 m h ， 为 基坑 内排水 带 来 了较 大难 度 。 本文主要针对 4号机组强渗透深覆盖层深窄基坑混凝 土施 工开展 深入研 究 ， 解 决施 工场地 狭窄 、 基坑 内渗水 量大 、 排水 困难 等一 系列 问题 。 1 基坑特征 1 1 工 程 简 介 深溪 沟水 电 站 坝 区河 谷 深 切 ， 谷 坡 陡 峭 ， 呈 现 V 型峡 谷 、 嶂 谷地 貌 景 观 。大 渡 河 以 N 3 0 。 E方 向 ， 再 逐 渐折转 向 E向流经坝 址 区 ， 整个 河段 大 致呈 一 向北 凸 出 的弧 形 河 湾 。深 溪 沟 水 电站 坝 址 枯 水 时 河 面 高 程 6 2 0 m， 水面宽 7 58 0 m， 水深一般为 5 8 m， 河床覆 盖层一 般厚度 4 05 0 m， 局 部最 大厚度 达 5 7 0 8 m， 相 应谷底基岩面高程 5 5 5 0 m。覆盖层以粗粒为主， 其 地质特 征 大 致 分 3层 ， 即 卵 砾 石层 ( 揭 示 深 度 1 8 5 3 m) 、 漂 卵石层 ( 揭示 深度 3 01 0 5 m) 、 含漂 卵砾 石层( 揭示深度 1 0 7 2 3 5 6 1 m) 。 基坑 实 际开挖 揭 示 ， 4号 主机 坝 段 基 岩 面倾 向上 游 ， 左岸 近乎垂 直 陡壁 ， 右侧 与 3号 机交界 面呈 1 ： 1 倾 斜 面 ， 坡 面左右 向水 平 投影 宽 度 约 1 31 6 m， 基 础 深 槽段宽度为 2 2 2 5 m。根据 已出露的基岩面分析 ， 其 基 岩面平 均高程 为 5 5 6 5 0 m， 基 础混凝 土 浇筑 方量 约 8 0 0 0 m ， 5 6 1 5 m 高程 以下 基 础混 凝 土 ( 第 2块 第 1 层 ) 强度等级为 C 2 5 W8 F 5 0 ( 三级配 ) ， 其余基础混凝 土 强度等 级 标 号 为 C 2 0 W8 ( 三 级 配 ) 。4号 主机 坝 段 碾 压混凝 土施 工 高 程 5 6 1 55 8 6 5 0 m， 分 5层 浇 筑 至设 计高 程 。 1 2基础混凝土施工特点及安排 ( 1 )左右岸 渗水 量大 。 ( 2 )地势低 、 窄 ， 坡 陡 ， 施 工道 路布置 困难 ， 混凝 土 人 仓手段 不足 。 根据 施 工 特 点 ， 采 用上 下游 分 开 施 工 ， 先 施 工 下 游 ， 施 工期 间 ， 上 下游 配 足水 泵 ， 减 少基 坑 被 大 面积 淹 没的风险 ； 下游永久集水井具备 1 O台水泵抽水能力 后 ， 集 中全 力对上 游施 工 ， 施 工 干 扰相 对 减少 ， 有 利 于 施工 进度 和施工 安排 。 2 基坑上 、 下游渗水来源分析 ( 1 ) 上游主要有第 1坝块段 的 3处渗水 ： 右岸 收 稿 日期 ： 2 0 1 00 73 0 作者简介 ： 王延炯 ， 男， 高级 工程师 ， 主要从事 水电工程施工技 术与管理 工作 。 第 1 8期 王延炯 ， 等 ： 强渗透深覆盖层基坑排水及混凝土施工方 法 5 9 3号主机坝段灌浆孔渗 出的流水 ； 3号主机坝段上 游 结构 回填体 下部 渗 出 的流 水 ； 4号 主机 坝 段 上 游 左侧砂卵石层渗水。前两处渗水采用小子堰截住后用 水 管引排 至下游 集水 坑 ， 用 水泵 抽排 ， 第 3处渗 水采 用 在 上游结 构边线 外 用 编织 袋 装 粘 土修 子 围堰 栏 截 ， 再 通 过上游水 泵排 出。其他 渗水 可在 已浇筑 的第 2块 基 础 混凝 土面上 安装水 泵 ， 将 少量 水排 出 ， 实现干 地开 挖 和 混凝土 浇筑 。 ( 2 )下游 渗水来 源 主要 有 ： 主 河 床 中部 砂 卵 石 渗 水 、 左岸坡脚渗水、 右岸 1 3号主机坝段下游结构边 线以外的沟槽渗水和 4号主机坝段右侧边坡水平裂缝 渗 水 。为 确保 基 础 混凝 土 干地 施 工 ， 4号 主 机 坝段 右 侧 边坡水平 裂缝 渗水 采用 混凝 土封 闭 。 3 施工方法 3 1 排水方案 基本 的排水 方案 是 ： “ 上水 上 排 ， 下 水下 排 。 ” 将下 游集水 井放 在建 筑物 基 础 以外 ， 不 占用 4号 机第 4坝 块 的浇筑部 位 ， 同时完 成 4号 机 右侧 下 游 第 3 、 4坝 块 基础混 凝土 施工部 位 的封 闭。