闸首一期防渗墙施工措施.doc

四川省凉山州盐源县甲米二级水电站首部枢纽及引水系统前段（隧K0+000隧K2+796）工程标（合同编号：JMEJ2010/C-01）一期混凝土防渗墙施工措施批准：审核： 编制：中国水利水电第九工程局有限公司局甲米电站项目部2011年2月15日1、概述1.1工程简述甲米二级水电站位于四川省凉山州盐源县境内，为甲米河干流河段梯级开发中的第二级，取水枢纽位于甲米河下游左岸支流破沙沟汇口下游200m处，距县城约70km；厂址位于卧罗桥水电站水库库尾右岸河漫滩（距河口1.5km），距县城约76km。电站正常蓄水位2054.4m，装机24MW，多年平均发电量10167万kwh，具有日调节能力，综合经济指标优越。省道307（盐源泸沽湖）公路沿甲米河左岸而行，交通方便。工程等别为等小（1）工程，永久性主要建筑物4级，次要建筑物5级，临时建筑物5级。闸址地理坐标：东经10101，北纬2730，控制集水面积4271km2。电站采用引水式开发，为单一发电工程，无供水、灌溉、防洪等要求。电站由首部枢纽、引水系统及厂区枢纽等组成。首部枢纽为常规闸坝，主要水工建筑物从左至右依次为：左岸挡水坝段、5孔泄洪闸、1孔冲沙闸、取水口、右岸挡水坝段。闸坝基础防渗采用混凝土防渗墙结合帷幕灌浆，左右岸基岩防渗部位采用帷幕灌浆。1.2闸址工程地质闸址位于破沙沟汇口下游200m，在地貌上属高山峡谷侵蚀堆积地貌单元。河谷呈不对称的“V”型，河道较顺直，两岸漫滩、阶地不发育。两岸山体雄厚，冲沟不发育，临河坡高大于100m。两岸地形较陡，自然坡度一般为4065，局部坡脚稍缓。闸址区出露基岩为三叠系中统盐塘组（T2y）灰色粉砂岩、长石石英砂岩夹泥质灰岩，岩层产状N6575E/NW6070。闸坝河床覆盖层厚9.510.5m，主要由漂（块）卵（碎）砾石、块碎石和粉砂质土组成，粗颗粒物质含量较高，表层结构较松散，架空现象较普遍，底部（地面以下5.77.4）稍密，可满足闸基的承载能力和变形的要求。闸坝河床渗透系数为中等强透水性，需进行防渗处理措施。1.3一期防渗墙工程施工情况闸首一期防渗墙施工（0+050.00+020.0），轴线全长30.0m，共8个槽段（1号槽段至8号槽段），共264.0，防渗墙顶部高程EL2037.0，底部高程EL2028.2，二期（0+050.00+075.0）剩余防渗墙轴线长度25m。1.4编制依据（1）四川省凉山州盐源县甲米河二级电站首部枢纽及引水系统前段（隧K0+000隧K2+796）工程标（合同编号：JMEJ2010/C-01）招标文件；;（2）相关国家和行业技术标准及规程规范；1)地基与基础工程施工及验收规范GB502022002；2)水工混凝土外加剂技术规程DL/T5100-1999；3)水工混凝土施工规范DL/T5144-2001；4)水电水利工程混凝土防渗墙施工规范DL/T5199-2004；5)建筑地基处理技术规范JGJ79-2002；6)混凝土拌和用水标准JGJ63-89；（3）工程施工现场实际情况。2、施工布置2.1施工平台防渗墙施工平台由钻机平台、导向槽和倒浆平台组成。施工平台宽度为12.1m，平台高程EL2038.5m。钻机平台和倒浆平台铺垫30cm碎石，再在钻机平台碎石垫层上浇筑20cm厚C15（二）砼以满足承重要求。导向槽宽度为1.0m，深度1.5m。导向槽在修建时与防渗墙轴线平行一致，偏差不大于15mm。导向槽墙面竖直，墙顶高差小于20mm。导向槽导墙采用倒梯形断面，底宽0.5m、顶宽0.8m、高1.5m。导向槽上游采用M7.5浆砌石砌筑排浆沟，将废弃泥浆排入集浆坑。防渗墙施工平台布置见附图一期防渗墙导墙结构及施工平台布置图。2.2施工道路对外交通由盐源泸沽湖旅游公路沿甲米河左岸而行，接场内交通，场内交通在闸首上游200m冲沟位置，从左岸根据实际地形情况修筑一条宽度5m的施工道路至防渗墙施工平台，便于钻机安装，该施工道路同时作为后期闸首施工的主要通道。施工道路路面采用石渣（卵石）铺填平整。2.3泥浆系统在倒渣平台前建一个制浆站，制浆量约45m3，采用M7.5浆砌石砌筑。配备LJ-400高速制浆机进行泥浆制备。钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成，水、粘土、添加剂等质量的各项指标均应符合规定。