施工管理和截流设计

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接头头孔施施工工工艺长期以以来，，接头头孔技技术一一直是是制约约我国国防渗渗墙施施工技技术水水平的的瓶颈颈。本本世纪纪初，，随着着我国国大规规模水水电建建设的的发展展，我我公司司研制制成功功的大大吨位位拔管管及其其组合合技术术，使使防渗渗墙施施工技技术水水平有有了质质的飞飞跃。。针本本工程程地层层特点点和工工程实实际情情况，，施工工中将将采用用以下下方案案：将80cm接头头管下下至孔孔底，，由拔拔管机机施工工全孔孔。若若因孔孔斜导导致接接头管管无法法下到到孔底底，则则拔管管结束束后采采用““钻凿凿法””进行行接头头施工工，用用100cm钻钻头将将混凝凝土接接头打打到孔孔底。。中水基基础局局长河河坝电电站项项目部部5、4清孔孔换浆浆和接接头孔孔的刷刷洗槽孔终终孔后后，即即开始始组织织进行行清孔孔换浆浆工作作，ⅡⅡ期槽槽终孔孔后还还需进进行接接头孔孔的刷刷洗。。本工工程清清孔方方法采采用气气举反反循环环法。。5.4.2清孔孔换浆浆气举反反循环环是借借助空空压机机输出出的高高压风风进入入排渣渣管经经混合合器将将液气气混合合，利利用排排渣管管内外外的密密度差差及气气压来来升扬扬排出出泥浆浆并携携带出出孔底底的沉沉渣。。主要要设备备是空空压机机、排排渣管管、风风管和和泥浆浆净化化机。。清孔孔步骤骤如下下：5.4.1接头头孔洗洗刷二期槽槽接头头孔的的刷洗洗采用用具有有一定定重量量的圆圆形钢钢丝刷刷子，，通过过调整整钢丝丝绳位位置的的方法法使刷刷子对对接头头孔孔孔壁进进行施施压，，在此此过程程中，，利用用钻机机带动动刷子子不断断的由由孔底底至孔孔口进进行往往返运运动，，从而而达到到对孔孔壁进进行清清洗的的目的的。接接头孔孔壁洗洗刷结结束的的标准准是刷刷子钻钻头基基本不不带泥泥屑，，并且且孔底底淤积积不再再增加加。中水基基础局局长河河坝电电站项项目部部5、5墙段段连接接施工工工艺艺5.4.3清孔孔换浆浆结束束标准准清孔换换浆结结束后后1h，在在槽孔孔内取取样进进行泥泥浆试试验。。如果果达到到结束束标准准，即即可结结束清清孔换换浆的的工作作。结束标标准：：清孔孔换浆浆结束束一小小时后后，槽槽孔内内淤积积厚度度不大大于10cm；；泥浆浆密度度不大大于1.15g/cm3；泥泥浆粘粘度不不小于于32s(马氏氏漏斗斗)；；含砂砂量不不大于于6%。本工程程接头头套接接采用用“接接头管管法””，此此方法法是目目前混混凝土土防渗渗墙施施工接接头处处理的的先进进技术术，其其施工工有很很大的的技术术难度度，但但也有有着其其它接接头连连接技技术无无可比比拟的的优势势：首首先采采用接接头管管法施施工的的接头头孔孔孔形质质量较较好，，孔壁壁光滑滑，不不易在在孔端端形成成较厚厚的泥泥皮，，同时时由于于其圆圆弧规规范，，也易易于接接头的的刷洗洗，不不留死死角，，可以以确保保接头头的接接缝质质量。。其次次，由由于接接头管管的下下设，，节约约了套套打接接头混混凝土土的时时间，，提高高了工工效，，对缩缩短工工期有有着十十分重重要的的作用用，但但同时时加大大了施施工成成本。。