1 工程概况
江西赣州大坝的 3#坝坝下涵管进口段位于残坡积土层中,需进行水平灌浆处理,坝下涵管与防渗墙相交叉部位采用高压冲洗混凝土置换,另在防渗墙建成后,对桩号 0 + 152. 00 ~ 0 + 162. 00 沿坝轴线布孔进行帷幕灌浆。涵管加固完成后,重修反滤体。
2 施工总体方案
本工程分两条主要施工线路:
1) 第一条施工线路为 1#坝坡修复、2#大坝防渗墙施工、2#坝帷幕灌浆、2#坝顶填筑、2#坝坡修复、2#坝防浪墙及坝顶道路及附属结构。
2) 第二条施工线路为 3#坝防渗墙施工、3#坝坝下涵管加固、3#坝帷幕灌浆、3#坝坝顶填筑、3#坝坡修复、3#坝防浪墙、3#坝顶道路及附属结构、4#坝防渗墙施工、4#坝帷幕灌浆、4#坝顶填筑、4#坝坡修复、4#坝防浪墙、4#坝顶道路及附属结构、5#坝坡修复、工程收尾。3#坝下涵管承担防水任务的同时承担发电任务,所发电量进入大电网输送,每年发电量300 万 kW·h以上,有较客观的经济效益,因此应尽量保留水库的发电功能。3#坝下涵管与防渗墙相交叉部位位于墙风化岩中,为保护涵管,在涵管两侧槽段6 m内防渗墙造孔时,钻孔可布置在距离涵管外壁1. 0 m位置,涵管以上1. 8 m的安全保护距离。当涵管两侧和管顶防渗墙槽体开挖完成后,利用高压设备中的水、气将浆砌石缝隙中的渣泥及涵管两侧和基础以下强风化带泥沙冲散,接着再经过防渗墙槽段内泥浆排渣,待清渣完成后该部分同混凝土防渗墙灌注,最后进行防渗墙底部帷幕灌浆处理。同时,为提高涵管与坝体接触带防渗性,需在涵管周围上、下范围内加设帷幕灌浆处理措施,以提高该范围的防渗性。
3 涵管位置防渗处理
水库侧涵管进口段位于残坡积土中,需进行水平灌浆处理,沿浆砌石方涵外边缘0. 2 m布置环向水平灌浆孔,孔距1. 5 m,孔深10 m。坝下涵管与防渗墙相交叉部位采用高压冲洗混凝土置换,另在防渗墙建成后,对桩号 0 + 152. 00 ~ 0 + 162. 00 沿坝轴线布孔进行帷幕灌浆处理。设 3 排孔,一排位于混凝土防渗墙上游1 m,灌浆孔距1. 5 m,灌浆深度在高程304 ~ 296 m。一排位于混凝土防渗墙下游1 m,灌浆孔距1. 5 m,灌浆深度在高程 302 ~297 m。另一排位于防渗墙中部,预留灌浆孔,孔深适当进入方涵砌体,以砌体为中心,孔距离砌体 1. 0 m,灌浆时应特别注意保护涵管。
3. 1 涵管出口恢复
坝下涵管出口位于坝下游排水棱体内,涵管加固将原涵管部分及返虑体拆除,重修返虑体,将涵管包围起来,以起到防止大坝土体被渗流带出的作用。
3. 1. 1 土石方开挖
涵管加固需挖除原有堆石棱体及周围土方,由于土石方量较小,且施工位置位在于涵管出口端,为不破坏涵管及坝体,将采用 1 台 PC60 ZX55 小型反铲式挖土机配合 2 台 10t 运泥车进行施工。
施工工艺流程见图 1:
3. 1. 2 场地清理
场地清理主要是开挖范围内杂物清除,开辟运输便道。
3. 1. 3 土方开挖方法
本工程的土方开挖主要采用小型挖掘机开挖,开挖边坡满足边坡稳定要求。对涵管边线等小断面不能进行机械开挖的部位,则采用人工开挖。开挖前,先由测量工程师放出开挖边线、开挖控制桩,由监理工程师检查合格后进行开挖。
由于本工程项目施工作业面小,采用 1 台反铲挖掘机进行开挖,可利用土石方由自卸汽车运输至现场临时堆料场,不可利用废渣或多余土方由自卸汽车运输至弃渣场。开挖方法自上而下分二层开挖,第一次挖深至块石顶面; 第二次开挖至涵管周围20 cm,由人工开挖,以免破坏涵管。开挖过程中,应多注意开挖边线、深度,防止超挖破坏坝体及管身。
3. 1. 4 临时边坡的稳定性
涵管出口段开挖完成后,在堆石棱体施工前,为防止坝体边坡遭受雨水冲刷,边坡设彩条布覆盖,上边缘埋入坝体30 cm。
3. 1. 5 堆石棱体恢复
堆石棱体按原样恢复,棱体恢复前在涵管周围设置返虑层,将涵管包围起来,具体做法由设计、监理现场确定。棱体宜选用不风化新鲜块石,棱体堆砌完成后应平整、牢固。
3. 1. 6 土方回填
堆石棱体完成后即开始浆砌石明渠两边土方回填,回填土料选用按设计要求选用黏性土,用3∶7灰土分层回填夯实。土方回填前做好土方夯实试验,确定打夯机打夯次数、每层铺筑的厚度以及最佳含水量。