添加剂根据施工需要并通过试验确定，泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。在进行钻孔泥浆护壁施工时，在倒渣平台附近布置泥浆池经处理后进行回收在利用。2.4施工用水、排水、排浆、用电施工用水采用7.5kw潜水泵在甲米河内抽取，施工排水采用11kw潜水泵抽排，废弃泥浆采用11kw泥浆泵从集浆坑抽排，并经过沉淀后排放至甲米河内。槽孔清孔采用3PN排浆泵抽排。在左岸安装800KVA变压器，采用4150mm2铝芯线从变压器上低压端接线至施工工作面。2.5粘土取料场需请业主、监理协调，拟在二林场盐泸公路靠左侧的粘土料场取料，经挖运后运至施工工作面堆放。3、施工方法3.1施工工艺流程进场准备造孔成槽清孔换浆、槽孔验收下设浇筑导管结束，下一槽孔施工刷洗混凝土接头II期槽I期槽混凝土砼拌和、输送接头孔施工期槽期槽导墙导向槽及施工平台建造泥浆系统修建成槽设备安装调试先导孔施工浇筑混凝土3.2施工准备混凝土防渗墙施工之前，根据施工需要及强度要求，全局考虑统筹安排，先后完成施工场地平整，施工导墙修建，以及供水、供电、泥浆站等前期工作。沿防渗墙轴线开挖至EL2037.0m高程后修筑混凝土导墙、铺设钢轨和枕木，作为钻机施工行走操作平台。枕木铺设间距0.6m左右，钢轨安装间距根据钻机行走轮间距控制，钢轨采用24kg/m的轻轨。宽度2.53m，横向高差小于10cm，纵坡度小于2%。施工平台上游布置排浆沟，排浆沟用M7.5浆砌块石砌筑。导墙采用钢筋混凝土形式，直角梯形断面。导墙施工先开挖至至EL2037.0m高程后，再进行钢筋制安、立模、砼（C15）浇筑施工。孔口施工平台设置在高于槽孔施工期最高水位1.5m以上。拟定施工平台高程EL2038.5m。导向墙修筑的技术指标应满足规定：（1）导墙间净距允许偏差0.5mm。（2）导墙应平行于防渗墙中心线，其允许偏差为15mm。（3）导墙顶面高程(整体)允许偏差20mm；3.3施工方法3.3.1 施工机具成槽设备采用CZ-6型冲击钻机进行防渗墙造孔施工。CZ-6型冲击钻机主要技术性能参数为：最大造孔直径1500mm，最大造孔深度100m，主电机功率55KW，钻机重量15t，主卷扬提升能力30KN，工作时外形尺寸：6.6m2.84m9m。3.3.2 施工工艺本工程地基地质情况主要为河床覆盖层较厚，主要由漂（块）卵（碎）砾石、块碎石和粉砂质土组成，粗颗粒物质含量较高，表层结构较松散，架空现象较普遍，根据地质资料情况，采用“钻劈法”进行防渗墙施工，即主孔钻进、副孔劈打的方法。根据以往的施工经验槽段长度拟确定为4.8m，每个槽段划为五个槽孔，三个主孔0.8m、两个副孔1.2m。泥浆在混凝土防渗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。3.3.3 孔形控制与质量检查孔形控制项目主要有孔位、孔深、厚度和孔斜。本工程设计墙厚0.8m，孔位偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.4%；遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，其孔斜率应控制在0.6%以内；对于一、二期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值应不大于施工图纸规定墙厚的1/3，并应采取措施保证设计厚度。防渗墙施工孔斜测量拟采用重锤法测量。（1）槽孔的位置和厚度在开工前根据设计所提供的测量控制点，在槽孔两端设置测量标桩，根据标桩确定槽孔中心线并且始终用该中心线校核、检验所成墙体中心线的误差。孔位允许偏差不得大于3cm，在不同方向都应满足此要求。钻头的直径大小决定了墙体的厚度，是保证防渗墙施工质量的关键，所以每一槽段终孔时钻头直径均不得小于墙的设计厚度，在槽孔内任一部位均可平顺下放钻头。（2）槽孔偏斜测量采用重锤法测量孔斜，将冲击钻头下至孔底，拉紧刚绳，根据相似三角形原理，通过测量钢绳在孔口处偏离槽孔中心的距离来计算孔底的偏距和偏斜率。防渗墙的孔斜率应不大于0.4%，含孤石、漂石地层以及基岩面倾斜度较大等特殊情况，孔斜率控制在0.6%以内。