封 闭 的作用是 为 布置在 第 3坝块 集 水坑 的 4台水泵 提 供 抽 水 平 台 ， 抽水 平 台 形 成后 ， 出水 管通 过右侧 边坡 引 至下游 集水井 ； 同时也 是 为 了将 4号 机 右 侧 下 游 边 坡 几 处 大 的水 平 裂 缝 堵 住 ， 减少 流入基 坑 的渗水 ， 也 为 3号机 固结 灌浆 创造 条 件 。这样 通过 下游 结构边 线外 集水坑 的 6台抽 水泵 和 4号 机第 3坝 块集 水坑 的 4台倒 水泵 向外 排 水 ， 基 本 实 现这两 个集 水坑 之问 干地施 工 ( 见 图 1 ， 图中邦 边 混 凝 土 即贴 坡混凝 土 ， 其作 用 为 了将 4号机 右 侧 下 游边 坡几处大的水平裂缝水堵住 ， 并利用邦边混凝土平台 架设 倒 水泵 ) 。 3 2 基础 混凝 土主要施 工方案 开 挖 、 清 基交 面后 ， 先进 行 4号 机第 4坝块 的混 凝 土 浇筑施 工 ， 待第 4坝块 施工 完毕 后 ， 下 游 的大部分 来 水 被截 断 ， 再 利用 布置 在 下 游混 凝 土 面 上 的 3台倒 水 泵进行强排水 ， 第 3坝块具备干地施工条件后 ， 立即组 织第 3坝块施 工 。在第 3块 或 第 4块施 工 期 间 ， 下 游 相对永久性集水井逐步形成并具备至少 l 0台水泵抽 水能力后 ， 选择合适 的时机 ， 集 中力量进行上游临时子 堰的挖除、 并在结构边线以外逐步形成相对永久的集 水井 ， 使上游基坑保持干地 ， 具备浇筑混凝土条件后 ， 进行 第 1坝块 的混凝 土施 工 。 3 3混凝土浇筑要求 基础 混凝 土分 4块 进 行 浇 筑 ， 在第 1层 基 础 混凝 土施工完毕后 ， 在其 上部左 、 右侧坡面上再浇筑贴坡混 凝土封闭， 浇筑厚度为 1 52 0 m， 其作用为 ： 将两 岸岩体水平裂隙渗水堵截 ； 利用混凝土封闭形成的 平 台布置 水 泵 ( 特别 是 前期 4号机 深槽 段 右侧 下游 必 须先行 浇筑 混凝 土封 闭 ， 用 来布 置水 泵 ) 。 3 4混 凝 土入 仓 手段 4号机 基 础混 凝 土 入 仓 采 用 自卸 汽 车 直 接 人 仓 ， 仓 内采 用小反 铲 布料 ， 平 仓 振 捣 机 配合 人 工 振 捣 。 由 于原 L 4施 工道 路是按 5 6 1 m高程 设计 的 ， 实际开挖 建 基 面 比设 计建 基 面低 ， 致 使 道路 无 法 与 混 凝 土仓 面 顺 接 ， 不具备汽车直接人仓条件。所 以， 4号机第 4坝块 第 2、 3层 填塘 混凝 土的垂 直人仓 采 用在 3号机第 4坝 块 5 8 0 5 5 m 高程搭 溜槽 至仓 内来 完成 ， 仓 内采用反 铲 布料 。 图 1 4号机基坑抽水平面布置示意 ( 单位 ： m) 人 民 长 江 混凝土水平运输采用 2 0 t 自卸汽车 1 0 1 5台， 每小时 入仓 强度不 小于 8 01 2 。 3 5混凝土浇筑期 间排水措施 由于 4号机处于深槽段， 最低高程约 5 5 5 0 m， 基 坑所有渗水均汇人此段， 所 以排水是清基和混凝土浇 筑 的 关 键 。根 据 测 试 ， 基 坑 当 时 总 渗 流 量 约 3 9 6 7 m h ， 只能 采 用 堵 、 排 、 倒 相 结 合 的 方 式进 行 基 坑的抽排水才能保证干地施工。4号机基础混凝土浇 筑及抽排水布置分 4步进行 ： ( 1 )浇 筑手段 采 用汽 车 直 接入 仓 ， 小 反 铲 布料 的 方式 进行 ； 4号机 垫 层第 2块 第 1层混 凝 土 将 基 坑上 下游 隔断 ， 为 了将基 坑 分 成上 、 下游 两 个小 基坑 ， 有 利 于形成 上水 上排 ， 下 水下排 的局 面 ； 第 2块第 1 层 垫层 混凝土浇筑完毕后 ， 在其上 在浇筑一层 ， 厚度 1 5 0 2 m， 用于放置抽水排泵站 ； 入仓手段为汽车或电吊 配合小 反铲入 仓 。 ( 2 )垫层 混 凝 土 浇 筑顺 序 ： 先 下 游 、 后 上游 ； 第 4 块垫层混凝土施工前 ， 占压施工部位的下游抽水泵站 需移至到结构线以外 ， 倒水泵站也可移至邦边混凝土 上 ， 第 4块 混凝 土施 工完毕 后 ， 就 可 以将上游 大部 分来 水隔断； 第 3块施工之前 ， 采用强排方式先将集水抽 干 ， 再施 工垫 层混凝 土 。 ( 3 )在第 3 、 4块 垫层 混 凝 土施 工 期 间 ， 下 游永 久 集水井具备至少 1 0台水泵的抽排水能力的前提下 ， 将 上游左 侧形 成 2台水 泵抽 水能 力 ( 抽排 4号 机上 游左 侧砂卵石层渗流水 ) 和右侧形成 2台水泵抽 水能力 ( 抽排是右岸 3号灌浆孔渗出的流水和 3号机上游结 构回填体下部渗出的流水) 后， 选择合适 时机 ， 利用反 铲经左 侧 临时施工 道 路 挖除 上 游 子 堰 、 开挖 结 构 线外 永久集 水坑 和 4号 机第 1块建 基面开 挖 。 ( 4 )上游基本具备干地施工条件 ， 立 即进行 4号 机第 1块垫 层混凝 土施 工 。 3 6 固结灌 浆 由于 4号机段 当时渗水较严重 ， 固结灌浆待基础 混凝 土施工 完毕 、 上部 碾压混 凝 土施工 至 5 8 0 5 5 m高 程后再进行施工。固结灌造孔采用 D 7 、 MD 1 0 0 B型潜 孔钻机、 地质钻机等设备。固结灌浆孔入岩深度 9 r n ， 间排距 3 i n 。固结灌浆钻孔工程量约为 1 3 0 0 0 m。 3 7永久集水 井布置 ( 1 )上 游在 ( 坝 ) 0 0 2 6( 坝 ) 00 3 4之 间随上 游结构回填体上升至 5 8 6 5 m高程后最终形成。集水 能力约 4 0 0 m ， 周边采用钢筋石笼垒成， 为确保混凝 土干地 施工 ， 在结 构边线 以外浇 筑一堵 混凝土挡 水墙 。 ( 2 )下 游在 ( 坝 ) 0+1 2 6( 坝 ) 0+1 4 0之 间随下 游结构回填体上升至 5 8 8 0 m高程后最终形成。集水 能力 约 6 0 0 m ， 周 边 采 用 钢 筋 石 笼 垒成 ， 在 下游 集 水 井 的左 右 、 上 游壁 面铺 土工膜 ， 以防渗漏 。 抽水线 路布 置双 回路 电源 和备 用 柴油 发 电机 ， 以 确 保基 坑安 全 。 3 8 场地布置 由于 4号 主 机坝 段 位 于最 低 高程 5 5 5 0 m， 与上 下游边 坡 的高程相 差 2 5 5 5 m， 施 工 场地 狭窄 ， 设 备布 置困难 ， 采取 的 主要 方法 有 ： ( 1 )在 深基坑 右侧先 浇筑 混凝土封 闭渗水 点 。 ( 2 )上下游集水井的位置根据现场实际情况不断 地 调整 ， 上下 游集水 井不 能同时 调整 。 ( 3 )结合 现场 实际情 况 ， 采 用先浇 下游混凝 土 ， 用 于呈放抽水泵等设备或表面铺垫石渣 ， 作为施工道路 使用 ， 解 决施 工场地狭 窄 问题 。 4 结 语 4号机组基础岩体固结灌浆灌前钻孔声波、 钻孔 全景图象及钻孔变模 的测试结论表明， 混凝土与下伏 基 岩 的接触 面以及基 岩 内的破 碎 带 上 ， 部分 钻 孑 L 低 波 速 段 的波速 为 2 0 0 0 3 0 0 0 m s ， 这些 部 位 可作 为 固 结 灌浆 的重点 部位 。后 期 固结 灌 浆 处理 后 ， 通 过钻 孔 取 芯 资料显示 ， 混凝 土质量 满足设计 要求 。 深溪沟水电站河床式厂房工程 4号主机坝段存在 强渗 透深覆盖 层 、 排 水 困难 的窄 深基坑混 凝土 ， 在水电 工 程施 工 中较 为罕见 ， 在建 筑行业 也属施 工难题 ， 本 文 研 究结 果可 为类似工 程提供 技术 参考 。 ( 编 辑 ： 李 慧 ) ( 下转第 6 6页) 6 6 人 民 长 江 一 致 ， 能满足 设计 温控要 求 。需要 注意 的问题是 ， 在光 纤埋设时， 有的接近冷却水管， 有的接近边界， 造成有 的部位温差达 2 C 3 ， 靠近冷却水管的光纤点最终 的稳定 温度会 低一些 ， 而靠 近边 界 的点 受气 温影 响 ， 温 度 波动 幅度稍 大 。 3 结 语 ( 1 )深溪 沟 电站 应 用 光纤 测 温 技 术 ， 从 空 间上 实 现 了可监 视大 坝任意 浇 筑 块 的温 度 ， 做 到 了 以线 测 温 技 术部分代 替 点测温 技 术 ， 更 真 实反 映 了混凝 土 内部 温 度场 的分 布规 律 和浇 筑 层混 凝 土 温 度 的变 化 情况 ， 为大坝后 续 的有效运 行与评 估 提供 了科学依 据 。 ( 2 )光纤 测温技 术不仅 能测 量大 坝等建 筑物 的温 度 场 ， 而且 还能 测量 混凝土 浇注 过程 中的温度 ， 为设计 及 时分 析研究 温度 变化 与 出现裂 缝 的 关 系 、 制 定 个性 化 的温 控措施 提供 了重 要 的基础 数 据 ； 更便 于 监 理有 针对性地监督承包商提高混凝土温控质量 ， 真正体现 了温度控 制 的精髓 。 ( 3 )由于 光纤监 测 的数 据 具 有 较好 的代表 性 ， 如 果光 纤测 温技术 再配 合 仿 真计 算 技 术 ， 将 使 温 控措 施 预报 成为 可能 。 ( 4 )深溪 沟工程 通 过光 纤 测 温技 术 的应用 ， 使 工 程混 凝土 内在质 量得 到 了进 一 步 的 提升 ， 实 现 了对 大 坝质量的数字监控 ， 使深溪沟数字大坝的启动成为了 可能 ， 同时 ， 也为 推动大 渡河流 域开 发 中更 多的数 字大 坝 的出现 提供 了宝贵 的经验 。 ( 编辑： 徐诗银) App l i c a t i o n o f o p t i c a l fib e r s e ns i n g t e c hn o l o g y i n Sh e nx i g o u Hy dr o p o we r S t a t i o n CHE G Ke ( S h e n x i g o u Br a n c h，Da d u Ri v e r Hy d r o p o w e r C o ，L t d ，Ha n y u a n 6 2 5 3 0 0，C h i n a) Abs t r a c t ：The v a r i a t i o n o f i n t e r i o r t e mp e r a t u r e fie l d o f c o n c r e t e s t r u c t ur e o f d a ms c a n be mo ni t o r e d b y o p t i c a l fibe r s e n s i n g t e c h n o l o g y r a p i dl y a n d c o r r e c t l y，S O a s t o p r o v i d e r e l i a bl e s c i e n t i fic ba s i s f o r e v a l ua t i o n o f d a m s a f e t y，whi c h h a s g r e a t e ng i n e e r i n g a pp l i c a t i o n v a l u eI n t h e c o n s t ruc t i o n o f ma i n c o n c r e t e wo r k，o p t i c a l fib e r s e ns i ng t e c h n o l o g y wa s i n t r o d u c e d t o mo n i t o r c o nc r e t e p o u tin g c o n s t ruc t i o n o f da m a nd p o we r h ou s eTh e f e a t u r e s o f t e mpe r a t u r e o f c o n c r e t e po u r i ng b l o c k a r e ma s t e r e d，wh i c h p r o v i d e s r e l i a b l e d a t a for c o n t r o l t e mpe r a t u r e o f c o nc r e t e o f Sh e n x i g o u Hy d r o po we r S t a t i o n Th e r e f o r e，t h e o wne r，s u p e r v i s i o n a n d c o n - s t ru c t i o n c a n c a r r y o ut t he i r t e mp e r a t ur e c o n t r o l a c c o r d i n g l yW e de s c r i be d o pt i ca l f i be r s e ns i ng t e c h n o l o g y a n d i t s i n s i t u a p p l i - c a t i o n，w h i c h i s a r e f e r e n c e for s i mi l a r p r o j e c t s Ke y wo r ds： c o n c r e t e；t e mpe r a t u r e；f i b e r s e ns i n g t e c h no l o g y；q ua l i t y ma n a g e me n t ( 上 接 第 6 O页 ) M e t ho d s o