刍议象山水电站槽板式混凝土防渗墙施工技术

2012-08-15孙兰凤吕仁国孙长凤

黑龙江水利科技 2012年3期

孙兰凤，吕仁国，孙长凤

(1.黑河市水利勘测设计院，黑龙江黑河 164300;2.黑河市爱辉区水务局，黑龙江黑河 164300;3.黑河市农业开发办，黑龙江黑河 164300)

1 槽板式混凝土防渗墙施工布置

象山水电站除险加固工程防渗墙轴线与坝轴线平行，位于坝轴线上游4.0 m处，与沥青心墙相距1.25 m，左端与溢洪道相连，右端与右岸山体相接。桩号0+137.9～0+412.5段，高程279.00 m(施工平台高程)以下采用槽板式混凝土防渗墙防渗，轴线长274.6 m，采用冲击钻机造孔，泥浆下导管直升式浇灌混凝土成墙。每一槽孔划分为一个施工单元，共划分为44个单元和一个接头搭接灌注桩，标准槽孔长度为6.80 m，最大槽孔长度8.80 m，其中标准槽孔38个，混凝土防渗墙最大施工深度为50.70 m，最浅深度为3.50 m，防渗墙成墙面积为12 330.65 m2，造孔总进尺15 377.54 m，浇筑混凝土10 940.20 m3，预埋灌浆管5 990.34 m。

2 槽板式混凝土防渗墙的施工

2.1 防渗墙施工方案

根据象山水库坝体结构特点及多年类似地区进行防渗墙施工的经验，并依照设计要求，制定防渗墙工程总体施工方案为:

1)“钻劈法”造孔，即采用CZ—30型冲击钻机钻劈法成槽，在槽段施工前，对槽孔上部10～15 m进行预灌浓浆处理。

2)槽孔施工时每钻进一定深度，就往孔内添加一定的黏土用来封堵密实孔壁空隙和悬浮钻渣。

3)“抽筒法”出渣。

4)采用膨润土泥浆护壁。

5)用“气举法”结合“抽筒法”置换新鲜膨润土泥浆清孔。

6)采用电子计量搅拌系统生产混凝土，利用HBT50型混凝土泵输送混凝土。

7)泥浆下直升导管法浇筑混凝土。

8)采用“套打一钻”方法进行槽段连接。

2.2 预灌浓浆

象山大坝为一堆石坝，堆石体未经碾压，塑性混凝土防渗墙两侧充填物为松散的采金尾矿料，堆石体及砂卵石层透水严重，防渗墙成墙极为困难，主要难点为塌孔、漏浆严重。据以往施工经验，在这种地层条件下修建混凝土防渗墙，采用预钻孔灌注浓浆对大空隙地层进行填充密实。

预灌浓浆是在防渗墙轴线上采用单排孔布置。布孔桩号范围0+138.6～0+411.0，钻孔施工分两序进行，孔距为1.5 m采用潜孔钻机跟管钻进，钻孔直径为146 mm，孔深10.0～15.0 m，灌浆压力采用0.1～0.2 MPa，灌浆方法为自下而上分段灌浆，每一灌浆段为2.0 m，灌注浆液为水泥膨润土浆液，水胶比为1∶1，灌浆结束标准以该段灌浆停止吸浆即可结束。

2.3 施工步骤

包括:施工场地平整;导向槽修建;泥浆制备、供应;冲击钻机造主孔、副孔;清孔换浆、槽孔验收;预埋灌管下设;导管下设;浇筑混凝土结束，转下一槽孔。

2.4 护壁泥浆

本工程采用龙江产优质的Ⅱ级钙基膨润土泥浆进行护壁。分散剂为就近化工厂生产的工业碳酸钠(NaCO3);配制泥浆用水从象山水库中抽取。采用膨润土为主、黏土为辅的混合泥浆护壁和携带岩渣。

2.5 成槽工艺

由于象山电站地层结构特点，使造孔成槽过程十分困难，在槽孔施工前针对地层进行了上部预灌浓浆处理，各槽段主孔在施工中不进行孔内抽渣，以减小对地层的扰动，再不断地向槽孔中填入黏土利用钻头的重量对原地层进行冲击挤密，对易塌孔的砾石层起到很好稳定效果，提高钻机的进尺工效。

合理划分槽长和布置钻机施工是此项工程的关键。槽段及孔位划分方案，原则上按设计方案进行。施工槽长Ⅰ、Ⅱ期均为6.8 m，即4个0.8 m的主孔和3个1.2 m的副孔，成孔方式采用“钻劈法”施工。

2.6 孔形控制与检测

施工当中孔形控制项目主要有深度、厚度和孔斜。本工程设计墙厚0.8 m，孔斜率指标为≤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，孔斜率按0.6%控制。孔位距防渗墙中心线偏差控制在±3.0 cm，新开槽孔的钻头＞0.8 m，钻孔终孔后，墙体任何一处墙厚都能满足设计要求。

单孔的孔斜率的检测是利用相似三角形原理进行检测，先测量出孔口的偏差，利用已知钻机桅杆高度和终孔深度，计算出孔底偏距，得出整孔在各测点深度的的孔斜率。

2.7 基岩鉴定以及终孔深度确定

现场进行基岩面鉴定是由机组在值班工程师给出的预计基岩面深度的基础上进行多次捞取岩样观看，经值班工程师认定已到基岩面时，通知监理、设计、业主进行联合验收，基岩面经鉴定后，岩样装袋封存，并填写好基岩面鉴定表。

按照设计要求防渗墙嵌入基岩深度规定为:塑性混凝土防渗墙嵌入弱风化基岩的深度桩号0+356.0为0.8 m，桩号0+356～0+412.5为1.1 m。

槽孔终孔验收在监理、业主的监督下使用专用的孔深测绳进行测量，测量孔深达到设计要求入岩0.8～1.0 m，即可进行下道程序。

2.8 清孔换浆

槽孔终孔验收后，即开始组织进行清孔换浆工作，本工程主要采用抽筒和气举反循环相结合的方法清孔。在清孔换浆过程中，不断地向槽内补充新鲜泥浆，其数量以槽内泥浆各项性能指标符合设计标准为止。

清孔换浆结束后1 h，在槽孔底部取样，进行泥浆试验。如果达到结束标准，即可结束清孔换浆工作。

3 预埋灌浆管制作及下设

管体采用Φ108钢管，采用定位架固定，Φ 20 mm钢筋制作定位架，通过焊接的方式连接为一整体桁架。定位架在垂直方向的间距为6 m。每段桁架高度应据槽孔孔深分段制作。根据槽长调整钢筋保持架的长度。确保相邻的灌浆管间距为2.0 m。当全部预埋管桁架对接完毕后，利用吊车进行整体下设。

4 凝土浇筑导管下设

浇筑导管采用内径Φ 250 mm的钢管;导管下设前，根据清孔验收时孔位深度，在地面进行导管组合，导管下设完毕、混凝土开浇前，应将导管下设至距孔底20 cm左右，相邻两根导管间距≤4.0 m，槽孔导管距孔端间距为1.0～1.5 m，当槽底高差＞0.25 m时，应将导管置于控制范围的最低处;导管底口距槽底距离控制在15～25 cm。