3. 2 注意事项
坝下涵管承担排水、发电的任务,且位于大坝坝体底部,位置重要,施工不当容易损坏坝体,造成坝体渗漏破坏,因此施工时应特别注意以下 3 个方面:
1) 防渗墙造孔时孔位需准确,预留一定的安全距离,具体为涵管左右侧各留1 m的安全距离,顶部留1. 5 m的安全距离,用高压设备中的水、气排渣,造孔时应随时留意孔位和孔深。
2) 涵管部位防渗墙混凝土连同坝体防渗混凝土一起浇筑。开始浇筑时,同时拉开( 两组) 储料斗活门,混凝土料连续进入漏斗并冲开漏斗活板,顺导管冲入孔底。全部储料进入槽孔后,连续进行混凝土浇筑作业,混凝土上升速度≥2m/h。
3) 挖除原堆石棱体时速度应慢、准,尽量避免超挖而破坏坝体。
4 帷幕灌浆施工
本工程中的 2#~ 4#坝坝基防渗采用帷幕灌浆,孔位沿防渗墙中心线布置,孔距1. 5 m,底至5 LU线以下5 m,灌浆材料采用普通硅酸盐水泥浆,灌浆孔按 3 个次序施工,防渗设计标准为灌浆后基岩透水率≤5 LU。
4. 1 施工条件
1) 在刚完成灌浆或正在灌浆部位的30 m 范围内,不得进行坝基岩石破碎或爆破作业。
2) 帷幕灌浆开始前,应按照设计指定的部位进行灌浆试验,应编制灌浆试验大纲并报送监理人,然后按监理人批准的方案进行实施。
4. 2 浆料选择和供应
选用 425#普通硅酸盐水泥浆,浆液的浓度应由衡稀到浓,逐级改变。浆液的水灰比( 重量比) 采用5∶ 1、3∶ 1、2∶ 1、1∶ 1、0. 8∶ 1、0. 6∶ 1 ( 或0. 5∶ 1) 等 6 个比级,开灌水灰比5∶1。
根据现场条件和灌浆施工进度,在各坝的灌浆轴线下游侧中间位置布置一个集中制浆站,拌制水泥浆液供灌浆施工。制浆站内各设 ZJ—400 型高速搅拌机 1 台,J—900 型储浆搅拌机 1 台,YSB—250/120 型调速注浆泵 2 台套。
4. 3 施工要点
4. 3. 1 先导孔
目的是在施工时,检查设计帷幕底板线高程。在先灌排的第 1 次序孔中用 1/3 的孔做先导孔,先导孔间距12 m > 其他孔深5 m,分段做压水试验,压力3 MPa。
4. 3. 2 钻孔
必须按分序加密的原则进行,先钻Ⅰ序、后钻Ⅱ孔施工。当Ⅰ序孔灌浆浓度均达到10 m时,Ⅱ序孔的钻灌工作才能开始。
4. 3. 3 钻孔冲洗
为提高灌浆效果,灌浆孔在灌浆前进行严格的孔壁冲洗与裂隙冲洗,孔内沉积厚度≤20 cm。
4. 3. 4 制浆要求
水泥应选用颗粒细、稳定性好、胶结性强、结石强度高和耐久性好,标号为425#的水泥,受潮结块、超过保质期的水泥严禁使用。掺合料选取活性材料如减水剂、速凝剂、缓凝剂等有助于加强浆液流动性和扩散性提高灌浆效果。灌浆用水应符合拌制水工混凝土的用水要求。在灌注较大裂隙时,在浆液中可掺入适量的砂( 掺入量≤水泥重量的2 倍) ,制成水泥砂浆,其强度等级采用 M20,配合比按水∶水泥∶砂 = 0.5∶1∶2。砂的粒径≤0. 5 mm,细度模数≤2。
4. 3. 5 灌浆
采用“自上而下,分段钻灌,小口径钻进,孔口封闭,不待凝浆液孔内循环的高压灌浆”工艺。射浆钻杆距孔底≤50 m。具备下列条件才能进行帷幕灌浆: 帷幕区及附近的溶蚀通道已封堵完毕。变形观测系统已经设置,并能进行观测。灌浆结束标准必须同时满足下列两个条件: 灌浆孔的吸浆量≤0. 4 L/min,且持续时间≥1 h。达到设计最大灌浆压力的持续时间≥1. 5 h。
4. 3. 6 封孔
灌浆结束后,随即将灌浆孔清理干净用水泥砂浆填实。
4. 3. 7 灌浆质量检查
帷幕灌浆质量检查以分析检查孔压水试验成果为主,同时结合钻孔、取芯资料、灌浆记录和测试成果等综合评定。检查孔的数量 ≥灌浆总孔数的10% ,检查孔压水试验在该部位灌浆结束14 d后进行。压水试验合格标准: 设计规定透水率≤1 Lu。
5 结 语
本文分析了某大坝工程的施工难点,提出了该工程的施工方案,结合工程施工实践介绍了涵管位置防渗处理和帷幕施工技术,为同行提供了参考。
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