接头管法在靠山屯水库大坝混凝土防渗墙施工中的应用.pdf

第5 期 ( 总第1 3 4 期) 中国水能 及电气化 N o 5( T O T A L N o l 3 4 ) 2 O l 6 年 5 月 Ch i n a Wa t e r P o we r &E l e c t r i fi c a t i o n DOI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 5 5 4 3 T K 2 0 1 6 0 5 0 0 4 接头管法在靠 山屯水库大坝混凝土 防渗墙施 工 中的应 用 金 文 ( 辽宁省水利水电勘察设计研究院，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ) 【 摘要】 本文以辽宁锦州义县靠山屯水库大坝混凝土防渗墙施工为例 ，针对接头施工质量难控制问题，对接 头管法施工工艺中接头管下设、拔管时机控制与起拔力确定等关键技术进行 了阐述分析，并结合工程实际，提 出了混凝土防渗墙接头管施工常见问题及其解决措施，以期对此类地下连续墙施工有所借鉴。 【 关键词】 混凝土防渗墙；接头管法；施工技术 中图分类号：T V 5 4 3 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 3 - 8 2 4 1 ( 2 0 1 6 )0 5 - 0 0 0 7 - 0 4 Ap p l i c a t i o n o f p i p e j o i n t t e c h n o l o g y i n Ka o s h a n t u n Re s e r v o i r da m c o n c r e t e c u t o ff wa l l c 0 ns t r uc t i 0 n J I N We n ( I n v e s t i g a t i o n a n d D e s i g n o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r L i a o n i n g P r o v i n c e ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 6 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n t h e p a p e r ，L i a o n i n g J i n z h o u Ka o s h a n t u n R e s e r v o i r d a m c o n c r e t e c u t o ff wa l l c o n s t r u c t i o n i s a d o p t e d a s a n e x a m p l e T h e k e y t e c h n o l o g i e s o f p i p e - j o i n t i n s t a l l a t i o n ，p i p e r e m o v a l t i mi n g c o n t r o l ，r e m o v a l f o r c e d a t e r m i n a t i o n ，e t c d u r i n g p i p e - j o i n t t e c h n o l o g y c o n s t ruc t i o n p r o c e s s a r e d e s c r i b e d a n d a n a l y z e d a i mi n g a t d i ffic u l t q u a l i t y c o n t r o l i n j o i n t c o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g p r a c t i c e i s c o mb i n e d f o r p r o p o s i n g c o mmo n p r o b l e ms a n d s o l u t i o n s i n e o n c