浅析两钻一抓法在麻栗坝水库塑性混凝土防渗墙施工中的应用.pdf

浅析两钻一抓法在麻栗坝水库塑性混凝土 防渗墙施工中的应用 田德斌 黄超群 ( 云南省德宏州麻栗坝水库管理局 6 7 8 7 0 1 ) ( 云南省水利水 电学校 昆明 6 5 0 2 0 2 ) 李保洪 ( 湖北大 禹水利水 电建设有限责任公司 武汉4 3 0 0 6 1 ) 【 摘要】 麻栗坝水库大坝为黏土心墙坝， 坝高3 7 ． 5 m， 坝基为超深软基( 超过 5 0 0 m ) ， 设计采用塑性混凝土 防渗 墙对大坝基础进行防渗处理。施工中采用冲击钻配合全液压抓斗成槽具有施工速度快、 成槽质量高、 施工时振动 小、 噪音小、 泥浆排量少的特点。此项技术在麻栗坝水库防渗墙施工中得到了广泛应用。 【 关键词】 麻栗坝水库 混凝土防渗墙抓斗 1工程概 况 麻栗坝水库位于云南省德宏州陇川县境内伊洛瓦 底江水系瑞丽江一级支流南宛河上游， 地理位置为东 经 9 7 。 5 8 、 北纬 2 4 。 2 4 3 0 ” ， 距陇川县城 3 3 k m， 距昆明 9 0 0 k m。水库是以灌溉、 防洪为主， 结合发电、 养殖、 旅 游综合利用的大( 2 ) 型水利枢纽工程。水库控制流域 面积 2 9 4 k m ， 年平均径流量 3 ． 6 9亿 m ， 水库总库容 1 0 6 6 5万 m 。设计 洪水 标准为 1 0 0年一 遇 ， 校核 洪水 标准为 2 0 0 0年一遇。大坝坝型为土质分区坝( 黏土心 墙坝 ) ， 最 大 坝 高 3 7 ． 6 m， 坝 顶 长 1 1 7 2 m， 坝 顶 高程 1 0 0 0 ． 6 0 m， 正常蓄水 位 9 9 4 ． 7 0 m， 设 计洪 水位 9 9 5 ． 5 7 m， 校核洪水位 9 9 8 ． 3 8 m。 坝址区主要分布地层为上第三系砂土夹黏土层及 第四系堆积层， 上第三系地层大都被第四系地层覆盖。 上第三系为洪水 湖相 沉积 ， 总厚 度大 于 5 0 0 m， 未见 底 界， 其砂性土层及黏土层均属软弱岩土层。第 四系主 要为残坡积土( 以含砾砂壤土为主) 、 河床砂砾石以及 两岸 I、 Ⅱ、 Ⅲ级阶地堆积层。两岸利用第四系红壤土 和砂卵砾石层作为坝基 ， 河床部位挖除可能液化的砂 层及砂 卵砾石 层 ， 利用 上第三 系的砂性 土和黏性 土作 为坝基。坝基砂卵砾石层和砂性土层透水性较大， 存 在坝基渗漏和渗透稳定问题， 垂直防渗采用塑性混凝 土防渗墙 。 混凝土防渗墙为 2 级建筑物 ， 其桩号 为 0+ 3 1 5 ． 8 0～ 1+2 4 5 ． 4 5， 总长 9 2 9 ． 6 5 m，0+4 8 4 ． 6 5～1+1 6 1 ． 4 5段 厚度为 0 ． 6 m， 其余段为 0 ． 4 m， 深度为 3 ． 5 2～ 3 7 ． 0 3 m 不等 ， 成墙面积 2 4 8 7 4 m 。主要设计指标为： 抗渗等级 大于 W6 ( S 6 ) ， 2 8天抗压强度大于 6 MP a ， 弹性模量小 于 1 3 0 0 0 MP a ， 相对渗透 系数小于 1 0 一 e m ／ s 。 2施工设备及工艺流程 该工程投入 的施工设备 主要有 ： C Z ． _ 2 2型 冲击钻 机 4台、 B H —0 7和 G B —2 4型液 压抓 斗各 1台、 J S 7 5 0 型混凝土搅拌机 2台、 B E —l 0泥浆搅拌机 3台、 J J s 一 2 B配浆搅拌机 4台、 B W2 5 0 ／ 7 0型高压泥浆泵 2台 、 汽 车 吊 2台 、 翻斗车 ( 1 ． 5 m ) 6辆 。