桐子林水电站框格式混凝土连续墙施工技术.pdf

水利水电技术第4 1 卷2 0 1 0年第4期 桐子林水 电站框格式混凝土连续墙施工技术 刘城 呈 ，陈飓 ( 中国人民武装警察部队 水电第三总队，四川 成都6 1 0 0 3 6 ) 摘要 ：四川桐子林水 电站导流 明渠的部 分基础 处理采 用框 格式 混凝 土连 续墙 ，如何保 证其结构 的整体性是影响工程进度、质量等的关键。本文就该工程介绍几点关于框格式混凝土连续墙的施 工技 术措 施 。 关键词 ：框格 式混凝土连 续墙 ；成槽 ；墙段连接 ；混凝土浇筑；施工技术；桐子林水电站 中图分类号 ：T V 5 2 ( 2 7 1 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 5 7 0 5 Co n s t r uc t i o n t e c hno l o g y o f c e l l ul a r - s ha pe d di a p hr a g m wa l l f o r To ng z i l i n Hy dr o p owe r St at i o n L I U Ch e n g c h e n g ，C HEN J u ( T h e N o 3 G e n e r a l T e a m o f A r me d P o l i c e H y d r o p o w e r T r o o p s ，C h e n g d 6 1 0 0 3 6 ， S i c h u a n ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：A t e c h n i q u e o f c e l l u l a r s h a p e d d i a p h r a g m wa l l i s a p p l i e d t o t h e t r e a t me n t o f a p a r t o f t h e fou n d a t i o n o f t h e wa t e r d i v e r - s i o n c h a n n e l f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f T o n g z i l i n Hy d r o p p o w e S t a t i o n i n S i c h u a n P r o v i n c e；for w h i c h h o w t o e n s u r e t h e i n t e g r a t i o n o f the wall i s t h e k e y l i n k t o i mp a c t t h e c o n s t r u c t i o n p r o g r e s s a n d q u a l i t y S o me t e c h n i c al me a s u r e s for t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e c e ll u l a r s h a p e d u n d e r gro u n d c o n t i n u o u s w a l l a p p l i e d i n t h i s p r o j e c t a r e d e s c r i b e d h e r e i n Ke y wo r d s ：c e l l u l a r s h a p e d d i a p h r a g m wa l l ；t r e n c h i n g ；c o n n e c t i o n o f wa l l s e g me n t ；c o n c r e t e p l a c e me n t ；c o n s t ru c t i o n t e c h n o l o g Y；T o n g z i l i n Hy d r o p o we r S t a t i o n 1 工程简介 桐子林水 电站位于四川省攀 枝花市盐边县境内的雅砻江干流 上 ，水 电站枢 纽建 筑物 由重 力式 挡水坝段 、河床式 电站厂房坝段 、 泄洪闸( 7孔 ) 坝段 等建筑物组成 ， 坝顶 总 长 4 4 0 4 3 m，最 大 坝 高 7 1 3 m。