3.3.4 清孔换浆和接头孔的刷洗槽孔终孔后，即开始组织进行清孔换浆工作，期槽终孔后还需进行接头孔的刷洗。本工程清孔方案为“抽桶法”。（1）抽桶法换浆成槽到设计孔深后，将抽桶放到孔底，将抽渣倒出后换上新鲜泥浆液或者清水，当孔内浆液达到比重不大于1.30g/cm3 ,500/700漏斗粘度为20s30s，含砂量不大于10%后停止清孔换浆，经验收后转入下一道工序。（2）接头孔洗刷二期槽接头孔的刷洗采用具有一定重量的圆形钢丝刷子，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，利用钻机带动刷子不断的由孔底至孔口进行往返运动，从而达到对孔壁进行清洗的目的。接头孔壁洗刷结束的标准是：刷子钻头基本不带泥屑，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1h，在槽孔底部0.5m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小时后，槽孔内淤积厚度不大于10.0cm；泥浆比重不大于1.30g/cm3；500/700漏斗粘度不大于30s；含砂量不大于10%。3.3.5 接头孔施工接头孔的施工推荐使用“钻凿法”，“钻凿法”是混凝土防渗墙施工接头处理较为常用的方法，具有非常广泛的适用性，不受混凝土性质的影响，施工方法可靠。3.3.6混凝土浇筑混凝土在甲米河一级电站厂区混凝土拌和站拌制，采用6m3混凝土罐车通过盐湖公路运输至闸首防渗墙施工工作面,混凝土必须满足设计要求。（1）混凝土原材料混凝土标号为C20（二）。 水泥：水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，通过试验选定水泥品种，其细度、安定性和凝结时间等应满足施工图纸规定的混凝土性能要求；粗骨料：选用天然卵石、砾石，最大粒径不大于40mm；细骨料：应选用细度模数2.43.0范围的中粗砂；外加剂：各种外加剂的的掺量通过试验确定。其质量要求符合DL/T5100-1999的相关规定。（2）混凝土配合比按技术条款的规定和施工图纸的要求进行混凝土室内和现场配合比试验，并将试验成果报送监理人审批后使用。混凝土性能指标为：1）入槽坍落度 1822cm；2）扩散度 3440cm；3）坍落度保持15cm以上，时间应不小于1h；4）初凝时间 不小于6h；5）终凝时间 不宜大于24h；6）混凝土密度 不小于2100kg/cm3；（3）现场拌和工艺试验混凝土正式拌和前，应进行拌和试验。1）严格按照监理人审批的配合比，对混凝土进行配料、拌和；2）混凝土的拌和按照水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范（DL/T5199-2004）的规定执行；3）拌和试验的配合比、拌和时间、拌和速度等指标将以书面形式报送监理人审批。（4）混凝土拌和及运输1）拌和设备根据混凝土拌和强度的计算，能满足最大槽段的混凝土面上升速度要求。2）混凝土运输设备混凝土由6.0m3混凝土搅拌运输车运输泵送入仓，应保证混凝土质量并达到运输强度的要求。（5）混凝土浇筑导管和下设1）导管浇筑混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的300mm 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0.31.0m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。2）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2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1.5m，二期槽不大于1.0m，导管之间中心距不大于3.5m，当孔底高差大于25cm时，导管中心置放在该导管控制范围内的最深处。（6）混凝土入仓1）混凝土由6m3混凝土搅拌运输车运送，泵送至槽口进入导管入槽孔。2）混凝土开浇时采用压球法开浇，每个导管均下入隔离塞球。