抓斗成槽造孔混凝土防渗墙技术在炳灵水电站库区防护工程中的应用.pdf

5 4 把 玉祥， 赵丰俊 抓斗戍槽造孔混凝土防渗墙技 术在 炳足水电站库 区防护 工程 中的应 用 文章编号 ： 1 0 ( 】 6 2 6 1 0 ( 2 0 1 5 ) O 6 0 0 5 4 0 3 抓 斗 成 槽 造 孔 混 凝 土 防 渗 墙 技 术 在 炳 灵 水 电 站 库区 防 护 工 程 中 的 应 用 把玉祥 ， 赵丰俊 ( 1 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司， 西安7 1 0 0 6 5 ； 2 青海省民和县移民安置局 ， 青海省民和县8 1 0 8 9 9 ) 摘要： 结合炳灵水电站工程实践， 介绍液压抓斗成槽造孔混凝土防渗墙技术在水电站库区防护中的应用。提高 了防渗墙的施工速度和工效， 工程质量可靠。 关键词： 液压抓斗； 成槽 ； 混凝土； 防渗墙 ； 炳灵水电站； 防护 中图分类号： T V 5 4 3 8 文献标识码： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 2 6 1 0 2 0 1 5 0 6 0 1 4 App l i c a t i o n o f Co n c r e t e Sl o t W aI l i n Pr o t e c t i o n W o r ks i n Re s e r vo i rBi ng l i ng Hy d r o p o we r St a t i o n B A Y u x i a n g Z H A O F e n g j u n ( 1 N o r t h w e s t E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n L i m i t e d ， X i a n 7 1 0 0 6 5 ， C h i n a ； 2 P o p u l a t i o n R e s e t t l e m e n t B u r e a u o f Mi n h e C o u n t y ， Q i n g h a i P r o v i n c e ，M i n h e C o u n t y ， Q i n g h a i P r o v i n c e 8 1 0 8 9 9 ， C h i n a ) Ab s t r ac t ： I n c o mb i n a t i o n w i t h t h e p r a c t i c e o f Bi n g l i ng Hy d r o p o we r S t a t i o n，a pp l i c a t i o n o f t he c o n c r e t e s l o t wa l l，wh o s e s l o t i s b ui l t b y t h e h y d r a u l i c g r a b b u c k e t ，i n t h e p r o t e c t i o n w o r k s i n t h e r e s e r v o i r o f B i n g l i n g Hy d r o p o we r S t i o n i s i n t r o d u c e d T h i s c o n s t r u c t i o n me t h o d i m p r o v e s c o n s t r u c t i o n s p e e d a n d wo r k e f fic i e nc y o f t h e s l o t wal1 F u r t he r mo r e，t h e e n g i ne e r i n g q u a l i t y i s r e l i a b l e Ke y wo r ds： h y d r a ul i c g r a b b u c k e t ；s l o t c o n s t r u c t i o n；s l o t w a l l ；Bi n g l i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n；p r o t e c t i o n l I 4 ：1 ，f i 况 炳灵水 电站位于甘肃省境内的黄河干流上 ， 是 黄河龙羊峡一青铜峡河段水 电开发规划 中第 1 3个 梯级电站 。