导流明渠布置在右岸滩地 上，导流明渠渠身段底宽 6 3 8 m， 明渠中心线混凝土底板长 0 9 7 7 3 m； 导流 明渠 下 游 段 ( 0+2 2 00+ 3 4 0 4 9 8 ) 采用框格式混凝土连续墙 对明渠左导墙和底板基础进行整体加固( 图 1 ) 。框格 式连续墙就是由纵横相连的混凝土墙组成，其垂直水 流方向( 横向) 和顺水流方向( 纵向) 墙体中心间距均为 1 O 0 i n ，顺水流方 向设置 4道墙 ，墙厚 1 2 in，最大墙 深约 3 0 0 in。连续墙 混凝土强度 等级为 C 3 0 F S O W8 ， Wa t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r En g i n e e r i n g V o 1 41 No 4 图1 框格式混凝土连续墙平面图( 单位 ：m) 设计墙体面积 2 1 1 0 0 m 。主要工程量：连续墙混凝 土2 5 3 2 0 in 。 ，钢筋2 1 1 0 t ，接头钢板 3 6 0 0 t 。 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 2 2 0 作者简 介：刘城呈 ( 1 9 8 4 一 ) ，男 ，重庆人 ，助理工程师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘城呈， 等桐子林水电站框格式混凝土连续墙施工技术 2 施工重难点 为保证框格式连续墙的整体性 ，设计采用“ 十” 字型钢板进行 I、期墙段之 间的连接 。地下连续 墙分期施工存在 很多接头 ，墙段连接处需有足够 的 强度传递内力以加强墙体的整体性确保连续墙运行 安全 ，因此槽段连接对地连墙 的质量 至关 重要 ，可 以说单元槽段 问 的连 接结构是 地连墙 的核 心环节 ， 而槽段接头形式也就是连续墙施工工艺的关键技术 之 一 。 3 施工程序 连续墙分两期施工 ，先施工 I期槽 ，后施工 期 槽。其中“ 一” 字型单元槽段为 I期槽 ，“ L ” 型 、“ T ” 型 、“ 十” 字型为 期槽 。连续墙单元槽段施 工程序 见 图 2 。 l临建系统l 一 一 I 泥 浆系 统 建造I l 导墙 及施工平台建造 l l r L 一 排 污 净 化 系 统 I厂 上 I 辈 丁1r l 组装施工机械l I 弃渣场 连续墙造孔成槽 厂一 槽臣垂 卜 I 期槽 泥浆净化回 收系统 浇筑混凝土 结束 ，转下一槽孔 混凝土拌和、输送 图 2 连续墙单 元槽施工程序 4 主要施工方案 4 1 导墙及施工平台搭建 平台采用钢筋混凝土结构 ，厚度 0 3 m，底部铺 设 4 , 1 o ( 4 0 0 mm 4 0 0 m m) 的钢筋 网。导墙采用钢筋 混凝土“ L ” 型断面。导墙高 1 5 m，底 宽 1 2 m，内 侧净宽 1 2 5 m 。导墙内在上、中、下 3个断面共布 置 1 8 根 + 2 2 m m纵向受力钢筋。墙体材料为二级配 C 2 5 混凝土，钢筋选用 I 级筋。 4 2 连续墙造孔成槽 连续墙施工分两期进行 ，先施工 I 期槽孔 ，后施 工 期槽孔。其中 “ L ” 型、“ T ” 型、“ 十” 字型基本槽 长为 2 8 m( 一铣或一抓宽度) ，“ 一” 字型单元槽 段 5 8 基本槽长为 7 2 m。单元槽段采用铣削法和抓取法相 互配合的成槽方法 。对于上部覆盖层采用液压铣槽机 直接铣削成槽 ( 或抓斗抓取成槽 ) ，下部基岩采用 液 压铣槽机直接铣削成槽。 连续墙施工时所 遇的主要地层 为粉砂质粘土层 和砂页岩 ，考虑使用连续墙成槽施工机具有 ：宝峨 C B C 2 5型液压 铣槽 机 、宝 峨 B C 4 0型液 压铣 槽 机 、 利勃海尔 H S 8 5 5 H D机械抓斗、金泰 S G 4 0液压抓 斗 。 4 3固壁 泥浆 泥浆在连 续墙 施 工 中 的作用 主 要是 保 持孔 壁 稳定 、悬 浮钻 渣 以及 冷却 钻具 。根据 工程 实 际情 况 ，本工程 拟采 用 膨 润土 泥浆 进行 护壁 ，分散 剂 采用工业碳酸钠 ( N a C O 。 ) ，降失 水增粘 剂为 中粘 类羧 甲基纤 维素 钠 ( C MC) ，配 制泥浆 用水 拟采 用 系统水 ，使用前将水样送有 关部 门进行水质 分析 ， 以免对泥浆性 能 产 生不 利影 响 ，膨 润 土泥 浆配 合 比 见表 1 表 1 膨 润土泥浆配合比 水 L 膨润土 k g 碳 酸钠 k g 1 0 0 0 8 01 O O 34 泥浆搅拌设备选用 1 0 2 0 m 高速泥浆搅拌机 搅拌 。在钻进过程中，槽孔内的泥浆由于岩屑混入和 其他处理剂的消耗 ，泥浆性能将逐渐恶化 ，必须进行 处理。处理方法是：被使用过的泥浆通过泥浆净化系 统， 将土颗粒和碎石块除去， 然后把干净的泥浆重新 送回到槽 中。在槽孔和储浆池周 围应设置排水沟，防 止地表污水或雨水大量流入后污染泥浆。被混凝土置 换出来 的泥浆距混凝土面 2 I I l 以内的泥浆 ，因污染较 严重 ，应予以废弃。 4 4清孔换浆和接头孔的刷洗 ( 1 ) 本工 程清孔换 浆方法 主要采用液压铣 清孔 ( 见图 3 ) 。槽孔终孔并验收合格后 ，即采用液压铣槽 机进行清孔换浆。将铣 削头置入孔 底并保持铣轮旋 转 ，铣头中的泥浆泵将孔底 的泥浆 输送至地面上 的 B E 5 0 0型泥浆净化机 ，由震动筛除去大颗粒钻碴后 ， 进入旋流器分离泥浆中的粉细砂。经净化后 的泥浆流 回到槽孔内，如此循环往复，直至回浆达到“ 混凝土 浇筑前槽内泥浆” 的标准。在清孔过程中，可根据槽 内浆面和泥浆性能状况 ，加入适当数量的新浆以补充 和改善孔内泥浆。 清孔结束前在 出浆 管 口取样 ，测试 泥浆 的全性 能，其结果作为换浆指标的依据。根据清孔结束前泥 水利水电技术第4 1卷2 0 1 0年第4期 僭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图3 液压铣槽机清孔方法示意 浆取样的测试结果 ，确定需换泥浆 的性能指标和换浆 量。用膨润土泥浆置换槽 内的混合浆 ，换浆量一般为 槽孔容积 的 1 31 2 。换浆 量根据成槽方 量、槽 内 泥浆性能和新制泥浆性能综合确定 。槽内抽出的泥浆 通过回浆沟进入回浆池，成槽时再作为护壁浆液循环 使用。 ( 2 ) 接头孔 洗刷 。 期槽 段 在 清孔换 浆前 ，应 使用特制 的接头刷洗机刷洗 I期槽段两端 十字钢板 上的泥皮或附着 物。接头孔 的刷洗是 利用接头刷洗 机的自重，通过调整钢丝绳位置的方法使刷子对接 头孔孔壁进行施 压 ，在此过程 中 ，利 用 吊车带 动刷 子不断的 由孔底 至孑 L 口进行往返 运动 ，从 而达到对 孔壁进行清洗 的 目的。接头孔壁洗刷 的结束 的标 准 是接头刷洗机上基本 不带泥 屑 ，并且孔 底淤积不再 增加 。 ( 3 ) 清 孔换浆 结束标 准。清孔换 浆结束 后 1 h ， 在槽孔底部 0 1 5 0 5 m部位取样 ，进 行泥浆试验 。 如果达到结束标 准 ，即可结束清孔 换浆 的工 作。结 束标准：清孔换浆结束 1 h 后，槽孔内淤积厚度小于 1 0 c m。使用膨润土泥浆时 ：泥浆密度 1 1 5 g e m ； 马氏漏斗粘度 3 25 0 ；含砂量 6 。 刘城呈， 等桐子林水电站框格式混凝土连续墙施工技术 4 5 钢筋笼吊装 本连续墙 工程 ，钢 筋 笼结 构可 分为 “ 一” 字 型 、 “ L ” 型 、“ 十” 字型 、“ T ” 型 ，因此本道墙体的单个槽 段 的钢筋笼拟采用 “ 铁扁担 ” 起 吊架 、双钩起 吊。根 据估算最大钢筋笼约5 0 t ，所用吊车为 1 台1 0 0 t 和 1 台 5 0 t 履带式 吊机配合共抬 ，下设钢筋笼 。 4 6 墙段连接 为保证框格式连续 墙的整体性 ，设计采用 “ 十” 字型钢板进行 I、 期墙段之 问的连 接。“ 十” 字型 钢板接头见 图4 。 ( 1 ) 接头箱 。为保证 本 工程 的顺 利 实施 ，有针 对性地为本连续墙设计 了专用接头箱，其结构型式 见图 5 图5 接头箱结构( 单位：m m) ( 2 ) 拔管机具 。本工程拔管机具采用 B G 4 2 0 1 0 0 全液压拔管机 。B G 4 2 0 1 0 0全液压拔管机为最新研制 的产品，是目前国内地下连续墙施工中使用过的大口 径 、大吨位的液压拔管机 ( 见表 2 ) 。 ( 3 ) 十字钢板接头和接头箱下设 。