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黄岗铁矿III矿区尾矿坝混凝土防渗墙施工组织设计北京力齐高特基础工程技术有限公司二OO六年十一月二十八日1目录一、前言………………………………………………………………………二、地质条件…………………………………………………………………1、工程地质条件………………………………………………………………2、水文地质条件………………………………………………………………三、设计与施工方案规划说明………………………………………………1、墙体厚度……………………………………………………………………2、墙体材料……………………………………………………………………3、施工平台高度………………………………………………………………4、防渗墙轴线长度……………………………………………………………5、墙体深度……………………………………………………………………6、防渗墙工程量………………………………………………………………7、防渗墙施工方案……………………………………………………………8、其他…………………………………………………………………………四、施工总布置及临建工程…………………………………………………1、施工总布置…………………………………………………………………2、临建工程……………………………………………………………………五、防渗墙成槽施工…………………………………………………………1、防渗墙施工工艺流程………………………………………………………2、槽孔划分……………………………………………………………………3、槽孔开挖……………………………………………………………………4、槽孔开挖质量控制及检测…………………………………………………5、墙段连接方法………………………………………………………………六、固壁泥浆及清孔换浆……………………………………………………1、固壁泥浆……………………………………………………………………2、泥浆的拌制…………………………………………………………………3、泥浆的循环使用于回收处理………………………………………………4、清孔换浆……………………………………………………………………2七、混凝土工程………………………………………………………………1、墙体材料设计指标…………………………………………………………2、混凝土原材料………………………………………………………………3、混凝土配合比………………………………………………………………4、混凝土拌制…………………………………………………………………5、混凝土运输…………………………………………………………………6、混凝土浇筑…………………………………………………………………八、质量控制与检查…………………………………………………………7、质量保证体系及措施（略）………………………………………………2、施工质量检查项目及内容…………………………………………………3、混凝土物理力学性能质量检查……………………………………………4、墙体质量检查………………………………………………………………九、主要施工设备……………………………………………………………十、施工进度计划……………………………………………………………3黄岗铁矿III矿区尾矿坝混凝土防渗墙施工组织设计一、前言内蒙古自治区黄岗矿业有限责任公司为加速矿山开拓步伐，在III矿区拟建包括中央混合井、井塔及厂房、选矿厂、尾矿库等采选工程。其中尾矿库工程主要建筑物包括截渗帷幕拦水坝和截洪沟等。在拦水坝轴线处覆盖层深厚（最大达60.3m），其主要地层为砂质粉土、角砾、粉细砂、含砾石粉质粘土、中细砂。地层渗透性较强，砂质粉土K=0.23~0.83m/d，粉细砂K=0.74~1.2m/d。覆盖层下基岩为安山岩，强风化带节理裂隙发育，坚固性较差。根据勘察结果，勘察单位建议对拦水坝基采取地下连续墙或其他地基处理方法（如旋喷桩、排桩等）进行截渗处理。