防渗墙造孑 L 采 用钻抓 法 中的两钻一抓法 ， I、 Ⅱ期槽孑 L 接头套 接孔采用套 打 一 钻的钻凿法， 固壁泥浆采用黏土泥浆 ， 混凝土浇筑采 用泥浆下直升导管法， 墙体质量采用钻孔取芯和无损 检测两种方法进行检测。施工工 艺流程见 图 1 。 2 9 一 图 1 ~ - r- r 艺流程 3混凝土防渗墙施工 3 ． 1 导 向槽 导向槽轴线即为防渗墙设计轴线， 导向槽采用钢 筋混 凝 土结 构 ， 混 凝 土强 度 等 级 为 C 1 5 。导墙 高 I ． 5 m， 墙顶水平。4 0 c m防渗墙两墙之间净距 0 ． 4 6 m， 6 0 e m 防渗墙两 墙之 间净距 0 ． 6 6 m， 截面形 状 采用 “ 1 广 ” 形 。在导槽两侧 顶面 ， 距离 防渗 墙轴线 0 ． 6 m处做 防渗墙轴线平行控制线和槽段分界控制线。导向槽轴 线偏差不大于 3 ％ ， 导 向槽 的导墙净距误差 l O m m， 墙 顶 高度误差 l O m m。导 向槽结构图见图 2 。 图2 导向槽剖面图( 单位： mm) 3 ． 2 施 工平 台 根据工地现场实 际情况 及施 工需要 ， 防渗 墙上 游 侧施工平台宽度为 6 m， 冲击钻 、 供电线路、 电焊机等均 布置在上游侧； 下游侧施工平台宽度为 9 m， 抓斗 、 倒浆 平台、 回浆槽、 出渣及浇筑等施工道路均布置在下游 侧， 平台下铺设排浆管道 ， 平台下游布置排浆沟； 施工 平台高程 大部 分控 制 在高 于 防渗 墙 顶高 程 5 0一 l O O c m。施工平 台结构型式见图 3 。 囱3 防渗墙施工平台 剖面囱( 尺寸单位i m 血 ， 高程单位} m ) 3 ． 3护壁 泥浆 泥浆在造孔成槽过程中起支承孔壁、 悬浮、 携带钻渣、 冷却钻具和润滑的作用； 成瑶唐逑可增加墙体的抗渗性 30 能。优质泥浆有利手深糟造孔时的孔壁稳定以及浇筑 质量的 控制。 施土中 拌制护壁泥浆的 黏土选用距离水 库4 k ifi 的m 号黏土料场。黏土泥浆性能指标见表1 。 田德斌 等／浅析 两钻一抓法在麻 栗坝水库 塑性混凝土 防渗墙施工 中的应 用 及 导管长度 ， 确认 导管的安全插入深度 。 4 ． 3 漂石 、 孤石地层处理 造孔 时若遇 到漂石 、 孤石 以及风化 岩块 等影 响成 槽工效 时 ， 可用抓 斗提 升重凿 冲砸 ， 也可在保 证孔壁安 全 的前提 下采取小 钻孔爆破 或定 向聚能爆破 ， 然后再 利用钻机或抓斗进行处理 。 4 ． 4黏土地层缩孔处理 黏土地层造孔 时常会 出现槽 孑 L 收缩现 象 ， 施 工 时 保持槽 内泥浆 的密度 ， 可有效 防止槽孑 L 缩孔 。 4 ． 5 孔 斜的处理 发生孔斜 的原 因是 多方 面 的 ， 主要 是 地 质条 件 。 孔斜将使墙体有效厚度减小 ， 孔斜超标时应及时进行 修孔， 确保成墙有效厚度满足要求。当主孔孔斜超标 时可进行 回填修孔 ， 回填材料一般为砂卵石 、 碎石 或低 强度等级混凝 土 ， 或更坚 硬 的大块 卵石 。回填 后按 照 钻机操作 要领缓 慢重钻 ， 经纠偏满 足设计 要求后正 常 钻进 ； 当副孔孔斜超标时 ， 可用钻机进行孔 口导 向或 纠 偏 ， 也可用抓斗纠偏。 5 混凝土防渗墙成墙技术要点 5 ． 1 接头孔成槽 时间控制 掌握好抓 斗抓取 接头孔 I 期槽孔混凝 土 的时 间是 Ⅱ期槽 孔成槽 快慢的关键环 节。时间太 短混凝土没 有 凝固， 时间太长混凝土强度太高， 抓取接头孔适宜的时 间为墙 体浇筑 后 2 4 h ， 最迟不超过 3 6 h 。抓 斗抓取时 斗 体一侧为混凝土， 另一侧为土， 斗体受力分布不均匀， 容 易造成槽 孑 L 沿 轴线方 向偏 移 ， 导致 接头质量 无法保 证 ， 同时严重影 响造孔成槽进度 。 