混凝土防渗墙施工计算方法汇总.pdf

葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 目录目录 1 1、防渗墙主要基本概念及工程实例：.2 2 2、防渗墙单元工程量计算：.2 单元工程量计算方法.3 单元工程量计算方法.3 单元工程量计算方法.4 3 3、防渗墙孔斜计算：.5 4 4、防渗墙接头孔套接厚度的计算方法：.6 5 5、防渗墙成墙面积的计算方法：.7 6 6、防渗墙平均孔宽的计算方法：.7 7 7、防渗墙两序间隔法：.7 8 8、防渗墙接头管法：.7 9 9、总结：.8 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 本文创作来自观音岩水电站防渗墙施工，仅供防渗墙施工内业工作人员交流之用，把防渗墙基本工法和计算方法简单介绍，旨在简单易懂，不足之处还望指正！1 1、防渗墙主要基本概念及工程实例：防渗墙：是利用冲击钻机(或其他挖槽设备)在围堰(或松散透水地基)中，冲击挖掘成槽形孔，以泥浆固壁，并在槽(孔)内浇筑混凝土(或其他防渗材料)，从而形成的具有防渗功能的地下连续墙。导墙：是为防渗墙施工建造的临时建筑物，作用是保证钻具的开孔垂直度、保护槽口和承重(钻机)。在本工程中导墙结构形式设计为矩形，导墙高度 1.5m导墙宽 0.8m，；两墙间距 1.0m。图图 1 1 导墙和施工平台布置导墙和施工平台布置(图中尺寸单位：图中尺寸单位：cm)cm)导墙是在防渗墙轴线放样后，在围堰上沿轴线采用反铲进行槽体开挖，用钢模板立模并加固牢固，按图 1 示浇筑混凝土。在开钻前，导墙之间回填土料，主要作用是稳住钻头、开钻容易，并能压实导墙以下土体，以便进一步钻进。排浆沟：主要结构如图 1 右示，一般来讲排浆沟没有导墙尺寸要求严格，它主要为排放清孔置换出的废浆液，如图 1设置 1的坡度供浆液自流至排浆沟，顺排浆沟排至沉淀池。泥浆：是膨润土或黏土颗粒分散在水中所形成的悬浮液，在建造防渗墙时起固壁、冷却钻具、悬浮及携带钻渣作用。本工程泥浆材料的选择：水选用自来水，土采用膨润土，分散剂为纯碱（Na2CO3），增粘剂为羧甲基纤维素钠(CMC)；配合比为（重量：kg）水：膨润土：碳酸钠：羧甲基纤维素钠=1000：70：4.5：0.3。2 2、防渗墙单元工程量计算：本工程二期围堰防渗墙一个槽段划为一个单元，一、二期槽槽长均为6.4m。槽段之间采用套接，每个槽段内分 3 个主孔 2 个副孔。防渗墙 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 图图 2 2 6.46.4 米槽段主副孔划分米槽段主副孔划分平面平面图图 现以本工程二期围堰下游防渗墙二期槽 XG-22#为例来说明单元工程量的计算原理：孔号 1#2#3#4#5#相应孔深 14.5 14.1 13.3 13.0 12.5 表表 1 1 XGXG-22#22#槽段孔深一览表槽段孔深一览表(单位：单位：米米)单元工程量计算方法 把每个孔的工程量计算出来分别相加即得单元工程量：1#孔工程量：V1=3.140.42 14.5=7.29 m3 2#孔工程量：V2=2.00.814.1=22.56 m3 3#孔工程量：V3=3.140.42 13.3=6.69 m3 4#孔工程量：V4=2.00.813.0=20.80 m3 5#孔工程量：V5=3.140.42 12.5=6.28 m3 单元工程量：V=V1+V2+V3+V4+V5=63.62 m3 但此种算法未计算进去主、副孔间的部分小墙，如图 3 阴影部分示。