小浪底混凝土防滲墻采用施工新工藝

1、小浪底混凝土防滲墻采用施工新工藝1998年第4期西北水電總66期小浪底混凝土防滲墻采用施工新工藝.2f,ji楊鑫吳毒國(guó)家電力套司西北勘剖設(shè)計(jì)研完院.西安.710001)t3程#.關(guān)鍍?cè)~墮三三蘭!堡堡堅(jiān)墾翌竺塾蘭堂摘要液壓雙輪嶄在國(guó)外建造各種防滲墻中已普遍使用,而在國(guó)內(nèi)小浪底主壩防滲墻施工才首歡使用雙輪銑配臺(tái)抓斗的新工藝,其優(yōu)越性和先進(jìn)性值得借鑒和學(xué)習(xí).1概述3新工藝的主要施工設(shè)備小浪底水利樞紐工程為斜心墻堆石壩.主壩地下防滲主要靠帷幕灌漿和防滲墻承擔(dān).防滲墻軸線全長(zhǎng)407.4m.分左,右岸兩部分進(jìn)行施工右岸國(guó)內(nèi)標(biāo),由天津中國(guó)水利水電基礎(chǔ)工程局承建.共成墻13014.66m,澆筑混凝土21523

2、.9m.歷時(shí)約240d.左岸由小浪底工程承包商(yrc)及其分包商(bsg)共同承建.1997年12月8日地下防滲墻開挖正式開始.1998年3月10日最后一個(gè)槽孔澆筑結(jié)束,共歷時(shí)93d,比原計(jì)劃提前57d,成墻51olm,澆筑c5混凝土7399m,塑性混凝土42lom.在防滲墻造孔過(guò)程中,采用新的施工工藝.河床砂礫石開挖主要由機(jī)械抓斗完成,基巖開挖及清孔等工作由液壓雙輪銑完成.該工藝對(duì)防滲墻加快進(jìn)度起決定性的作用.2地質(zhì)情況小浪底防滲墻底部為粉砂巖.上部為】070m砂卵石層,粒徑大于20ram的占30,小于2ram的占50.且有少量直徑13m的孤石.粉砂巖呈層狀分布.裂隙非常發(fā)育.抗壓強(qiáng)度約為

3、6080mn/m.收稿日期:l09808一o73.1液壓雙輪銑液壓雙輪銑(見圖)是法國(guó)soletanche公司研制的,其優(yōu)越性在工程中得到證實(shí).小浪底大壩防滲墻的成功運(yùn)用更說(shuō)明了這一點(diǎn).如果小浪底防滲墻采用國(guó)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行施工.工期最少推后3個(gè)月.不僅影響大壩的填筑工作.而且危及1999年大壩的安全渡汛和第一臺(tái)機(jī)組按時(shí)發(fā)電.液壓雙輪銑設(shè)備主要有以下兩種類型,其性能見表1.表l雙輪銑型號(hào)表型號(hào)i重量l發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大扭矩hf4000l25ti4504o00mkghfi200dl60tl75012d口0m除以上型號(hào)外.為便于在城市施工,soletanche公司改進(jìn)了雙輪銑,降低其高度,減輕自重,創(chuàng)造出

4、了hl4000型號(hào)新產(chǎn)品.液壓雙輪銑標(biāo)準(zhǔn)開挖深度60m,最大可達(dá)150m.整個(gè)削切頭長(zhǎng)約】5m,重量25t.由一臺(tái)450馬力的履帶式起重機(jī)支撐操作.切削動(dòng)力在底部裝有2臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)作反向轉(zhuǎn)動(dòng)的刀盤切削巖石,并將巖碴與漿液混合,由導(dǎo)向架內(nèi)功率為450m/h,離心泵可把廢漿和1ocm以下的巖碴抽送到離孔底80m高的地方.經(jīng)過(guò)振動(dòng)除砂機(jī)除砂后漿液重復(fù)使用.此設(shè)備可以一次建造長(zhǎng)為2.8m,寬0.6】.2m的槽孔.一2l一在切削頭底部.有四個(gè)導(dǎo)向千斤頂,在槽孔開挖時(shí)可支撐到槽壁上,以糾正偏斜在切削頭,裝有高靈敏度的測(cè)斜儀,通過(guò)導(dǎo)線傳送到操作室旁的計(jì)算機(jī)上,據(jù)此進(jìn)行不問(wèn)斷的控制,以保證槽孔的垂直度和平行