5 ． 2 吊装设备 的配置和保养 为防止出现因吊装设备和运输设备配置偏少， 施 工 中一旦 出现机械故 障 ， 短 时间 内如无 法修好 而造成 较大 的经济损 失及工 程质量 的 问题 ， 该工 程采用 6台 1 ． 5 m 翻斗车 运输 混凝 土 、 两 台 1 2 t 汽车 吊吊装 导管 ( 1台 为备用 ) ， 并经常对设备进行维修保养 ， 确保 设备 运行工况 良好 。 5 ． 3 槽孔深度控制 该工程防渗墙设计墙底高程伸人相对不透水层以 下 2 ． 0 m， 冲击钻钻进时需根据地质报告将钻孔钻进至 设计底高程 ， 采 用重垂 法测量 实 际孔 深 。液压 抓 斗抓 取深度应通过实 际取样决定 ， 每抓出一斗 ， 观察取 出的 岩样 ， 确定地层成分， 取出的岩样要保存 ， 以便确定相 对不透水层顶 面高程 。 5 ． 4浇筑过程质量控制 开浇前 ， 导管 内应设置可 以浮起 的隔离球胆 ， 初浇 前先将 料斗 口用带钢绳 钢板封 闭 ， 向料 斗 内注入 一盘 砂浆 ， 再注满混凝 土 ， 然后 同时 拉开封底 钢板 ， 料斗 内 昆 凝 土 同时推挤球胆 ， 通 过球胆 将泥浆从 导管底部 排 出。预计混凝土 到孔底后 汽车 吊轻提料 斗 ， 使球 胆从 导管底端浮出， 混凝土填埋管底， 并保证导管初次埋深 不小于0 ． 5 m。浇筑前计算好上次封底 的混凝土方量 ， 导 管封底后随即向料斗内注入混凝土。在浇筑过程 中， 控 制各料斗均匀 下料 ， 并根据} 昆 凝土上升速度起拔导管 ， 导管埋入混凝土的深度保持在 1 ． 0～ 6 ． 0 m。混凝土供应 强度满足混凝土面上升速度不小于2 m ／ h的要求。 6 混 凝 土防渗 墙成 墙质量 检 测 该工程采用钻孔 取样 和无损检测两种 方法对 防渗 墙成 墙 质 量 进 行 检 测。 防 渗 墙 养 护 期 满 后 ， 采 用 1 3 0 m m直径钻头钻孔 至终 孔深度 钻芯取 样检测 ， 检查 孔质量 检测结 果表明 ： 槽段 芯样满 足设计 指标要求 ， 芯 样表面 光 滑 、 完整 、 骨 料 分 布均 匀 ， 取 芯率 达 9 0 ％ 以 上， 说 明混凝土质地均匀 ， 无夹泥、 裂缝等质量问题。 同时通 过采用 多道 瞬态面波法 、 高密度地 震映像法 、 垂 直反射 法以及 弹性波透射层 析成像法 ( 简称 C T法 ) 四 种方法进行综合检测 、 分析 、 对比， 结论是 ： 混凝土防渗 墙达到 了设计 深度 ， 未 发现短 墙 和断墙 ， 墙 体均 匀性 、 连续性整体较好 ， 局部 区域强度超过设计要求 。 7结语 塑性混凝土防渗墙既具有弹性模量低、 极限应变 大 、 对周 围土体 的适应 性强 、 和 易性好 的特点 ， 又具 有 成本低 、 成墙整体性好、 厚度均匀连续、 质量可靠 、 防渗 效果和耐久性都较好 的优点。麻 栗坝水库大 坝基 础防 渗墙采用两钻一抓法施工取得 了施工速度快 、 对槽壁扰 动小 、 槽底淤 积少 、 有 效保 证 了槽 壁稳 定 、 墙体 质量 优 良、 防渗效果好的效果 ， 其施工工艺具有一定 的优越性 ， 在同类水利工程 中具有较高的推广应用的价值。 ◇ 参考文献 1 高钟璞． 大坝基础防渗墙[ M] ． 北京： 中国电力出版社， 2 0 0 0 ． 2 S L 1 7 4 —9 6水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[ S ] 北京： 中国水利水电出版社， 1 9 9 6 ． 3 3