工程枢纽位于甘肃省临夏 回族 自治州永 靖县与积石山县交界处塔坪村和 三坪村 ， 上距在建 的大河家水 电站 2 9 5 k m， 下距 已建刘 家峡水 电站 4 4 5 k m。炳灵水电站的主要任务是发电， 水库设计 正常蓄水位 1 7 4 8 O 0 m， 汛限水位 1 7 4 4 0 0 m， 最大 利用水头 2 5 7 1 3 3 ， 坝顶高程 1 7 5 2 0 0 i n ， 采取 防护 措施后总库容 4 7 9 4万 m ， 为 日调节水库。电站装 机容量 2 4 0 MW， 保证出力 8 8 3 MW， 多年平均发 电 量 9 7 4亿 k wh 。_ 程规模属 等中型工程。 炳灵水 电站水 库防护工程位于库 区川 I 水地 区， 距坝址约 1 2 k r n 。防护区河段为甘肃 、 青海两省界 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 1 0 作者简介 ： 把玉祥( 1 9 8 0 一) ， 男 ， 甘肃省武威 市人 ， 工程 师， 主要 从事水 电T程移民安置规划设计工作 河 ， 左岸为青海省民和县 ， 右岸为甘肃省积石山县 ， 为保护库区川区的两岸耕地 ， 在水库两岸进行 了防 护_T程设计 ， 右岸甘肃段防护采用堤防防洪 ， 垫地防 浸的设计方案 ， 左岸青海段采用堤防防洪 ， 混凝土防 渗墙+ 均质黏土堤防防渗 、 防浸的方案。 炳灵水电站库区防护工程( 青海段 ) 主要包括 4 片防护区， 从黄河下游至上游依次为峡 口防护区、 美 二防护区、 美一防护区 、 金 田防护 区。4片防护 区总 长为 5 9 5 6 9 m， 防护面积 2 1 5 2 7 h m ， 防护 程堤 防等级为 5级 。峡 口防护区的堤后防浸方式为垫地 防浸 ； 美二 、 美一 、 金 田防护区采用均质黏土堤 防+ 连续式混凝土防渗墙 的防护方案。均质黏土堤防迎 水面坡 比为 1： 2 ， 背水面坡 比为 1：1 5 ； 基础 防渗 采用连续式混凝土防渗墙 ， 防渗墙最大深度 2 0 m， 厚度 0 6 m， 人岩 0 51 0 m， 插入堤体 1 H I ， 工程 量 6 3 1 8 3 9 I I 1 ， 墙体沿堤防布置长度约 4 k m， 墙体 设计厚度 0 6 1 3 1 ， 墙底人岩 0 51 0 m， 混凝土防渗 墙设计物理力学指标为 ： C 2 5混凝土 ， 抗渗标号 W6 ， 弹性模量 E1 5 X 1 0 MP a 。 西北水 电 2 0 1 5年 第 6期 5 5 2防渗墙施工技术 2 1 施工工序及工艺流程 混凝土防渗墙施工工序及流程见 图 1 。 2 2 3泥 浆护壁措 施 炳灵水电站库 区防护工程采用优质膨润土泥浆 进行护壁 ， 泥浆主要是在防渗墙造孔成槽过程 中起 到固壁 、 润滑和悬浮的作用。抓斗造孑 L 时 ， 回收泥浆 图 1 防渗墙施 r T艺流程 图 2 2混凝 土 防渗 墙施 工方 法 2 2 1施 工 准备 确定防渗轴线开挖导 向槽 ， 开挖后 的施工平台 在导墙浇筑完毕后需 回填 1层碎石 或乱石 ， 抓斗布 置在导墙右侧 ， 混凝土浇筑用设备及混凝土运输车 辆放在防渗墙 的左侧。导墙采用钢筋混凝土矩形 断 面 ， 高度 1 2 1T I ， 宽度 0 5 m， 内侧净宽 0 7 m。导墙 截面内分 3层布置钢筋 ， 纵向受力钢筋采用 6 0 1 4 1 5 ， 钢筋采用 I 级圆钢。导墙混凝土等级为 C 2 5 ， 采 用二级配混凝土。 