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中国水电基础局有限公司长河坝电站项目部长河坝上下游围堰防渗墙工程施工工艺介绍2014年3月5日讲解提纲一、防渗墙发展史简介二、长河坝上下游围堰工程概况三、地质条件四、防渗墙施工程序流程图五、防渗墙施工工艺六、防渗墙施工的难点及解决方法七、防渗墙质量控制要点八、防渗墙的质量检查中水基础局长河坝电站项目部一、防渗墙发展史简介混凝土防渗墙技术在我国水电水利行业的应用始于上世纪五十年代末期，至今已有五十余年的历史。中华人民共和国建国初期,由于大规模水利水电建设的需要,我们从前苏联引进了乌卡斯冲击式钻机建造混凝土防渗墙,在此基础上又加以创新,创造了”钻劈法”建造槽孔式防渗墙的施工工艺,并迅速推广应用,成为我国在覆盖层上修建土石坝的主要垂直防渗形式。几十年来,防渗墙技术已经由大型工程普及到中小型工程,由永久工程推广到临时围堰工程,由土石坝扩展到其它坝型,由新建工程延伸到病险水库的防渗处理,由适用简单的地质条件发展到用于各种复杂地层,由水利水电工程延伸到其它行业的建筑工程,防渗墙所使用的施工设备、墙体材料、施工工艺不断进步,从而完成了许多高难度、在世界上也不多见的工程.近年来，我国的防渗墙技术又有了长足的进展，特别是在三峡、小浪底、向加坝、奚落度、泸定、西藏旁多等国家重点工程中创造了许多新经验。中水基础局长河坝电站项目部一、防渗墙发展史简介例如,在墙体方面国内已建成的防渗墙深度超过60m的已达数十道，其中比较有代表性的有：四川铜街子左深槽挡土防渗墙(74.4m)、河南小浪底主坝防渗墙(81.9m)、三峡二期上游围堰防渗墙(73.5m)、三峡二期下游围堰防渗墙(66.7m)，其中近两年修建的泸定电站主坝防渗墙孔深超过100m,西藏旁多电站防渗墙最大孔深达到了201m，并且在防渗墙领域保持了3项世界纪录。墙体厚度一般为60cm和80cm，由于工程的需要和技术的进步，一方面能建造的防渗墙厚度越来越大，如1992年修建的四川宝珠寺电站防冲墙墙厚达1.4m，为国内最厚的地下连续墙；另一方面，由于施工设备的多样化，混凝土防渗墙也可做得很薄，广泛用于堤防和病险库处理。在施工机具方面,除传统的冲击钻机外,近些年来还大量开发和引进了许多新的施工机具和设备,如冲击反循环钻机、回转钻机、钢丝绳(液压)抓斗、液压铣槽机等.他们各有其特点和适应性。中水基础局长河坝电站项目部二、长河坝上下游围堰工程概况：长河坝水电站是大渡河梯级开发中的第10级电站，位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，工程区地处大渡河上游金汤河口以下4～7km河段上，坝址上距丹巴县城82km，下距泸定县城49km。大渡河为不通航河流，工程区距铁路较远，公路有省道S211线从工程区通过，并在瓦斯河口与国道G318线相接，周边有成都、雅安、眉山、乐山等重要城市。本工程上下游围堰基础防渗均采用混凝土防渗墙，上游围堰混凝土防渗墙施工平台高程为1490.00m，设计成墙厚度1m，最大处理深度约为89m,沿防渗墙轴线长度126.08m，上游围堰防渗墙工程量为7800m²；下游围堰混凝土防渗墙施工平台高程1480.0m，墙厚1m，最大处理深度约为80m,沿防渗墙轴线长度168.71m，下游围堰防渗墙工程量为10000m²。中水基础局长河坝电站项目部三、地质条件上游围堰基础防渗墙坐落在河床深厚覆盖层上，堰基处覆盖层自下而上（由老至新）分为3层：第①层为漂（块）卵（碎）砾石层，分布河床底部，厚度和顶面埋深变化较大，厚度18～25m，钻孔揭示该层中含有块径1～8m不等的孤块石且局部集中；第②层为含泥漂（块）卵（碎）砂砾石层，厚度35～42m，在该层的其它钻孔中局部揭示有块径1～5m不等的孤块石；第③层为漂（块）卵砾石层厚度7～20m。现场渗透试验和钻孔抽水试验均表明基础透水性较强。