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。3）混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度为不低于2m/h，并连续上升至墙顶设计高程。（7）浇筑过程的控制1）导管埋入混凝土内的深度保持在16m之间，以免泥浆进入导管内产生混浆。2）槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差控制在0.5m以内。每30min测量一次混凝土面高程，每2h测定一次导管内混凝土面高程，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示图，核对浇筑方量，指导导管拆卸。3）严禁不合格的混凝土进入导管内。4）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50cm。5）混凝土浇筑时，在机口或槽孔口入口处随机取样，检验混凝土的物理力学性能指标。6）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工程师，除按规定进行处理外，将处理措施和补救方案报送监理工程师批准，按监理工程师批准的处理意见执行。 3.4特殊情况处理3.4.1 漏浆、塌孔处理（1）造孔过程中，如遇少量漏浆，则采用加大泥浆比重，投堵漏剂等处理，如遇大量漏浆，单孔采用回填粘土钻进处理，槽孔采用投锯末、水泥、稻草或高水速凝材料等进行堵漏处理，确保孔壁、槽壁安全。（2）塌孔处理：如果覆盖层颗粒级配不均，造孔中可能出现塌孔。发现有塌孔迹象，首先提起施工机具，根据塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低标号混凝土等处理；如孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架设钢樑等措施，保证槽口的稳定。（3）如槽内塌孔严重，必要时可浇筑固化灰浆后重新造孔。3.4.2 混凝土浇筑堵管的处理混凝土的浇筑质量是混凝土防渗墙施工成败的关键环节，混凝土防渗墙的浇筑应严格按照施工技术规范的规定执行。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，新下设的导管底端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。3.4.3 墙体质量事故的处理如混凝土防渗墙在浇筑过程中发生中断或发生事故而影响质量时，可根据事故的具体情况采取以下措施进行补救：（1）凿除已浇筑的混凝土，重新清孔换浆进行浇筑；（2）在混凝土防渗墙上游侧补贴一段新墙，并保证与旧墙和两端槽孔混凝土连接完整，达到防渗标准；（3）在发生事故的部位上游侧进行钻孔灌浆，形成一段帷幕对事故部位进行补救，并达到防渗标准；3.4.4 漂（块）卵石、孤石钻进漂（块）卵石、孤石钻进工效低、易产生孔内事故多是本工程防渗墙造孔施工的主要难点，针对这一难点可采取以下措施处理：（1）槽内钻孔爆破：在防渗墙造孔中遇漂（块）卵石、孤石时，可采用SM-400型全液压工程钻机跟管钻进，在槽内下置定位器进行钻孔，钻到规定深度后，提出钻具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管，引爆。爆破后漂卵石、孤石被破碎，加快了钻进速度。爆破筒内装药量按岩石段长23kg/m，如系多个爆破筒则安设毫秒雷管分段爆破，以避免危及槽孔安全。因SM-400型全液压工程钻机采用风动潜孔锤冲击钻进，其在硬岩中的钻进速度可达1.5m/h，可快速穿透漂卵石、孤石，为爆破做好准备。该方法节省钻孔工程量，爆破效果也好，但应注意安全。（2）聚能爆破：在漂卵石、孤石表面下置聚能爆破筒进行爆破，爆破筒聚能穴锥角为5560，装药量控制在36kg，最大为8kg。在二期槽孔内则采用减震爆破筒，即在爆破筒外面加设一个屏蔽筒，以减轻冲击波对已浇筑墙体的作用。槽内聚能爆破方法简便易行，与防渗墙施工干扰很小，故应用很多。（3）钻头镶嵌耐磨耐冲击高强合金块：用耐磨耐冲击高强合金块作钻头或重锤的冲击刃，可增强破岩效果，减小钻头磨损，增长钻头的使用寿命，大大节约焊钻头时间，纯钻工时利用率高，钻进工效有显著提高。