2 2 2建造槽孔 ( 1 )划分槽孔段 采用液压抓斗造孔成槽法时， 根据设计提供 的 地质资料及现场混凝土供应强度 、 成孔时间、 浇筑速 度等因素 ， 确定槽段槽孔长度按 7 6 m划分。在拐 点和长度不够 7 6 I T I 的地方局部调整。 ( 2 )槽孔开挖 针对本工程槽孔深度 、 厚度要求及地层特点 ， 采 用“ 抓取法” 进行槽孔开挖。防渗墙基 岩鉴定 以抓 斗实际抓 出的岩样并参考设计给定 的地质资料综合 确定最终人岩深度 。在接近基岩时对抓斗抓 出的岩 样进行现场取样 ， 所有岩样编号并予以保留， 以便各 方进行地质鉴定。 本工程墙段连接采用接头管法 ， 在一期槽清孑 L 验收合格后下设接头管 ， 待槽 内混凝土初凝后用专 用的液压拔管机起拔接头管 ， 使其形成接头 。 的主要措施是在弃碴倒运时尽可能沥尽携 带 的泥 浆 浆液 。防渗 墙混 凝 土浇 筑过 程 中， 自导管孔 口流 出的泥浆均直接采 用泥 浆泵回输 至 回浆池 中， 经沉淀后作为 其它 槽孔固壁之用 。浇筑混凝 土顶面以上 1 m 左右的泥浆会 被污染而造成 劣化 ， 应 做废 弃处理 。泥浆液面距导墙顶高差不超过 5 0 c m， 不宜 少 于 3 0 c m。 2 2 4清孔换浆 槽孔终 孔验 收合 格 以后 进 行 清孔 换 浆 。视孑 L 内泥浆质量 及沉碴 多少 ， 采 用抓 斗直接捞取 、 气举 ( 3 r n 空压机 ) 置换 、 泵吸法等多 种方法清孔。清孔换浆结束 1 h后 ， 需达到质量要 求 ： 槽 内泥浆 密度不 大于 1 1 5 k g m ， 马式漏 斗黏 度不大于 5 0 s ， 含砂量不大于 6 ， 槽底 淤积厚度不 大于 1 0 c m。换浆清孔结束前 ， 采用特制接头刷 子 自上而下分段刷洗槽段端头的混凝土表壁 。刷洗合 格标准为接头刷子上基本不带泥屑 ， 孔底淤积不再 增加 。 2 2 5防渗墙混凝土拌和与浇筑 混凝土采用集 中拌 和楼 拌制。单个槽 孔浇 筑 时， 混凝 土拌 和的最小强度需达到 2 5 m h 。采用 混凝土罐车输送混凝土至各浇筑槽孔 口， 采用泥浆 下直升导管法浇筑。导管法浇筑顺序为从低处到高 处 ， 逐个管浇筑。浇筑导管距离孑 L 底 约 1 52 5 C iT I ， 采用压球满管法浇筑 。开浇前 ， 需先准备好足量的 混凝土， 并在导管内注人适量的水泥砂浆 ， 以使导管 底 口的橡胶球被挤出后 ， 导管底端能埋人混凝土内。 当一个槽孑 L 采用 2套 以上导管浇筑 ， 槽底 高差大 于 5 0 e l n时 ， 导管宜布置在其控制范围的最低处 ， 导管 中心至槽孔端部或接头管壁 的距离宜为 1 01 5 m， 中心距不大于 4 m。各导管保持均匀进料 ， 以保 证槽孔 内混凝土面高差不大 于 0 5 m， 导管埋 深宜 为 1 6 m。浇筑时严格控制槽 内混凝 土面高差 和 导管埋深 ， 以防混浆和夹泥 。 混凝土开浇时检查导管 内是否渗进泥浆。浇筑 过程中应定时测量槽 内混凝土面 ， 测点设置在 两导 管间及槽孔两端头 ， 测量时间为 3 0 mi n间隔。槽 内 5 6 把 玉祥 ， 赵丰俊 抓斗成槽造孔 混凝 土防渗墙技 术在炳灵水 电站库 区防护工程 中的应用 混凝土面平均上升速度不小于 2 m h ， 在开浇和终 浇阶段缩短测量混凝土上升面的间隔时间。连续浇 筑至混凝土顶面超出设计墙顶标高 0 5 m， 即可停 止浇筑 ， 拔出导管。 3 造孔常见事故处理 3 1 塌 孔处 理 根据对导致塌孑 L 的关键成 因分析， 当出现大面 积塌孔时用优质黏土 回填到坍塌处以上 1 2 n l ， 待 沉积密实后再进行施工 ； 当出现局部坍塌时应加大 泥浆密度 ， 目的使槽 内的泥浆黏度和泥浆密度增加 ， 增加槽壁的稳定性。若槽孑 L 坍塌后导墙底部悬空 ， 则下部应采用黏土回填到导墙下部 2 3 m后 ， 把槽 内上部泥清除 ， 用混凝土将上部塌空部分回填密实 ， 待混凝土有一定强度后再重新开孔成槽 。 3 2较大孤( 漂 ) 石处理 造孑 L 过程中遇到大孤石抓斗无法继续抓进时， 则先用机械重锤将其凿碎后再采用抓斗抓取， 循环 进行 ， 直至达到设计孔深。 