5、于防滲墻的軸線方向.對(duì)軸線方向的糾偏.則利用兩個(gè)切削輪的不同扭矩來(lái)進(jìn)行校正.液壓雙輪銑與沖擊鉆的孔斜控制對(duì)比,列如表2.該表中使用雙輪銑的孔斜控制比沖擊鉆提高近10倍.從而使防滲墻的整體性和連續(xù)22液壓雙輪銑圍性得到提高在小浪底工程中,充分滿足技術(shù)規(guī)范中每30m不大于0.75m,即小于等于2.5的要求.如果嚴(yán)格的要求,雙輪銑的平均孔斜率可達(dá)到0.10.2,左岸防滲墻施工中最大孔斜率為0.82,最小為0的平均為0.17.表2液壓雙l輪銑與沖擊鉆的孔斜控制對(duì)比表孔探平均孔斜(era)平均孔斜率()rm)液壓雙輪輯i中擊鉆瞻壓積輪銳沖擊鉆202200l1.o3o0o34o3609505l102595

6、o0860681.13685007雙輪銑開挖工效與基巖硬度,裂隙發(fā)育程度和其它施工條件等有關(guān),通過(guò)對(duì)國(guó)外數(shù)個(gè)工程的統(tǒng)計(jì)分析,得到液壓雙輪銑的開挖平均工效見表3表3雙輪銑開挖平均工鼓表巖石強(qiáng)度干容重平均進(jìn)尺開挖方量(ran,m:)(kn,m)nn/h)(m/l-)50200651.5l00250.0l8砂卵石204.063.2鋼纜式抓斗和重錘鋼纜式抓斗是施工的主要設(shè)備,承擔(dān)覆蓋層開挖成槽,抓斗分為鉗式和蛤式二種,自重分別為11.7t及10t,由自行履帶式吊車操控,對(duì)河床覆蓋層直接抓挖成槽.重錘為抓斗的輔助設(shè)備,用于擊碎孤石.破碎基巖,利抓斗抓挖.本工程所用重錘有tb,te,fd三種.直徑均為12

7、00ram;tb底部為子彈頭型.主要用于破碎孤石;te底部為米字型高強(qiáng)鋼材加固.用于基巖開挖;td型為矩型,稱為方錐頭,用于修整孔形,糾偏等工作自重為9.712t.3.3振動(dòng)除砂機(jī)振動(dòng)除砂機(jī)有二套:生產(chǎn)率100m/h的主要用于儲(chǔ)漿池內(nèi)泥漿進(jìn)行循環(huán)除砂,保證泥漿中舍砂量小于3;大型生產(chǎn)率450m/h,為雙輪銑的配套設(shè)備,主要用于槽孔內(nèi)抽回的泥漿作清渣除砂,使泥漿的含砂量降至合格要求,并循環(huán)使用4防滲墻槽孔施工小浪底防滲墻施工,采用的是一臺(tái)hf4000液壓雙輪銑在槽孔開挖中,鋼纜式抓斗和液壓雙輪銑結(jié)合使用.4.1槽孔開挖首先采用3臺(tái)抓斗進(jìn)行覆蓋層的開挖,并不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充膨潤(rùn)土漿.當(dāng)遇到大孤石時(shí),改

8、用重錘砸碎.當(dāng)槽孔砂卵石層開挖完畢,并對(duì)孔底堅(jiān)硬砂巖使用重錘砸碎基巖效果不理想時(shí),應(yīng)改用液壓雙輪銑,可提高對(duì)基巖的開挖效率達(dá)0.89m/h.對(duì)于規(guī)范要求的槽孔應(yīng)嵌入基巖最少lm的開挖,可用最短時(shí)間來(lái)完成.減少造孔時(shí)間,保證槽孔質(zhì)量,為地下防滲墻的連續(xù)性奠定基礎(chǔ)開挖工效統(tǒng)計(jì)見表4表4小j良底工統(tǒng)計(jì)表進(jìn)尺耗時(shí)平均進(jìn)尺平均開挖皇tin)(m,h)(m,h)主槽孔2413.35454.85054137橫向(副)槽于【759.38136.43056j.9臺(tái)計(jì)3172.735801.28o547j.494.2主槽孔接頭10cm混凝土銑削在一序主槽孔施工時(shí),超過(guò)本槽孔規(guī)定寬度兩側(cè)各10cm的混凝土為保證防滲

