江边水电站闸坝右坝肩混凝土防渗墙施工.pdf

1 0 9 2 m ( Z K1 5孔揭露) ，自上而下依次为： 第层崩坡 积 ( Q 4 )碎石土 ，厚 2 0 1 8 6 m， 左岸 分 布 于 高 程 1 7 7 5 0 0 m 以上 ，右岸 分 布 于 高 程 1 8 0 0 0 0 m以上，左岸含大块石较多，粉土含量少 ，结构 松散，右岸仅含个别块石 ，粉土含量较高，结构松散至 稍密 。 第层河床 冲洪积( Q=4 p )漂( 块)卵( 碎)石 层 ，厚 9 0 4 0 7 m，层 底高 程 1 7 3 8 9 3 1 7 9 4 5 3 m，以 漂块 卵碎 石为主 ，充 填砂 砾 ，局部 含块 石 较 大 ，总体 结 构较均匀 ，以中密为主。据勘探揭露，闸址区该地层 中 分布 有一1 含砾 砂质 粉土 、 一 2中细砂 、 一3泥质 粉砂 透镜 体 。 第层冲湖积( Q4 )以砂质粉土为主，厚 6 2 4 8 4 9 m，最厚达 6 6 3 m，结构 中密至密实 ，以密实 为主 ， 粉砂的含量较高，局部由于粉砂集中形成透镜体 ( 一2 粉砂透镜体) ，并夹有厚度变化较大的一1粉质黏土。 C1 4 测年 为 ( 1 1 4 0 0 1 5 0 )a和 ( 1 3 7 8 0 2 4 0 )a ，属 全 新世 早期堆积物 。 第层冲洪积 ( Q4 + p )卵 ( 碎)砂砾，分布于古河 道河槽 内 ，厚 1 1 1 5 3 m ，以砂砾 为主 ，含少量卵 ( 碎) 石 ，局部砂砾成份不均匀，结构密实，但未胶结。 第层冲洪积 ( Q4 + p )卵 ( 碎)石 ，分布古河道两 岸 ，厚 9 2 0 m，层底高程 1 7 2 2 4 0 1 7 2 6 9 1 m，以卵 ( 碎)石为主，局部磨圆差 ，结构中密至密实。 基岩为二 叠 系下 统 甲黄 沟 群 深 灰 色 黑 云 母 石 英 片 岩 ，岩层产状 N4 0 。 6 0 。 W，NE 5 0 。 6 O 。 ，与岸坡走 向斜交。闸址无较大规模断层分布，发育 F 、F 2两条 小断层，节理较发育 。两岸岩体风化较弱，出露基岩 以 弱风化为主，深度 8 m左右；河谷覆盖层下伏基岩为弱 风化岩体。两岸强卸荷带不发育，弱卸荷带水平深度为 5 8 m 。 闸址地下水主要为第四系孔隙性潜水和基岩裂隙水，左 坝头地下水位 1 7 7 9 0 0 1 7 8 1 0 0 m，右岸堆 积台地 区地下 水 位 1 7 7 7 3 0 1 7 8 1 0 0 m，右 坝 头 地 下 水 位 1 7 8 1 0 O 1 7 9 7 0 0 m 3 工程特性 、难点及对策 3 1 地层较松散，漏浆、塌孔频繁 3 1 1 漏浆、塌孔原因分析 防渗墙置于深厚的漂 ( 块)卵 ( 碎)石层 ，地质较 松散，均一性差 ，施工过程中漏浆、塌孔现象频繁出现 ， 严重影响了施工进度，施工过程中泥浆和黏土、膨润土、 锯末、块石 等堵漏材料 消耗量 巨大，仅 1 8 0 5 5 0 m 和 1 8 1 2 5 0 m高程两个施工平台的 8个槽孔，施工过程中就 发生塌孔漏浆 7 5次，该段平均每天因塌孔致槽孔中被埋 钻头 2 个 ，最 多一天 孑 L 内被埋 钻 头 3个 。处 理过 程 中消 耗泥浆 3 1 5 0 m。 ，黏土 2 2 0 0 m。 ，锯末 5 5 t ，膨润土 2 0 0 t ， 砂石料 4 0 0 m。 ，水 泥 6 t 。 地 基与基 础工程 分析漏浆、塌孔的原因有以下几个 ： ( 1 )孔壁漏浆。由于防渗墙在深厚的覆盖层施工，地 质条件复杂，卵漂 ( 块)( 碎)石、砂质粉土密布，施工 过程的正常扰动，孔壁失稳 ，泥皮护壁效果差 ，槽孔 中 部 易产 生塌孔埋钻 。 ( 2 )孔底 漏浆 。由于 防渗墙 河床 段 为悬 挂式 ，因此 孔底漏浆多发生在河床段 ，特别是在钻凿主孑 L 过程中 遇到原始地层 中的渗流通 道 时，会发 生全孑 L 大面 积 漏 浆 。 ( 3 )孤石漏浆。往往发生在重凿处理孤石 、探头石、 打小墙的过程 中 ，在 重锤 的 冲击 下 ，孤石 发生位 移 或者 破碎使原本有孤石堵住 的渗流通道重新暴露发生漏浆。 