3 3导管堵塞处理 当在浇筑混凝土成墙的过程 中发生浇筑管堵管 的情况 ， 应查对浇筑记 录， 仔细分析堵管原 因及位 置， 确认管底位置和埋深 ， 及时采取处理措施 ， 避免 其他导管同时被堵 。浇筑导管堵塞一般采用捣 、 顿 的方法进行疏通 ， 如果 以上措施无效 ， 及时将导管全 部拔 出进行 冲洗 ， 果断抓紧时间起拔导管重新下管 浇筑 。在重新开始浇筑时， 管底插入混凝土 的范 同 为 0 51 I n， 同时采用小抽筒将管 内泥浆抽净 ， 并 至少 注入 1 m 。 砂浆 。 3 4提脱 当发现混凝土 面突然大幅度下降 、 导管内混凝 土面过低或者有泥浆 由管底进入管内时应立即增加 导管埋深 ， 直至管内情况恢复正常。在导管提脱后 ， 如发现管 内进入较 多泥浆而混凝 土无严 重混浆现 象 ， 可下人导管， 并采用小抽筒抽出管内泥浆 ， 再进 行浇筑。在导管反复提脱过程 中， 如发现槽 内混凝 土大范围混浆 ， 应立即停止浇筑 ， 按断桩进行处理。 4 施工质量检查及质量效果分析 4 1 钻孑 L 取芯检查 防渗墙成墙 2 8 d后进行钻孔检查 ， 沿墙体轴线 布置检查孔 ， 具体孔位按监理工程师指示确定。本 工程共设置 1 8个检查孔 ， 平均间距在 1 0 0 m左右 ， 在防渗墙的接头处和拐点处等特殊位置均有设置。 取芯钻机选用 X Y一 2型地质钻机 ， 孔径不小于 1 1 0 m iT l ； 深度大于防渗墙深度 1 0 1 或按现场监理 工程师指定的深度进行 ； 孑 L 斜控制在 0 5 以内； 孔 位误差不大于 1 。 0 c m； 检查孔 自上而下分段取芯 钻进 ， 分段作压 ( 注 ) 水试验 k i x 1 0 一 c m s ( 1 1 0 ) ， 分段长度一般为 5 0 n l 或按监理工程师指示 的长度。钻孑 L 取芯样进行室内物理力学性能试验 ， 试验项 目为抗压强度 、 抗渗及弹模试验 ， 每个检查孔 取样不少于 3组。通过 1 8个检查孔的检查 ， 其渗透 系数完全符合设计要求。 检查孑 L 由监理工程师验收合格后 ， 方可进行封 孔作业 。检查孔采用黏土水泥浆压浆封孑 L 法进行封 孔 ， 封孑 L 材料选用黏土水泥浆 ， 材料 的成分 比例为 ： 土 ： 水泥 ： 水 = 3： 1： 2 。 4 2现场开挖检查孔检查 接头开挖检查的部位和数量根据监理T程师指 示确定 。本工程 开挖设 置在 桩号 为 1 + 2 0 0 O 0 m 处 ， 开挖后主要对墙体 的平整度 、 密实度 、 墙体厚度 及墙体材料等方面进行检查和对比， 通过开挖段检 查 ， 本工程防渗墙完全符合设计要求。 4 3 施 工质量效 果分 析 从现场钻孔取芯检查 、 开挖检查孔检查的结果 分析 ， 堤防基础下连续式混凝 土防渗墙从外观质量 及物理力学指标均满足设计要求 ， 达到了施工 目的， 取得 了防渗效果 。 5 结语 地下连续式混凝土防渗墙的防渗效果和耐久性 均较好 ， 工程质量也较为可靠 ， 在覆盖层较厚及基岩 硬度较低 的地区采用薄型液压抓斗进行施工 ， 大幅 度地提高了防渗墙 的施工速度和工效 ， 既快义较为 经济地完成水 电站库区防护工程的建设。 参考文献 ： 1 张国宇 钻抓法成槽 在防渗墙施一 r中的应用 J j 水 利水 电技 术 ， 2 0 1 3 ， ( 1 1 ) ： 5 7 6 O 2 寇 晶 薄型抓斗建造 混凝 土防渗墙 的施 二 艺 J J 四部探矿 工程 ， 2 0 0 3， ( 6 ) ： 6 0 6 1 3 乔瑞新 论水库工程地下连续 防渗墙施丁 J 中华 民居 ( 下旬 刊) ， 2 0 1 3 ， ( 5) ： 3 1 3 - 3 1 4 4 田原 液压抓斗法混凝 土防渗墙技 术在水 J荦施 中的应用分 析 J 黑龙江水利科技 ， 2 0 1 3， ( 3 ) ： 2 6 2 8 5 刘世煌 深厚覆盖层 闸坝变形及 塑性混凝土 防渗墙 的防渗效 果 以沙湾水电站运 行状况 为例 J 西北水 电 ， 2 0 1 3 ( 3 ) ： 1一 7