由于覆盖层深厚，旋喷桩、排桩的处理方式达不到K≤1×10-7cm/s的标准，采用地下连续墙（以下称混凝土防渗墙）的方案是合适的。二、地质条件1、工程地质条件：尾矿库范围内主要地层分述如下：⑴砂质粉土：由风积形成。灰黑色，较松散、均匀、稍湿。植物根系发育，偶含角砾、碎石，夹含薄层粉砂。厚度0.6—2.05m，一般厚度1.5m左右，渗透系数0.23—0.83米/日。⑵角砾：灰色、灰黑色，不均匀——较均匀，稍密——中密，稍湿，粒径大于2mm——20mm的骨架颗粒占总含量的85%以上，角砾呈棱角状碎块，冲积或坡洪积形成，砾块以安山岩为主，磨圆极差，钻孔揭露在场地内分布不均，多呈透镜状分布，厚度2.0—6.8m不等。⑶粉细砂、细砂：灰黄色、黄色、灰白色，较松散、均匀、稍密——中密、稍湿——湿，河流冲积或风积形成，粒径大于0.075mm的颗粒占总含量的85%4以上,级配较差，夹有少量碎石、角砾或极少量粉土颗粒，碎石、角砾成分以安山岩为主，揭露厚度1.20—37.60m。渗水试验计算渗透系数为0.74—1.20米/日。⑷碎石：灰黑色、灰色，分选较差，呈棱角状，为不均匀碎块状，稍密——中密、稍湿——湿，粒径大于20mm的颗粒占总含量的70%以上，颗粒级配差，最大粒径80mm。主要为基岩强风化破碎，坡积或坡洪积形成的块石与粉细砂、粉土混合而成。碎石含量大于50%，厚度1.00—13.90m，场地内分布厚度不均匀。⑸含砾石粉质粘土：灰黑色、灰色，硬塑，无均质感，能搓成比粘土条粗的短土条，可感觉有砂粒存在，干后较坚硬，碎石、角砾、砾砂等含量占45%左右，层厚1.40—6.00m，坡洪积形成。⑹中细砂：棕色，结构松散。以中细砂为主，含少量角砾及碎石。碎石直径3-5cm；角砾及碎石成分为安山岩。砂的成分以石英为主，长石少量。该层为一套风积—坡积物，粗细混杂，无分选，透水性较好。稍湿、松散。⑺安山岩：灰黑色，斑状结构，块状构造，致密．强风化带岩芯多呈碎块状，短柱状，坚固性较差，节理裂隙发育，每米最多可见19条裂隙，大部分裂面属剪切，挤压、力学性质、平直、闭合，张开宽度甚小，部分裂有粉土，细粉砂充填，主要裂隙面与岩芯轴夹角30°；40°；10°；20°；15°；35°。⑻安山岩：灰黑色，斑状结构，块状构造，致密，中风化带岩芯较完整，一般为10-20cm柱状，余者达30cm。岩芯坚固性一般，锤击易断裂。节理裂隙发育，每米可见9条裂隙，裂面多平直，闭合，多压扭性，剪切性质。延伸较远。裂隙中充填较少，褐铁染现象极发育。主要裂隙面与岩心轴夹角分别为：15°；20°；45°；30°；60°；50°。2、水文地质条件地下水主要为第四系孔隙潜水，埋藏较深，在地表以下15m左右，含水层厚度较厚且不均匀，粉细砂、细砂层中含水稍好，但含水量较小，其他角砾、砂质粉土、粉质砂土细颗粒成分较多，几乎为不含水层。水质分析结果，地下水质良好，为HCO3-Ca型水，PH值9.5，As含量为0.05mg/l。水、土的腐蚀性指标均低于规范规定腐蚀性评价的界限值，对钢筋、混凝土不具腐蚀性。基岩风化带5深度一般为2.0～5.0m，裂隙含水微弱。三、设计与施工方案规划说明1、墙体厚度考虑到尾矿坝最终与坝顶标高是1650m，地下水位标高为1595m，墙体承受最大水头不超过55m，所以初步确定墙体厚度为0.8m，其所承受的水力坡降最大为68.8，而墙体极限水力坡降大于300，是十分安全的。2、墙体材料国内外不少混凝土防渗墙均采用塑性混凝土作为墙体材料，如三峡二期围堰混凝土防渗墙，承受水头近90m，采用的就是这种材料，根据实际运行效果来看，也是十分理想的。该种材料强度与弹模均较低，能适应较大的土水压力而不开裂，而同时其抗渗性能良好，可达到1×10-7cm/s的要求。根据国内有关工程的经验，可初步确定塑性混凝土物理力学性能指标是：抗渗强度：R28=4~5Mpa弹性模量：E28=1500~2000Mpa抗渗标号：≥W8（其相应的渗透系数为2.61×10-9cm/s）3、施工平台高度为减少挖填方工程量，防渗墙施工在四个平台上进行。