3.4.5 砂层泥浆处理钻进中若遇细砂、泥浆，采用如下措施：（1）严格控制抽渣次数和时间，加大泥浆比重；（2）向孔内投入大量粘土和块碎石反复冲压加围孔壁。3.4.6 掉钻、埋钻处理掉钻、埋钻等孔内事故，在防渗墙施工中经常发生，若不能及时正确处理，将直接影响到工程施工，施工过程中若出现掉钻或埋钻时，将及时组织人员分析事故发生的原因，采取“绳套法”、“打捞法”、或“埋钻移位处理法”等方式进行处理，可充分保证工程施工顺利进行。3.4.7墙体质量检查验收 混凝土防渗墙成墙后，将全套施工资料报送监理工程师审核，并由监理工程师根据施工资料指定检查位置、数量和方法。 墙体质量检查在成墙后28天后进行，检查内容为墙体物力学性能指标，墙段接缝和可能存在的质量缺陷，检查采用钻孔取芯、注水试验等方法进行。检查孔数量按10槽孔一个，且保证接头孔段至少有一个检查孔，位置需具有代表性，具体检查孔的位置与数量由监理工程师根据施工资料确定，检查孔孔深需不低于防渗墙深度，每孔均分段每5m做压（注）水试验，钻孔取芯为每一孔取三组样，并进行室内物理力学性能试验。 如发现不合格的孔段，按监理工程师指示进行处理，直至达到合格为止。检查孔采用机械注浆封孔法进行封堵，封孔材料为水泥砂浆，水泥：砂=1:1.3。4、资源配置4.1人力资源配置表4-1 人力资源配置表名称名称数量备注1管理人员22技术人员33技术工人164辅助84.2机械设备配置表4-2 机械设备配置表序号名称型号数量备注1冲击钻机CZ-622高速搅拌机LJ-40013电焊机BX1-50034挖掘机PC22016装载机夏工50C27汽车吊25t18潜水泵7.5kw29潜水泵11kw210泥浆泵11kw211排污泵3PN212自御汽车20T313混凝土罐车6m3414混凝土泵HBT60115运输车5t15、进度计划（1）2011年2月18日开始设备、人员的进场工作；（2）2011年2月25日完成混凝土防渗墙的导向槽、施工平台等临建工作；（3）2011年2月26日开始防渗墙钻孔施工，至2011年3月31日完成一枯防渗墙施工。6、质量保证措施（1）导向槽地基应换填、碾压密实，防止造孔过程中导墙塌陷。（2）泥浆按照规定配合比配制，各种材料的加量误差不得大于5%，造孔过程中始终保持在导墙顶面以下30-50cm，严防塌孔。（3）混凝土严格按照配合比配置，运输过程中不得出现离析、泌水现象。（4）混凝土浇筑导管用前进行检查，不合格的导管不许使用，浇筑时导管下设到位。（5）混凝土浇筑必须保证连续，混凝土浇筑上升速度不小于2m/h。（6）做好原始验收检查记录和资料收集。（7）严格按质量标准搞好原材料和半成品的质量控制。（8）加强机械设备维修保养和检修，使机械设备保持良好的技术工作状态。（9）项目部质检部对施工各项工序进行严格把关，并进行质量跟踪检查，发现有不合格或不按规程规范要求施工的情况，要立即制止并及时进行返工处理。7、安全保证、文明施工、环境保护措施（1）工作前对投入使用的机械设备必须严格检查，确保完好可靠。（2）用电设备必须接地可靠，绝缘良好。（3）设备安装应指派专人指挥。（4）施工人员劳保用品佩戴整齐、持证上岗。（5）与施工无关人员不得靠近作业面和机械设备。（6）严格遵守国家和地方颁布的有关环境保护的法律、法规及业主制定的有关本工程生态环境保护管理办法的规定。（7）施工机械设备和进场材料的停放、堆存要集中整齐。（8）施工现场设置安全标志，场内道路经常维护，危险路段设置明显警告标志。场地狭小、行人和运输繁忙地段设专人维护交通。（9）施工区域内设置足够的照明系统，在凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备及建筑物均设置接地装置或避雷装置，并定期派专业人员进行检查。（10）经常开展对全体职工的环境保护教育，不断强化大家的环保意识。（11）对生活区内的生活垃圾，无毒性的生产废料、废碴等生产垃圾，定期清理，并运至指定地点进行掩埋或焚烧销毁。禁止将生活、生产垃圾随地乱倒。（12）槽孔挖出的渣石应及时运离孔口并应尽快转至装碴平台，不得堆放在孔口四周，以防止碴料掉落入井内。（13）施工所用的废弃泥浆必须经过沉淀处理后在进行排放。