r e t e c u t o ff w a l l p i p e j o i n t c o n s t ruc t i o n ，t h e r e b y p r o v i d i n g r e f e r e n c e f o r s i mi l a r u n d e r g r o u n d c o n t i n u o u s w a l l c o n s t r u c t i o n Ke y w o r d s ： c o n c r e t e c u t o ff w a l l ； p i p e j o i n t t e c h n o l o g y ； c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y 接 头质量 的好坏对地下连续墙 的成墙 质量有 直接 影响 ，选择有效 的地下连续墙施工方法 与参数是保 证 墙体预期功能实现 的必要前 提。近年来 ，随着 机械设 备与相关施工技术的不断发展 ，地下连续墙接头型式 与施 工工艺取得长足发展 ，多种新 工艺与手段相 继 出 现。就现阶段而言 ，接头管法施工是 地下连续墙 施工 接头处理 中应用较为普遍 的方法 ，其具 有工效高 、施 工工期短 、质量可靠 、连接效果好 等优点 ，近年来 在 槽深 2 0 4 0 m连续墙接 头 中的应用效 果 十分显著 。 但接头管法施工技术要求高，工程实践中亦不乏技术 实施失败的典型，分析与研究接头管法施工关键技术， 对保 障该技术 实施成效 与应 用推广 具有重要意义。 7 施工技术 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y 1 工程概 况 靠山屯水库位于辽宁省锦州市义县西南部 ，系 小凌河 流域 北小河 支 流黑 山庙 河 中下 游 峡 谷地 带 的 水利枢纽工程。该水库始建于 1 9 6 0年 ，是一座集防 洪、灌溉、养鱼综合利用 于一体 的中型山谷水库 ， 水库 总库 容 1 5 9 3万 I n 。水 库 枢纽 工 程 由大 坝 、溢 洪道 、输水洞组成 ，其中大坝为均质土坝 ，坝顶高 程 1 4 2 6 0 m，坝长 1 8 0 m，最大坝高 2 0 3 m，坝顶宽 6 m。水库 由于受当时建设技术条件的限制 ，大坝 近年来出现了较为严重的溢洪道稳定性差 、大坝基 础渗漏等问题。此次工程主要是对大坝基础进行 防 渗处 理 ，防渗形式 为混凝 土 防渗墙 ，桩 号 0+ 0 0 0 0+1 8 0 ；设计混凝土防渗墙顶部高程 1 3 9 5 1 I n ，塑 性混 凝土 防渗墙 底部 至 中风 化 白云岩 底部 ，顶 部 回 填黏土做防渗体加高到坝顶。 防渗墙施工 采用液 压抓斗全抓法 ，接 头采 用接 头 管法 ，混凝土浇筑采用水 下导管浇筑法进 行施工 。由 于该工程防渗墙深度较深，且地层主要为黏土和风化 岩 ，设计 防渗墙造孔采 用两期槽孔施工 ，一 、二期槽 孔 间隔布 置 ，先施 工一 期槽孔 ，后施 工两个一 期槽孔 之间的二期槽孑 L ，其平面布置见图 1 。 二期槽孑 L 9 O m 二期槽孔9 O m 图 1 防渗墙槽段 T - 面布 置 2 接头管施工工艺及关键技术 2 2 接头管拔管时机控制 接头管法施工主要工艺流程为：终孑 L 验收与清 孔一接头管下设一导管下设与泥浆下混凝土浇筑一确 定起拔 时间一接 头管起 拔。 2 1 接 头管下设 接头管下设采 用 2 5 t 汽车起 重机进 行 ，由底 节接 头管往上依次下放施工，底节接头管下设过程 中应保 证管孔 中心 与端孔 中心的重合 ，下放速度应控 制在合 理范 围内 ；底 节接 头管 下放 至 4 ) 1 2 0槽孔 位置 时 ，用 1 0 8( 厚壁 1 8 m m)钢管对孔插入接头管，并继续将 底管下放至指定位置。而后松开公接头保护帽固定螺 钉 ，吊起保护帽，并用清水冲洗接头配合面并涂抹润 滑油。重复上述程序直至全部接头管下放完毕。应注 意接头管 对 接 过程 中，应 避 免 两节 接 头管 之 间 的碰 撞 ，保证公母接 头的顺 利连接 。 8 接头管起拔 时间关乎整个混凝土 防渗墙施工 的成 败。