图图 3 3 主、副孔间的部分小墙主、副孔间的部分小墙平面图平面图 单元工程量计算方法 把主孔分为半圆和一个宽 0.4m 的矩形来计算，则 6.4m 的槽段总单元工程量分为 7 部分工程量之和：葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分第六部分第七部分 图图 4 4 单元单元工程量分部平面图工程量分部平面图 第一部分工程量：V1=3.140.42 0.514.5=3.64 m3 第二部分工程量：V2=0.40.814.5=4.64 m3 第三部分工程量：V3=2.00.814.1=22.56 m3 第四部分工程量：V4=0.80.813.3=8.51 m3 第五部分工程量：V5=2.00.813.0=20.80 m3 第六部分工程量：V6=0.40.812.5=4.0 m3 第七部分工程量：V7=3.140.420.512.5=3.14 m3 单 元 工 程 量：V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7=67.29 m3 此种算法最符合理论方量，较算法复杂、精确，在实际中应用不多。因此为了方便前方施工计算但又不失精确，总结了单元工程量计算方法 单元工程量计算方法 先引进平均孔深和加权平均孔深的计算方法。平均孔深的计算方法：h h=(14.5+14.1+13.3+13.0+12.5)5=13.48 m 加权平均孔深的计算方法：=(14.5+14.12.5+13.3+13.02.5+12.5)8=13.50 m(其中系数 2.5 是副孔转换为主孔的系数即：2.00.8=2.5；系数 8 是 2#、4#副孔转换为主孔后所有的主孔数)以上两种计算方法在实际中都有应用。副孔浇筑混凝土的量明显多，所以加权平均孔深更为合理；平均孔深计算简单、通俗易懂在实际中也有应用。图图 4 4 二期槽二期槽单元工程量单元工程量方法方法平面图平面图 葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 图图 5 5 一期槽一期槽单元工程量单元工程量方法方法平面图平面图 此法是把图四中阴影部分作为顶面积，把平均孔深或加权平均孔深作为高来计算。顶面积：A=5.60.8+3.140.42=4.9826 m2 （若为一期槽，顶面积示意图如图 5，计算略）以平均孔深为高计算单元工程量：Va=Ah h=67.17 m3 以加权平均孔深为高计算单元工程量：Vb=A=67.27 m3 对比 Va与 Vb，可知此槽段的两者相差甚微，并且 Vb最接近理论方量。分析原因在于是浅孔，孔深不够深，h h 与差值很小，所以 Va与 Vb相差不大。总结可得出：在浅孔槽段，主副孔深落差在 1 米内，用平均孔深和加权平均孔深计算单元工程量几乎相等；在孔深在 20 米左右，主副孔深差值在 1米左右，用平均孔深和加权平均孔深计算单元工程量相差 24 方，而加权平均孔深计算得单元工程量最接近理论方量。所以在实际施工时，浅槽段用平均孔深或加权平均孔深计算单元工程量均可；但在深槽段应用加权平均孔深计算单元工程量。3 3、防渗墙孔斜计算：孔斜计算是防渗墙单元验收时的一个重要指标，仍以下游防渗墙二期槽XG-22#为例来说明孔斜的计算方法：导向槽导墙导墙导轨边线钢筋参照物0.950.20钢丝绳水流方向 图图 5 5 防渗墙验收示意图防渗墙验收示意图(单位：单位：m)m)如图 5 示，顺水流方向规定为纵向，垂直水流方向为横向，那么纵向测量钢丝绳距导轨边线的垂直距离 L1，横向测量钢丝绳距钢筋参照物的垂直距离 L2,分别拿 L1与 0.95m 比较，L2与 0.20m 比较即可得出孔位偏差值。现将XG-22#的孔位偏差值列于表 2。葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 1#孔 2#孔 3#孔 4#孔 5#孔 8 横向测距 0.20 横向测距 8 横向测距 横向测距 横向测距 0.20 纵向测距 0.97 纵向测距 纵向测距 0.96 纵向测距 纵向测距 0.97 10 横向测距 0.23 横向测距 10 横向测距 横向测距 横向测距 0.20 纵向测距 0.97 纵向测距 纵向测距 0.95 纵向测距 纵向测距 1.0 12 横向测距 0.23 横向测距 13 横向测距 横向测距 横向测距 0.20 纵向测距 0.97 纵向测距 纵向测距 0.96 纵向测距 纵向测距 0.99 14 横向测距 0.22 横向测距 14 横向测距 横向测距 横向测距 0.20 纵向测距 0.96 纵向测距 纵向测距 0.96 纵向测距 纵向测距 1.0 表表 2 2 孔位偏差统计表孔位偏差统计表(单位：单位：m)m)h 桅杆高度；H 相应孔深（与实测孔深相对应的孔深）；H实测深度；L1槽口偏距；L2孔底偏距，即 ab；在有偏斜 L1 的情况下测的实际孔深 H为 14 米，则对应的垂直孔深的 14 米位置在 a 点，与相应孔深H 差 aa，但在 L1 仅几公分的情况，ab与 ab 差值非常小，所以可以简化为相似三角形求解 L2。拿 XG-22 的 1#孔为例，在孔深 14 米处侧其孔口纵向测距为 0.96m，则 L1=0.01m，孔底偏距 L2=L1(h+H)h =0.01(10+14)10 =0.024m 偏斜率=L2H =0.02414 图图 6 6 重锤法测重锤法测孔孔斜斜 =0.00171 偏斜率为 1.71小于 4，符合要求，此孔偏斜率合格。4 4、防渗墙接头孔套接厚度的计算方法：图图 7 7 接头孔套接厚度示意图接头孔套接厚度示意图 如图 7 中三角形示，则接头孔套接孔套接厚度 d 的计算应用勾股定理得葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 下式:d=d=2R2+(L/2)2 式中：d套接厚度；R接头孔半径；L横向孔口偏心距，即 oo；5 5、防渗墙成墙面积的计算方法：成墙面积是防渗墙横剖面的面积。理论成墙面积可由 AutoCAD 的查询-工具-面积，直接得出；实际成墙面积的计算方法：主孔深主孔宽，副孔深副孔宽 结合 XG-22 加以说明：14.50.8+14.12+13.30.8+132+12.50.8=86.44 m2 6 6、防渗墙平均孔宽的计算方法：本工程实际孔宽 b 是 0.8 m，计算平均孔宽前先引进充盈系数的概念：充盈系数=实际方量/理论方量 XG-22 理论方量前文已计算得出为 67.27 m3，实际浇筑方量为 87 m3，则=1.29；平均孔宽=b=0.81.29=1.032 m 图图 8 8 成墙面积示意图成墙面积示意图 7 7、防渗墙两序间隔法：图图 9 9 两序间隔法槽孔施工顺序图两序间隔法槽孔施工顺序图 两序间隔法顾名思义就是把槽段划分为一期槽（）和二期槽（），防渗墙施工时先施工一期槽,后施工二期槽。这样既可以有部位施工，能提高工效，又给混凝土以待凝时间。8 8、防渗墙接头管法：葛洲坝集团观音岩水电站施工三处：耿云辉 浇筑二期砼抓二期槽拔出接头管浇筑一期砼下接头管一期槽成槽图图 1010 接头管工法示意图接头管工法示意图 一期槽一般都在端孔处下接头管，主要减少了一期槽的浇筑量，更方便了二期槽的端孔（接头孔）的钻进。如果一期槽不下接头管浇筑后，二期槽必须打端孔的混凝土，既费时又费机械。本工程中下游部分槽段由于导墙强度不够，无法承重拔管机，只好不下接头管，但二期槽打接头孔混凝土时保证了套接厚度和孔深，还是比较成功！9 9、总结：编写此文，尚属首次，得到了各级领导、水电职工的关怀和支持！由于是处女作，不足之处在所难免，希望大家在阅读中提出宝贵意见，使日臻完善！截止 2011 年 3 月 5 号晚，观音岩水电站二期围堰防渗墙工程完全竣工，为观音岩水电站后期施工奠定了良好的基础。拔出接头管钻二期槽