中水基础局长河坝电站项目部四、防渗墙施工程序流程图：刷洗砼接头浇筑混凝土结束，转下一槽孔起拔接头管预埋件加工临建系统组装施工机械泥浆系统建造防渗墙造孔成槽清孔换浆下设预埋管、浇筑导管等下设接头管砼拌和、输送排污净化系统导墙及施工平台建造制浆弃渣场泥浆净化回收系统Ⅱ期槽Ⅰ期槽Ⅱ期槽Ⅰ期槽Ⅰ期槽Ⅱ期槽中水基础局长河坝电站项目部五、防渗墙施工工艺：5、1槽段划分综合考虑本工程地层、墙体深度、设备能力等，槽孔分两期施工，先施工一期槽孔，后施工中间的二期槽孔。墙段连接采用液压拔管机冷拔接头管方法施工。槽段划分采用一、二期槽段长度均为6.6m,主孔1m,副孔1.8m。典型槽孔划分见图5-1图5-1槽孔划分示意图6.66.66.6一期槽二期槽11.811.811.811.811.811.81一期槽中水基础局长河坝电站项目部5、2造孔工艺目前，防渗墙施工造孔成槽工艺主要采用“钻抓法”、“钻劈法”、“纯抓法”、“纯铣法”等。考虑到本工程特有地质情况、墙体深度、设备能力等，采用“钻劈法”施工。拟采用特A、CZ-9或CZ-8等冲击钻机造孔，抽桶出渣。主孔、副孔通常采用空芯钻头。当遇到孤石或钻打漂卵石地层时改用十字钻头施工；小墙采用特制圆型或方型冲击钻头，确保孔形及槽孔质量。防渗墙施工部位孔口有5m左右的洞渣回填层，开钻时为保证孔口不塌孔漏浆，要求各机组开钻时必须用钻头直接钻进至8m深度后才能下抽桶出渣，以利于对孔口部位的地层挤压密实。开孔时钻头直径不能过大，以免导致成槽后混凝土严重超方。中水基础局长河坝电站项目部施工图片下游围堰防渗墙施工现场中水基础局长河坝电站项目部5、3接头孔施工工艺长期以来，接头孔技术一直是制约我国防渗墙施工技术水平的瓶颈。本世纪初，随着我国大规模水电建设的发展，我公司研制成功的大吨位拔管及其组合技术，使防渗墙施工技术水平有了质的飞跃。针本工程地层特点和工程实际情况，施工中将采用以下方案：将80cm接头管下至孔底，由拔管机施工全孔。若因孔斜导致接头管无法下到孔底，则拔管结束后采用“钻凿法”进行接头施工，用100cm钻头将混凝土接头打到孔底。中水基础局长河坝电站项目部5、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，Ⅱ期槽终孔后还需进行接头孔的刷洗。本工程清孔方法采用气举反循环法。5.4.2清孔换浆气举反循环是借助空压机输出的高压风进入排渣管经混合器将液气混合，利用排渣管内外的密度差及气压来升扬排出泥浆并携带出孔底的沉渣。主要设备是空压机、排渣管、风管和泥浆净化机。清孔步骤如下：5.4.1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。中水基础局长河坝电站项目部5、5墙段连接施工工艺5.4.3清孔换浆结束标准清孔换浆结束后1h，在槽孔内取样进行泥浆试验。如果达到结束标准，即可结束清孔换浆的工作。结束标准：清孔换浆结束一小时后，槽孔内淤积厚度不大于10cm；泥浆密度不大于1.15g/cm3；泥浆粘度不小于32s(马氏漏斗)；含砂量不大于6%。本工程接头套接采用“接头管法”，此方法是目前混凝土防渗墙施工接头处理的先进技术，其施工有很大的技术难度，但也有着其它接头连接技术无可比拟的优势：首先采用接头管法施工的接头孔孔形质量较好，孔壁光滑，不易在孔端形成较厚的泥皮，同时由于其圆弧规范，也易于接头的刷洗，不留死角，可以确保接头的接缝质量。其次，由于接头管的下设，节约了套打接头混凝土的时间，提高了工效，对缩短工期有着十分重要的作用，但同时加大了施工成本。中水基础局长河坝电站项目部5、5墙段连接施工工艺5.5.1接头管安装程序图接头管场地平整吊车、拔管机就位下节接头管吊装就位首节接头管下设用拔管机锁定定位销连接上下两节接头管接头管下到位用拔管机重新锁定末节接头管就位、安装、下设图5-5-1接头管安设程序图中水基础局长河坝电站项目部图5-1接头管起拔现场中水基础局长河坝电站项目部5、5墙段连接施工工艺5.5.2接头管起拔注意事项⑴混凝土正常浇注时，应仔细的分析浇注过程是否有意外，并随时从浇筑柱状图上查看混凝土面上升速度的情况以及接头管的埋深情况。