起拔时间过早，混凝土没有达到早期强度 ，使浇 筑混凝土的下部发生坍塌，影响最终混凝土墙的防渗 效果 ；起拔 时间过晚 ，接头管管壁与混凝 土之 间力 的 作用会显著增加 ，使接头管起拔力升高，造成阻管事 故 的发生 ，而如果 强力拔出管道又容易造 成整个施 工 平台的塌 陷。接头管起拔 时间的确定与诸多因素有 关 ，包括 水下混凝 土早 期特性 、混凝 土浇筑速 度 、槽 孑 L 深度 与直径等。 水下 混凝 土浇筑施工具有一定 的特 殊性 ，施 工要 求所浇筑的混凝土初凝时间在结构上保持连续性。接 头管拔管 施工判定标准主要为混凝 土的胶结程 度 ，初 凝 时初拔 ，末 盘混 凝 土初 凝 后 需保 证 接 头 管全 部 拔 出。为明确接 头管拔管时间 ，对 昆 凝 土性状 自始至终 都 应做好 时 间记 录 ；在 首盘浇 筑 时保 留混凝 土试 样 ， 施 工技 术 Co ns t r uc t i o n Te c h n o l o g y 以实验 室试验情况确定混凝 土初凝 时间 ，并根据 现场 实际情 况及时调整设计 的接头管拔 起时 间 。接 头管 拔起时间按照下式进行估算 ： T= o+a 2 一( t 2一t 1 ) 式 中 混凝土初凝 时间 ； t 。 、 t ， 混凝 土出料与进场时间 ； t 混 凝土试件初凝时 间； 。 修正系数 ，取 0 9 8 。 通过试验观察 ，得出该工程混凝土试块胶凝 时 间 ：夏 天为 4 6 h ，冬天为 8 h 。工程施工 期主要集 中 在夏季 ，底部 混凝 土初 凝 时 间约 5 h ，间 隔半小 时 微 动接 头 管 ，避 免 接 头 管 与 混 凝 土 黏 结 力 过 大 。 当 Y J B 一 1 2 0 0全液压拔 管机 压力表读 数达 到 4 6 M P a 时 ， 就为接头管起拔时 间。 2 3 接头管起拔 2 3 1 确定接 头管起拔 力 工程施工 中拔管机 的选 型与导墙 的设 计都 与起 拔 力有关 ，而接头管起拔力 的确定亦需要 通过分 析并得 出合理起拔阻力 ，因此 ，分析与估算起拔阻力是混凝 土防渗墙接头管施工 的关键 内容 。接 头管起拔所 受阻 力主要包过 四种 ：接头 管 自重 、混 凝 土挤 压摩 擦 阻力 、混凝土与管壁黏结力 以及接头管变形所 产生的径向分力 ，其受力简图如图2所示，起拔力 简单估算方式为将多种阻力相加求和。 图 2起拔管受力简图 混凝土在拔管过程 中的状态 ，自上 而下可分 为流 态 、塑态 以及稳定状态 ，各状态下混凝 土所产生 的挤 压摩擦阻力 与黏结力 存在差异，进而导致施工 起拔力发生变化 。四种 阻力之 中 ，对起 拔力影 响较 为显著的为 和 ，其值大小难以计算且变化明显， 因此 ，将 四种 阻力求 和确定起拔力 方式存在难 度。随 着机械制造技术 的不 断发展 ，现今工程选 用 的拔管 系 统通常为液 压操控方式 ，系统 起拔力 可通过下 式 确定 ： a HD 式 中P 液压控制 台压力表最大示数 ，MP a ； n 起拔器与 昆 凝土之间的摩擦 系数，可通 过现 场 或 实 验 室 试 验 得 出 ，经 验 值 取 1 1 6MPa m ； 槽段混凝土浇筑高度，n l ； D 接头管直径 ，m。 通过实验室试验得 出起拔器与混凝土 之间 的摩擦 系数为 1 2 1 MP a m ，根据 工程 选用 接头 管 直径 ，以 底部接头管计算得 出的液压控制台最大示数为 4 6 M P a ，此 即为确定起拔力 的关 键参数 。 2 3 2 接 头管起拔施工控制 接头管起拔分三 阶段进行 ，即初 拔阶段 、正 常起 拔与终拔阶段。初拔阶段又称为活动管过程 ，其主要 是初始 阶段轻微活动导管而 降低其 与混凝 土之 间的黏 结力作用 ，同时亦可通过此时的压力表读数判断混凝 土胶凝 情 况。初 拔 管道 长 度 一 般 控 制在 l 02 0 c m， 拔管活动间隔 1 h ，具体拔管次数视压力表数值确定； 视情况逐次缩减提升 间隔时间与增加 提升高度 ，该 工 程压力表判定界 限为 4 MP a 。压力表大于 4 M P a 后进 入 正常起拔阶段 ，此时期压力表读数控制在 46 MP a ， 首次拔起高度应不超过 l m，如首次拔起过程中压力表 读数产生大幅度下降，则需停止拔管施工，再次起拔 依据示数确定。