施工顺序为先 下设接头箱 ，后下设十字钢板接头 。 接头箱下设 。采用 吊车起吊接头箱 ，先起吊底 节接头箱 ，对准端孔 中心 ，垂直徐徐下放 ，一直下到 图4 十字接头钢板大样( 单位：m m) 水利水电技术第4 1卷2 0 1 0年第 4期 削孔位置 ，用拔管机锁死 ，然后起 吊第二节接头箱 ，用定位削连接后 松开拔管机锁死装置 ，用吊车下设 第二节接头箱至孔内，用拔管机锁 死 ，然后起 吊第三节 接头 箱 ， 直至孔底 。 十字钢板接头下设。为保证 十字钢板接头下设定位的精度和免 受混凝土冲击移位，将十字钢板接 头焊接在钢筋笼上 ，与钢筋笼一起 整体下设。 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘城呈， 等桐子林水电站框格式混凝土连续墙施工技术 表2 B G 4 2 0 1 0 0型全液压拔管机的主要技术参数 项 目 指 标 正常工作压力 M P a 2 5 最大工作压力 MP a 3 0 正常起拔力 k N 3 6 0 0 最大起 拔力 k N 4 5 0 0 拔管提升速度 mm mi n 5 8 0 下降速度 mm mi n 1 1 0 0 油缸行 程 mm 7 5 0 拔管直径 mm 8 o ol 2 0 0 工作时外形尺寸 mmmmmm 2 2 0 0 x 2 2 0 01 7 7 0 单台重量 k g 1 3 7 0 ( 4 ) 防止绕流措施。接头部位 的接合钢板及侧钢 板( 接头钢材 ) 由于下设不能完全 紧贴槽壁 ，所 以在 接头钢材与槽壁 、槽底之间就存在间隙。因此 ，在 I 期槽段浇筑混凝土时 ，接头钢材也不可能防止混凝土 从接头部位流出。如果混凝土从接头部位流出，要除 去则非常困难 ，而且也未必能满足作为基础 的条件 ， 所 以必须采取适当方法可靠地防止接头部位混凝土的 流出。 ( 5 ) 十字钢板接头的保护措施 。 期槽段挖掘过 程 中，端孔 内下设的接头箱可有效保护 I 期槽段的钢 筋笼和十字钢板接头不被破坏。 ( 6 ) 接头箱起拔。在期槽孔靠近接头箱侧开挖 成槽后 ，用 吊车配合拔管机起拔接头箱 。 4 7混凝 土浇筑 ( 1 )连 续 墙 墙 体 材 料。连 续 墙 墙 体 材 料 为 C 3 0 F 5 0 W8混凝土 。混凝土框格式连续墙取芯样本材 料抗压强度指标应满足表3 要求。 表 3混凝土连续墙性能 2 8 d抗压强度 2 8 d弹性模量 2 8 d抗渗等级 1 4 3 MP a 3 O 0 0 0 MP a W 8 ( 2 ) 混凝土原材料 。水泥 ，不低于 4 2 5级水 泥，粉煤灰不低于二级 ，水胶比不应大于0 5 5 。 骨料 ，采用满足性能要求 的人工骨料 ，最大粒径小 于 4 0 m m。砂 ，采用人工砂 ，细度模 数 2 42 8 。 膨润土或粘土，应满足制泥浆用土料要求。外加 剂 ，各种外加剂应通过试验确定 ，并符合 水工混凝 土外加剂技术规程 ( D L T 5 1 0 0 -1 9 9 9 ) 的有关规定。 水，符合拌制混凝土用水要求。 混凝土施工物理特 性指标要求如下 ：混凝土 人孑 L 时 的坍落 度 为 1 82 2 c m； 扩 散度 为 3 4 4 0 c m；坍 落度保 持 1 5 c m 以上 ，时 间应不 小于 1 h ；混凝土的初凝时间应不小于 6 h ，终凝时问不 6 0 应大于2 4 h ；混凝土的密度不应小于 2 1 0 0 k g m ； 胶凝材料用量不少于 3 5 0 k g m ；水胶 比小于 0 6。 ( 3 ) 混凝土浇筑导管和下设。 浇筑导管。混凝土浇筑导管采用快速丝扣连 接的 4 , 2 0 0 m m的钢管 ，应在每根导管的上部 和底节 管以上部位设置数节长度为 0 31 0 m的短管 ，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。 导管下设。导管下设前需进行配管和作配管 图，配管应符合规范要求。导管按照配管图依次下 设 ，每个槽段布设 23根导管，导管安装应满足如 下要求 ：一期槽端距离导管不大于 1 5 m，二期槽不 大于 1 0 m，导管之间间距不大于 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 的最深处。 ( 4 ) 混凝土开浇及人仓。