9、墻有效連接,在二序主槽孔開挖時(shí),需將其用雙輪銑自上而下銑削干凈,使兩個(gè)側(cè)面形成新鮮的幌凝土面.施工中,bsg公司將1at重的方型鉆頭倒放在槽孔上頂住切削頭,使雙輪銑更好地提高效率,到槽孔底部后,則靠雙輪銑本身自重及切削頭的大扭矩來(lái)完成對(duì)混凝土的銑削.最終保證通過(guò)測(cè)斜資料判斷.扶測(cè)斜結(jié)果來(lái)看,一期10cm的混凝土并不能完全銑削掉,有的底部還剩7era左右,但是新鮮的混凝土面.晟后對(duì)槽孔接縫處檢查取芯來(lái)看.混凝土銑削是成功的.一,二期混凝土接合緊密,個(gè)別分為兩部分,但沒有夾泥.其中只有一層不到05ram的漿皮,完全滿足規(guī)范和防滲墻施工標(biāo)準(zhǔn)的要求4.3槽孔糾偏和測(cè)斜由于機(jī)械式抓斗沒有糾偏功能,在其預(yù)

10、開挖結(jié)束后,利用雙輪銑的測(cè)斜系統(tǒng)檢查孔斜的情況,并對(duì)槽l進(jìn)行糾偏調(diào)整切削頭的方向,偏向偏斜的一側(cè)進(jìn)行銑削,使槽孔孔斜得到糾正.23主槽孔在開挖到60m處發(fā)現(xiàn)偏斜很大,且從30m開始,于是對(duì)此孔用砂子進(jìn)行回填到30m處.然后用雙輪銑重新開挖,同時(shí),通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕顯示,調(diào)整開挖方向,不到兩天的時(shí)間就完或了此孔的糾偏工作.由于有附帶的測(cè)斜系統(tǒng),避免了規(guī)范要求的經(jīng)常進(jìn)行垂直度測(cè)量的要求,提高了工時(shí)利用率槽孔開挖結(jié)束,再用雙輪銑對(duì)整個(gè)槽孔測(cè)斜,打印成果作為鑒定合格的依據(jù).4.4漿液清換規(guī)范規(guī)定在開挖完成后,還要對(duì)槽孔內(nèi)漿液進(jìn)行更換,清除底部礫石和砂,其砂的含量不能超過(guò)重量的3,漿液循環(huán)60rain,沉淀

11、不超過(guò)l$cm;并要求循環(huán)后的漿液比重不大于1.1,馬氏牯度不大于90s,ph值9.5l2國(guó)內(nèi)由于沒有大功率并能抽送小石塊的離心泵,清孔工作比較費(fèi)時(shí).而且效果不佳,因而對(duì)混凝土澆筑有較大的影響.bsg公司在施工過(guò)程中,槽孔澆筑前0.5h,將雙輪銑放到孔底,利用底部大流量離心泵,把孔底的卵礫石和混有大量細(xì)砂的漿液抽送蛩i不遠(yuǎn)的振動(dòng)除砂機(jī)上處理.且不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充新鮮漿液,2030min后,檢查各項(xiàng)指標(biāo),漿液比重不大于1.09,含砂量個(gè)別大于1.多數(shù)均小于1,且孔底幾乎沒有沉淀,為建造合格的防滲墻奠定了基礎(chǔ)5質(zhì)量評(píng)價(jià)在地下防滲墻澆筑結(jié)束后,布置了13個(gè)孔進(jìn)行取芯檢查巖芯獲得率都在97以上,大部分為1

12、00oa.最長(zhǎng)一段巖芯達(dá)2.9m.壓水試驗(yàn)最大呂榮值為2.421u,最小為0.槽孔底部與基巖膠接較好,部分混凝土芯(下轉(zhuǎn)第51再)23并以合同處理為歸宿的.而要做好三控制,必須完整的掌握信息,為此,在日夜三班旁站監(jiān)理的基礎(chǔ)上.主要形成了兩種最具價(jià)值的原始信息:一種是從yrc進(jìn)點(diǎn),場(chǎng)地移交開始,隨著工程進(jìn)展,逐項(xiàng)執(zhí)行預(yù)先制定的各種表,報(bào),這些表,報(bào)包括了施工各項(xiàng)目,各生產(chǎn)工廠的日?qǐng)?bào)或班報(bào),有yrc報(bào)送的和工程師的值班記錄表,除此外尚有各種專門性報(bào)表等,至今共計(jì)30余種,2.8萬(wàn)余張;另一種是值班工程師日記,認(rèn)真記錄下每班施工中發(fā)生的事情.至今,各現(xiàn)場(chǎng)組井有5o本約250萬(wàn)字的現(xiàn)場(chǎng)情況的詳細(xì)記錄.