它们的高程分别为▽1615m、▽1610m、▽1615m、▽1620m。4、防渗墙轴线长度根据地质勘探结果，防渗墙轴线长度370m，即从勘探孔bk11#~bk21#。bk21#孔以左的左坝肩和bk11#以右的右坝肩第四系覆盖层厚度一般不超过10m，可采用明挖明浇的方法构筑防渗体系，可大幅度降低工程造价。在勘探孔bk23#周边约50m长地段第四系覆盖层厚度较深，但因下伏较厚的粉质粘土，其渗透性较弱，可考虑采用其他方案处理。5、墙体深度勘察报告称，第四系覆盖层底部为安山岩，进入中等风化带一定深度后，岩石致密，裂隙不发育，渗透性能差。因此本方案初步确定防渗墙墙体穿透安山岩即可，嵌岩深度1~5m，平均为2.8m，下部不再布置灌浆帷幕，从而简化施工程序。按此方案，墙体最大深度61m，平均深度38m。防渗墙纵剖图见附图。66、防渗墙工程量按上述墙体轴线长度和墙体深度计算，防渗墙成槽总工程量为14060m2，其中：覆盖层工程量为13024m2，岩石工程量为1036m2。混凝土浇筑方量为110810m3（扩孔系数为1.05）。7、防渗墙施工方案我国目前防渗墙成槽施工方法有“钻劈法”、“钻抓法”、“抓取法”、“铣削法”等四种，根据地质条件和工期要求，除“抓取法”外，其余三种方法均可用于本工程。但经认真比选后，我公司推荐采用使用铣槽机的“铣削法”，该施工方法的优点是：⑴对地层适应性强，铣槽机既可铣削第四系覆盖层，也可铣削强风化安山岩。⑵成槽精度高，孔斜率≤1/300，墙体平滑顺直。⑶施工效率高，在本工程地质条件下，工效可达到150m2/d。⑷用电负荷小，总负荷（含混凝土拌和站）为500kv.A。⑸用水量最少，废浆排放量最低，对环境污染小。⑹全部采用优质膨润土泥浆固壁，可确保清孔换浆和水下混凝土浇筑的质量。8、其他为使本设计及施工方案更为合理可靠，我公司如中标后，拟在以下几个方面做深入的工作。⑴根据尾矿坝的运行情况，对墙体受力情况进行有限元分析，以最终确定其墙体性能指标。⑵根据墙体性能指标，设计塑性混凝土配合比并进行室内试验，以确定施工配合比。⑶对强、中风化花岗岩补充勘探和试验，定量确定其透水性能，以确定墙体嵌岩深度和墙下帷幕灌浆的必要性。四、施工总布置及临建工程1、施工总布置⑴施工平台：沿墙轴线建造四个防渗墙施工平台。施工平台宽度一般为716m，墙轴线上游为宽10m的液压铣工作平台，墙轴线下游为宽5m的交通道路。⑵在▽1610m平台中部，在液压铣工作平台上游侧布置制浆站，占地15×40m2。⑶在▽1610m平台中部，交通道路下游侧布置泥浆净化站和混凝土拌和站，占地分别为12×12m2和15×40m2。⑷变压器：500kv.A变压器安装在▽1610m平台中部。2、临建工程⑴防渗墙导墙及施工平台导墙采用“L”形钢筋混凝土，液压铣施工平台为厚30cm混凝土，施工道路铺设30cm厚的石渣。1000305008415030150防渗墙导墙布置剖面图⑵供水系统用3″水管将水由水源地供应至现场储水池，供水能力为40m3/h，然后经管道泵加压后分别供至泥浆站、混凝土拌和站和施工现场。⑶泥浆制输系统泥浆制浆站包括膨润土库房、制浆平台和泥浆池。泥浆池由一个膨化池(100m3)、一个新浆池(320m3)、两个回收池(各560m3)组成，制浆站安设2台1500L高速搅拌机，新制浆液通过4英寸供浆钢管输送至现场液压铣和泥浆净化系统之间的回路中，浇筑时的回浆通过回浆管路(6英寸)返回回浆池，经处理后重新输送到现场使用⑷排渣系统液压铣通过设置在竖井外侧的BE500型泥浆净化系统（见图3-7）分离集中出渣，经集渣坑沉淀后，采用装载机装车，用5t自卸汽车运至指定弃料场。8图—BE500型泥浆净化系统⑸混凝土系统生产能力不小于40m3/h，拟安装两台0.75m3拌和站，拌制好的混凝土通过混凝土泵输送到槽孔前的溜槽内进行浇筑。⑹本施工组织设计未对上坝道路、变压器高压端以上供电线路和水源