f dr a i n a g e a nd c o nc r e t e c o n s t r u c t i o n o f u n da t i o n pi t wi t h s t r o n g pe r m e a b i l i t y a n d d e e p o v e r bu r d e n l a y e r WAN G Ya n j i o n g ， RE N C h a o ， WANG L i mi n g ( 1 C h i n a G e z h o u b a ( G r o u p)C o r p o r a t i o n，Y i c h a n g 4 4 3 0 0 2，C h i n a； 2 S h e n x 增O U B r a n c h，G u o d i a n Da d u Ri v e r Hy d r o p o we r D e 。 v e l o p m e n t C o L t d ， H a n y u a n 6 2 5 3 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t： St r o n g p e r me a b i l i t y a nd d e e p o v e r bu r d e n l a y e r a r e e x i s t e d i n de e p a nd n a r r o w f o u nd a t i on pi t fo r mo no l i t h o f No 4 U n i t o f S h e n x i g o u Hy d r o po we r St a t i o n a n d c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n wi l l be c a r r i e d o u t i n na r r o w a nd dr a i n a g edi ffi c u l t pi t Th e r e s e a r c h i s c o n d uc t e d o n n a rro w c o ns t ruc t i o n fie l d a nd l a r g e s e e pa g e a mo u nt i n f o u n da t i o n pi t e t c By a n a l y s i s o n t h e s t r o ng p e r me a b i l i t y a n d o v e r b ur d e n l a y e r o f t h e f o u n da t i o n p i t a n d s e e pa g e s o ur c e s f r o m u ps t r e a m a n d d o wns t r e a m o f t h e p i t ，t h e c o ns t r u c t i o n s c h e me i s d e t e r mi n e d，i nc l u d i n g d r a i n a g e me t h o dTh e c o l l e c t i ng we l l i s p l a c e d o u t s i d e t h e f o u nd a t i o n o f s t ru c t u r e，wh i c h d o e s n o t o c c up y t he c a s t i n g s i t e o f t h e 4t h d a m s e c t i o n o f No 4 u n i t a nd c l o s e c o n s t ruc t i o n s i t e o f f o un d a t i o n c o n c r e t e o f t h e 3 r d a n d 4t h da m s e c t i o n s o n t h e l o we r tig h t s i d e o f No 4 un i t Ke y wor ds：de e p o v e r bu r d e n l a y e r ；f o un d a t i o n pi t ；d r a i na g e；c o n c r e t e c o ns t r uc t i o n