大部分漏浆发生时渗漏通道贯穿，堵漏时由于泥浆供应 不及时使槽内浆面下降过多 ，极易发生塌孔。其中，在 2 0 1 0年 6月 1 2日 1 3时 2 5分，3 2号槽孔和 3 4号槽孑 L 在 1 7 7 0 0 0 1 7 7 0 5 0 m高程形成了贯穿的渗漏通道，两槽 孔 2 rai n内浆面各下降近 2 0 m，造成两槽孔发生大面积 坍塌。 3 1 2 漏 浆、塌孔 的处 理 该工程根据施工和以往类似经验，总结了一些漏浆、 塌孔的处理措施 ： 。 ( 1 )少量漏浆时，在提高泥浆稠度的同时向孔内加入 黏土 、膨 润 土 、水 泥 、锯 末 、秸 秆 等 纤 维 材 料 ；黏 土 、 膨润土、水泥只可散撒于孔 内，不必整袋投人；纤维材 料尽可能事先与其他材料混合。 ( 2 )大量漏浆时 ，采取直接填堵 ，即先投放袋装黏 土 ，然后用 装载机快速 向孔 内投放 3 0 c m 左右 的碎石 、黏 土堵漏 ，同时大强度补浆，直至浆面回升至导墙内，泥 浆不够或流量不足时应 同时补水 ；若无明显效果或土、 石 材料 不够 ，可浇筑混凝土堵漏 。 3 1 3 漏 浆、塌孔 的预 防 该 工程 由于工 期 紧 ，漏 浆 、塌 孑 L 现象 普遍 发 生 ，因 此造孔过程中采取以下方法进行预防： ( 1 )施工过程 中缩短每个槽孔 的长度 ，通过对地质状 况的了解 ，后期将每个槽孔 7 3 m、四主三副，改为槽孔 长度 6 5 m、三主两副，尽量减少造孔过程中槽壁的临空 面 ，缩短造槽 时间 ，保证槽段安全 。 ( 2 )钻进时在保证分阶段加膨润土浆的情况下，向孔 内加黏 土、碎石 ，同时要求 在施 工 容易 漏浆 部位 采用 小 冲程缓 慢 钻 进 ，尽 可 能将 孔 内 的黏 土 、碎 石 挤 入 孔壁 ， 并保证孑 L 底 泥浆 有较 高 的稠度 ，这样 既 能密 实孔 壁 ，堵 塞渗漏通道，又能在发生漏浆时 自行堵漏。 ( 3 )对于经常使用的堵漏材料 ，如黏土、膨润土、锯 末、碎石、水泥等，每种材料必须随时保持一定的储量 ， 以备急需。 3 2 孔斜控制难度大 江边水 电站地层结构松 散 、覆盖层 深厚 、均匀性差 ， 地层内多含漂 ( 块)卵( 碎)石等坚硬块体，孔斜控制 难度较大。当槽孔施工发生孔斜时，将使墙体的有效厚 61 表 1 膨 润土泥浆性能指标 各阶段性能指标 项 目 单位 试验仪器 新制 供重复使用 密度 g c m。 1 1 1 2 5 泥浆比重秤 漏斗黏度 3 2 5 0 3 2 6 O 马氏漏斗 失水量 mL 3 0 mi n 3 0 5 0 失水量仪 泥饼厚 3 6 失水量仪 p H试纸或 p H值 7 1 1 7 1 2 电子 p H计 冲击反循环钻机钻孔时，泥浆泵利用置于钻头中的 排渣管抽吸孑 L 底泥浆并输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，通过检验，如发现泥浆黏度指标 降低，将适当掺加新浆进行调整；如黏度指标升高，可 加人分散剂，经处理后仍达不到标准的就废弃。 浇筑混凝土时，自孔 口流出的泥浆一般均直接用泵 输送至回收浆池 中，作为其他槽孔施工用泥浆。混凝土 顶 面以上 2 0 m左 右 的泥 浆会 被 污染 而造 成 性能 指 标劣 化 ，予以废弃处理。 4 4 混凝 土浇 筑 4 4 1 混凝土配合 比 该工程墙体材料采用强度等级 C 2 0 、抗渗等级 W6的 二级配混凝土，混凝土配合比见表 2 。 表 2 混凝土配合比 才 ( 砂率 级配 配冶 比 水胶比 ( 大石 ：中 ( 水泥 ： # - a n 剂 备注 ( k g m ) ( ) 石 ： 小石) 砂 ： 石) 1： 2 1 4： 坍落度 O 5 1 8 0 4 3 0： 5 5： 4 5 适 量 1 8 0 2 8 7 2 2 0 mm 4 4 2混凝土 浇筑 混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的 2 5 0 mm钢管， 导管接头设有悬挂设施。