13、這些信息將是總結(jié),報(bào)告,驗(yàn)收,質(zhì)量檢查,合同處理等最寶貴的信息庫(kù)2.2加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)沒有和國(guó)外承包商接觸過(guò)的在往認(rèn)為他們技術(shù)上是很高明的,尤其大壩標(biāo)的責(zé)任公司意大利英波基洛公司是世界上久負(fù)盛名的,曾承建過(guò)世界上許多大型的工程.3年多來(lái)的實(shí)踐說(shuō)明這種看法并不全面,在許多重要的關(guān)鍵性的施工技術(shù)上是由于中國(guó)工程師的指導(dǎo)和幫助.使他們解除困境,加快了進(jìn)度,保證了質(zhì)量.這種事例在大壩標(biāo)工程施工中?？梢姷?此處只舉幾倒以明之.(1)在右岸心墻槽基礎(chǔ)固結(jié)灌漿工程初期,由于前面已提到過(guò)的巖體破碎,地質(zhì)情況不適合采用技術(shù)規(guī)范規(guī)定的暴露式灌漿(這種固灌方式亦是國(guó)外慣用的),灌漿時(shí)無(wú)法起壓,漿液漫溢,滿足不了質(zhì)量要求

14、,工程停滯不前,是工程師及時(shí)提出了有蓋板灌漿方式,使工程能得以順利進(jìn)行(2)在右岸帷幕灌漿開始后,也是由于地層巖體破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,鉆灌事故頻繁發(fā)生,進(jìn)度裉慢,是工程師按照中國(guó)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)提出了采用穩(wěn)定漿液和孔口封閉,孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法,雖然兩次遭到特咨團(tuán)會(huì)議外國(guó)專家的否定和指責(zé),但工程師頂住了壓力,最后質(zhì)量檢查的結(jié)果,說(shuō)明了該方法是符合實(shí)際地層條件的,采用此方法后右岸帷灌工程進(jìn)展順利(3)針對(duì)小浪底大壩設(shè)計(jì)情況,如何保證多種料邊界區(qū)在平起填筑中的質(zhì)量,是工程師作了詳細(xì)研究后從國(guó)內(nèi)外士石壩采用的各種方法中結(jié)合本工程具體情況向yrc提出了一套完整的多種料施工工藝建議,指導(dǎo)了yrc的現(xiàn)場(chǎng)旋工.

15、(4)1996年底1997年初的冬季是小浪底心墻士料第一次面臨冬季施工的問(wèn)題.在yrc的要求下,工程師從理論上,并結(jié)合國(guó)內(nèi)工程施工經(jīng)驗(yàn),對(duì)照本工程自然條件作了詳細(xì)分析后,提出了一套完整的工藝措施,yrc接受并在施工中認(rèn)真實(shí)施.終于,在工程師指導(dǎo)下.第一個(gè)冬季的2個(gè)月(1996年12月,1997年元月)取得了右岸填筑的最高強(qiáng)度(兩個(gè)月近185萬(wàn)m),現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和挖坑復(fù)查質(zhì)量良好加強(qiáng)對(duì)承包商的技術(shù)指導(dǎo)不只是為對(duì)承包商的幫助,不是可有可無(wú)的,通過(guò)實(shí)踐表明對(duì)工程的進(jìn)度和質(zhì)量是有益的.也是工程師應(yīng)盡的職責(zé).當(dāng)然,也因此提高了工程師的形象,增強(qiáng)了承包商對(duì)工程師的信任,攝終對(duì)順利實(shí)現(xiàn)合同的目標(biāo)或者說(shuō)對(duì)業(yè)主是大有好處的.(上接第23萬(wàn))與基巖結(jié)合成塊.充分說(shuō)明這種新的施工工藝,能保證防滲墻的完整性和連續(xù)性,也是防滲