终拔阶段应严格控制接头管的提升速 度，避免槽孔出现坍塌情况。接头管拔出后 ，应及时 清洗管道，避免下次施工中发生堵塞，并在二期槽段 施工前用润滑剂进行润滑，降低下次施工的起拔力。 9 施工技术 Co n s t r uc t i o n Te c h no l o g y 3 防渗墙接头管施工常见 问题与处理措施 3 1 槽壁不垂 直 槽 壁垂 直 度不 达 标容 易影 响接头 管 最终 安放 位 置 ，安放位置 的误差会造成混凝 土防渗墙宽度 发生改 变 ，亦会给后续钢筋笼下放与土方 回填施工带来影 响。接头管下设过程 中应对接头管垂直度进行监测 ， 如发现槽 内接头 管发生 偏差 ，应 及 时采取 纠偏 措施 ； 如偏斜程度较 大而无 法进行修正时 ，则需要停 止下设 施工并起拔接头管，拔管架应与此时接头管方向保持 一 致，以防接头管起拔中引起接头管再次变形或槽孔 坍 塌 。 3 2 接头管稳固性差 接头管两端稳 固性差容易造成槽 段过长 ，影 响下 一 槽 段施 工质量 。接头管下端 的固定可采 用将下端插 入 土体 的方式 ，亦可加大底部 的埋置 深度 ，避免下端 出现较 大偏 差 。接 头管 上端 的固定 可采用 两 种方 式 ， 一 是增加拔管机机身重量 ，二是在接头管与导墙之间 打人木楔 。 3 3回填不密实 接头管下设施工完成后 ，其下端往往无法与土体 ( 上接第 l 7页)水洞导流。由于溢洪闸地势较高，施 工前水库可不降低库水位 ，在溢洪道 引水 渠进 口处 填 筑围堰挡水即可。以米山水库非汛期多年平均最高水 位 2 6 6 4 m作 为 调 洪演 算 的起 调 水 位 ，经调 洪 计算 ， 施工期 l 0年一遇水位为 2 6 8 4 m，考虑波浪爬高和安 全超高后 ，堰顶 高程为 2 7 9 4 m，最大 堰高 约 3 4 4 m。 围堰布置 于溢洪 闸引水 渠进 口前 ，距 闸轴线 约 1 2 0 m， 堰长约 1 3 6 m。 6 结语 本文 根据 自然条件 、工程布置确定 了施 工导流方 案，该方案使水库放水时段缩短为一年 ，第二年汛前 1 0 紧密贴合 ，缝隙的存在易造成混凝土的绕流。工程施 工 中可用钢钎振捣缝 隙土体 ，确保 回填土与 接头管之 间的充分 贴合。 4 结语 靠山屯水库坝体基础混凝土防渗墙深度较大 ，采 用普通钻凿法施工难度较大，且无法保证接头施工质 量 ，而采用 防渗墙接 头管 法连 接具 有 良好 的 整体性 ， 较长的弧线防渗半径亦能够有效保证墙体的防渗效 果。但在接头管法施工中，应注重起拔时机的控制与 起 拔力的 确定 ，并 根 据 实 际情 况 调整 施 工参 数 与 措 施 ，以确保墙体连接质量。A 参考文献 1 杨吉忠 ， 吴超瑜 ， 汤 文涛 接头管施 工工 艺在地 下 连续墙 中 的 应用 J 广东土木与建筑 ， 2 0 0 3 ( 1 2) ： 3 7 - 3 8 2 王斌 地下连续墙接头管提拔时间的实验研 究 J 价值 工程 ， 2 0 1 3 ( 1 2 ) ： 9 6 - 9 8 3 阎逢君， 方红 地下防渗墙接头管起拔研究探讨 J 探矿工程 ( 岩土钻掘工程 ) ， 2 0 0 3 ( s 1 ) ： 1 3 2 1 3 3 4 程素珍， 杜滨， 刘莉莉 土坝混凝土防渗墙侧壁负摩阻力分析 J 中国水能及电气化 ， 2 0 1 5 ( 1 O ) ： 6 6 - 7 0 5 盂德志 向家坝水 电站大 坝坝基 防渗墙 施工技 术难 点及对 策 J 中国水能及电气化 ， 2 0 1 2 ( 1 2 ) ： 1 4 一 l 8 大坝翻压、护坡翻修和东西放水洞工程全部完成 ，恰 好利用汛期充库蓄水。不但保证了大坝及泄水建筑物 的施工均能在于地条件下进行，还节省了工程投资， 减少了水库放水损失，从而使工程施工达到了经济、 合理和安全 的 目标 。A 参 考文献 1 彭尚银 ， 等 施工组织设计编制 M 北京 ： 中国建 筑工业 出版 社 ， 2 0 0 6 2 康世 荣 ， 陈东山 ， 等 水 利水电工程施 工组织设计 手册 M 北 京 ： 中国水利水电出版社 ， 2 0 0 1 3 李炜 水利计算手册 M 北京： 中国水利水电出版社， 2 0 0 6