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 导管做上醒目的标识 ，不合格的导管不予使用。导管在 孔 口的支撑架用型钢制作，其承载力大于混凝土充满导 管时总重量 的 2 5倍 以上。导管按照配管图依次下设 ， 每个槽段布设 2 3 根导管，一期槽孔导管距槽孔端部或 接头管壁距离保持在 1 0 1 5 m，二期槽孔导管距槽孔 端部距离保持在 1 0 m，导管间距不大于 3 5 m，当孔底 高差大于 2 5 c m时，导管中心置放在该导管控制范围内的 最低处。导管底口距槽底距离控制在 1 5 2 5 c m。 混凝土运输车运送混凝土进槽段储料罐，再分流到 各溜槽进入导管。混凝土采用压球法开浇，每个导管均 下人隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管 内注入适 地基 与基础 工程 量 的水 泥砂 浆 ，并 准备好 足 够数 量 的混凝 土 ，以使 隔离 球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。混凝土连 续浇筑 ，槽孑 L 内混凝土上升速度不小于 2 m h ，并连续上 升 至高 于设计 规定的墙顶高程 以上 0 5 m或 至槽 顶。 4 5 接头孔刷洗、墙段连接 二期槽 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 的方法使刷子对接头孑 L 孑 L 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。接头孔壁刷洗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。墙 段 连 接采 用 接 头 孔套 接 法 ， 套接厚度不低于 0 8 m。 4 6施工成果及质量检测 ( 1 ) 施 工成 果 。闸坝 右坝肩 防渗墙共 完成 8个 槽段 ， 最大成槽深度 4 4 7 m，完成防渗墙截水面积 2 5 5 0 6 m 。 ( 2 )混凝土性能试验。右坝肩防渗墙槽孔浇筑混凝土 过程中，适时进行混凝土拌和物性能试验，平均每 6 O 8 0 m。 测试一次混凝土坍落度和扩散度。测试结果为：坍 落度最大值 2 2 0 mm，最小值 1 8 0 mm，平均值 2 0 5 mm， 2 0 0 2 2 0 mm之间的试样数 占 4 3 5 ，混凝土拌和质量 达到水下混凝土性能指标要求。 混凝土力学指标检测 ，现场 随机取样成 型抗压和 抗渗试件 ，检测其抗压强度和抗渗性能。抗压试块成 型 2 2组 ，抗渗试块成型 8组。检测结果为 ：抗压强度 最 小 值2 1 5 MP a ，最 大 值3 8 5 MP a ，平 均 值 为 2 9 8 MP a ，离差 系 数 C v一0 1 2 ；抗 渗 性 能检 测 结 果 ： 抗渗等级均大于 W6 。混凝 土的物理 力学性能指标全 部 达 到设计 要求 。 ( 3 )墙体取芯和注水试验检测 。右坝肩混凝土 防 渗墙检查孔钻孑 L 取芯，采取率达到 9 5 以上 ，岩芯呈 柱状 ，长 2 。 0 5 0 0 ram，最 长 1 1 m，质 地 坚硬 ，表 面 光滑，无 明显蜂窝、夹泥或混浆 现象 ；墙体检查孔压 水试验渗透系数在( 4 7 ) 1 0 c m s ，防渗指标满 足设计要求。 ( 4 )防 渗 墙 运 行 情 况 。闸坝 蓄水 后 ，坝 体 安 全 稳 定运行，表明防渗墙防渗效果 良好 。 5 结束语 江边水电站闸坝深厚松散覆盖层，地质条件复杂， 防渗墙造孔施工难度大。通过施工过程 中对地质条件 的 逐 步认识 ，及时调 整部 署 、优 化造 孔工 艺 和采取 行之 有 效的技术措施，解决 了施工初期遇到的大面积漏浆、塌 孔及频繁掉钻、卡钻、埋钻等各种技术难题 ，工程得以 顺利实施 ；同时 ，积 累了在 复杂 地质 条件 下 建造 中等 深 度、难度极高的混凝土防渗墙施工经验，以及处理严重 漏浆、塌孔，解决卡埋钻等难题的方法和措施。 6 3