⑵由于混凝土强度升高越快，与管壁的凝结力增长越快，其起拔力增长的也越快，因此，必须准确的检测并确定出混凝土的初终凝时间，尽量减小人为配料误差。浇筑混凝土时，随着混凝土面的不断上升，分阶段作混凝土试件，从而更精确的掌握混凝土的初终凝时间。⑶接头管的垂直度：发生接头管偏斜主要由两方面因素，其一，由于端孔造孔时，孔形不规则，下设接头管时，容易发生偏斜；其二，浇筑混凝土时，受到混凝土的侧向挤压，使其偏斜。一旦发生接头管偏斜，应立即采取纠偏措施，即在混凝土尚未全凝结之前通过垂向的起拔力重塑孔型，使接头管尽可能的垂直或顺直。⑷安排专职人员负责接头管起拔，随时观察接头管的起拔力，避免人为因素发生铸管事故。⑸接头管全部拔出混凝土后，应对其新形成的接头孔及时进行检测、处理和保护。中水基础局长河坝电站项目部5、6防渗墙混凝土浇筑5.6.1混凝土浇筑导管下设（1）浇筑导管的检查（2）导管下设a、导管下设前需进行计算配管，配管应符合规范要求。b、一期槽孔配备两套浇筑导管，二期槽段配备三套浇筑导管。5.6.2混凝土开浇及入仓5.6.3浇筑过程的控制5.6.4混凝土浇筑堵管的处理5.6.5墙体质量事故的处理5.6.6防渗墙浇筑前资源配置及浇筑强度计划中水基础局长河坝电站项目部六、防渗墙施工的难点及解决方法根据勘探试验资料及以往经验分析，防渗墙施工存在如下技术难点：1、孤石、漂石过多；2、架空层堵漏；3、高陡坡嵌岩；4、泥浆固壁；5、基岩签定；6、孔斜处理、7、合拢槽段处理等等。6.1、漂卵石和孤石钻进处理措施⑴钻孔预爆⑵槽内钻孔爆破⑶槽内聚能爆破⑷钻头镶焊耐磨耐冲击高强合金刃块中水基础局长河坝电站项目部图6-1槽内钻孔爆破工艺流程图中水基础局长河坝电站项目部图6-2槽内聚能爆破示意图悬吊线引爆线填塞物提梁电雷管乳化炸药聚能穴锥角α＝60°漂石导向槽中水基础局长河坝电站项目部6.2、漂卵石、孤石架空区堵漏漂卵石、孤石架空区是主要的渗漏通道，造孔时泥浆会大量漏失，严重时会发生槽孔坍塌事故，危及人员、钻机安全，延误工期，为此采取的对策有：⑴预灌浓浆槽孔造孔前，根据需要报监理人批准在漂卵石和孤石架空区布设灌浆孔，对架空区灌注水泥粘土浆或水泥粘土砂浆，以封闭架空区的渗漏通道，为防渗墙造孔创造有利条件。预灌浓浆与钻孔预爆结合进行。⑵投置堵漏材料造孔时发生漏浆，则立即将钻头提出孔口，并迅速组织人力、设备向槽内投入粘土、碎石土、锯末、水泥（易污染槽内泥浆）等堵漏材料，并及时向槽内补浆，以避免塌槽事故的发生。漏浆后首先判断渗漏通道的大小及漏浆的轻重程度，如果槽内浆液在几分钟内下降十几米，首先要在槽孔中填入砂加石料、粘土等，然后向槽内补充浆液，下钻头对填入料进行挤压、密实，然后填入水泥、锯末、粘土等堵漏材料。如果漏浆情况不严重，只是槽内慢慢渗浆的情况下，应该停止钻进，向槽内填入粘土、锯末等堵漏材料即可处理。中水基础局长河坝电站项目部6.3、高陡坡嵌岩结合地质资料、现场实际条件我们将采取孔内进行定向爆破和钻孔爆破的措施进行处理。基岩偏心钻具基岩排渣管Φ114钢管钻杆基岩(1)基岩双钢丝绳电线砼定位块定向架定向聚能爆破筒基岩电线电雷管炸药(2)(3)(4)(5)(4)起钻下爆破筒，提升套管、定位管和定位器，起爆(5)用冲击反循环钻机继续钻进(1)用反循环钻机钻进至基岩陡坡段(2)下置定位块和定向聚能爆破筒进行爆破,在陡坡岩面上形成台阶或凹坑(3)下定位管（排渣管）和定位器（套筒钻头）,用SM-400工程钻机钻爆破孔图6-4高陡坡嵌岩施工措施图中水基础局长河坝电站项目部6.4、固壁泥浆国内在防渗墙施工中还仍然沿用早在20世纪50～60年代使用的分散型泥浆，即由淡水、膨润土或粘土和起分散作用的处理剂组成。常用的处理剂主要是纯碱、烧碱及起降滤失作用的CMC(羧甲基纤维素)等。该类泥浆在覆盖层比较薄、墙