混凝土拌和车运送混 凝土进槽口 储料罐， 再分流到各溜槽进入导管。混 凝土开浇时采用压球法开浇，每个导管均下人隔离塞 球 。开始浇筑混凝土前 ，先在导管内注入适量的水泥 砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞 被挤出后 ，能将导管底端埋入混凝土 内。混凝土必 须连续浇筑，槽孔 内混凝土上升 速度为 35 m h ， 并连续上升至墙顶有效高程 。 ( 5 ) 浇筑过程的控制。导管埋人混凝土内的深 度保持在 1 6 m之间，以免泥浆进入导管内。槽 孔内混凝土面应均匀上升，其高差控制在 0 5 m以 内。每 3 0 mi n测量一次混凝土面，每 2 h测定一次导 管内混凝土面，在开浇和结尾时适 当增加测量次数 ， 根据每次测得的混凝土表面上升情况 ，填写浇筑记录 和绘制浇筑指标图，核对浇筑方量，指导导管拆卸。 严禁不合格的混凝土进入槽孔内。浇筑混凝土 时 ，孔 口设置盖板 ，防止混凝土散落槽孔 内。槽孔底 部高低不平时，从低处浇起。混凝土浇筑完毕后的顶 面应高于设计要求的顶高程 5 0 c m 。混凝土浇筑 时 ，在机 口或槽孔 口人 口处随机取样，检验混凝土的 物理力学性能指标。浇筑混凝土时， 如发生质量事 故 ，立即停止施工 ，并及时将事故发生的时间、位置 和原因分析报告监理人 ，除按规定进行处理外 ，将处 理措施和补救方案报送监理人批准 ，按监理人批准的 处理意见执行。 水利水电技术第 4 1卷2 O l O年第4期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 连续墙施工特殊情况处理 5 1 漏浆、塌孔的处理 ( I ) 造孔过 程 中，如 遇少 量漏 浆 ，则 采用 加大 泥浆粘度，投堵漏剂等处理，如遇大量漏浆，采用 投锯末、水泥、稻草或高水速凝材料等进行堵漏处 理。( 2 ) 根据工程 施工 经验 ，危 险性 管涌 土 ，会加 剧地层渗漏通道的渗漏 ，施工 时 ，要加 强泥浆 损失 测估 ，改变钻进工 艺 ，准备好足够 的堵 漏材料及 时 处理好渗漏 ，尤其是槽 孔 的副孔抓 取时 ，要小 心提 防。( 3 ) 塌孔处 理 ：如果 覆盖 层局 部级 配不 均 ，造 孔 中可能出现塌 孔。发现有塌孔迹 象 ，首先提起 施 工机具 ，根据塌孑 L 程度 采取 回填粘 土 、柔性材料 或 低强度等级混凝土等处理；如孔 口塌孔，采取布置 插筋 、拉筋 和架 设 钢 木 梁 等 措施 ，保 证 槽 口的 稳 定 。( 4) 如槽 内塌孔 严重 ，必 要时 可浇 筑低 强度混 凝土后重新造孔 。 5 2孔斜的处理 造成地连墙发生孔斜 的原因有很多 ，其 中地层原 因是最主要的。当槽孔施工发生孔斜时，将使墙体的 封二 ： 封三 ： 封底 ： 前 插 一 ： 前 插二 ： 前 插 三 ： 前 插 四 ： 前 插 五 ： 前 插 六 ： 前 插 七 ： 刘城呈， 等桐子林水电站框格式混凝土连续墙施工技术 有效厚度减少以及影响墙体的连续性，因此，孔斜的 控制 尤 为 重 要 ，拟 采取 下列 措 施 ：本 工 程 的宝 峨 C B C 2 5型和 B C 4 0型液压铣槽机 、利勃海尔 H S 8 5 5 H D 机械抓斗 、金泰 S G 4 0液压抓斗等均安装有测斜 和 自 动纠偏装置，操作手可直观的在显示屏中时时观测到 孔深、孔斜等参数指标，当发现孔斜有超标趋势时， 可利用 自动纠偏装置及时处理 。 5 3 混凝土浇筑堵管的处理 混凝 土的浇筑质量 是连续 墙施工成败 的关键 环 节 ，连续墙 的浇筑应严格按照规范的规定执行。有效 地控制混凝土的搅拌质量及按 规定掌握 导管 的埋深 ， 是避免发生堵管的关键措施。一旦发生堵管，可利用 吊车上下反复提升导管进行抖动，疏通导管 ，如果无 效 ，可在导管埋深允许的高度下提升导管 ，利用混凝 土的压力差 ，降低混凝土的流出阻力 ，达到疏通导管 的 目的。当各种方法无效时 ，可考虑重新下设另一套 导管 ，新下设 的导管底部应完全插入混凝土面 以下 ， 然后用小抽筒将导管 内的泥浆抽吸干净 ，方可继续进 行混凝土的浇筑。 ( 责任编辑聂建平) 宜国 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