中水基基础局局长河河坝电电站项项目部部5、5墙段段连接接施工工工艺艺5.5.1接头头管安安装程程序图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接接头头管安安设程程序图图中水基基础局局长河河坝电电站项项目部部图5-1接头管管起拔拔现场场中水基基础局局长河河坝电电站项项目部部5、5墙段段连接接施工工工艺艺接接头管管起拔拔注意意事项项⑴混凝凝土正正常浇浇注时时，应应仔细细的分分析浇浇注过过程是是否有有意外外，并并随时时从浇浇筑柱柱状图图上查查看混混凝土土面上上升速速度的的情况况以及及接头头管的的埋深深情况况。⑵由于于混凝凝土强强度升升高越越快，，与管管壁的的凝结结力增增长越越快，，其起起拔力力增长长的也也越快快，因因此，，必须须准确确的检检测并并确定定出混混凝土土的初初终凝凝时间间，尽尽量减减小人人为配配料误误差。。浇筑筑混凝凝土时时，随随着混混凝土土面的的不断断上升升，分分阶段段作混混凝土土试件件，从从而更更精确确的掌掌握混混凝土土的初初终凝凝时间间。⑶接头头管的的垂直直度：：发生生接头头管偏偏斜主主要由由两方方面因因素，，其一一，由由于端端孔造造孔时时，孔孔形不不规则则，下下设接接头管管时，，容易易发生生偏斜斜；其其二，，浇筑筑混凝凝土时时，受受到混混凝土土的侧侧向挤挤压，，使其其偏斜斜。一一旦发发生接接头管管偏斜斜，应应立即即采取取纠偏偏措施施，即即在混混凝土土尚未未全凝凝结之之前通通过垂垂向的的起拔拔力重重塑孔孔型，，使接接头管管尽可可能的的垂直直或顺顺直。。⑷安排专职职人员负责责接头管起起拔，随时时观察接头头管的起拔拔力，避免免人为因素素发生铸管管事故。⑸接头管全全部拔出混混凝土后，，应对其新新形成的接接头孔及时时进行检测测、处理和和保护。中水基础局局长河坝电电站项目部部5、6防渗渗墙混凝土土浇筑5.6.1混凝土浇浇筑导管下下设（1）浇筑筑导管的检检查（2）导管管下设a、导管下下设前需进进行计算配配管，配管管应符合规规范要求。。b、一期槽槽孔配备两两套浇筑导导管，二期期槽段配备备三套浇筑筑导管。5.6.2混凝土开开浇及入仓仓5.6.3浇筑过程程的控制5.6.4混凝土浇浇筑堵管的的处理5.6.5墙体质量量事故的处处理5.6.6防渗墙浇浇筑前资源源配置及浇浇筑强度计计划中水基础局局长河坝电电站项目部部六、防渗墙墙施工的难难点及解决决方法根据勘探试试验资料及及以往经验验分析，防防渗墙施工工存在如下下技术难点点：1、孤石、、漂石过多多；2、架空层层堵漏；3、高陡坡坡嵌岩；4、泥浆固固壁；5、基岩签签定；6、孔斜处处理、7、合拢槽槽段处理等等等。6.1、漂漂卵石和孤孤石钻进处处理措施⑴钻孔预爆爆⑵槽内钻孔孔爆破⑶槽内聚能能爆破⑷钻头镶焊焊耐磨耐冲冲击高强合合金刃块中水基础局局长河坝电电站项目部部图6-1槽槽内钻钻孔爆破工工艺流程图图中水基础局局长河坝电电站项目部部图6-2槽槽内内聚能爆破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局长河坝电电站项目部部6.2、漂漂卵石、孤孤石架空区区堵漏漂卵石、孤孤石架空区区是主要的的渗漏通道道，造孔时时泥浆会大大量漏失，，严重时会会发生槽孔孔坍塌事故故，危及人人员、钻机机安全，延延误工期，，为此采取取的对策有有：⑴预灌浓浆浆槽孔造孔前前，根据需需要报监理理人批准在在漂卵石和和孤石架空空区布设灌灌浆孔，对对架空区灌灌注水泥粘粘土浆或水水泥粘土砂砂浆，以封封闭架空区区的渗漏通通道，为防防渗墙造孔孔创造有利利条件。预预灌浓浆与与钻孔预爆爆结合进行行。⑵投置堵漏漏材料造孔时发生生漏浆，则则立即将钻钻头提出孔孔口，并迅迅速组织人人力、设备备向槽内投投入粘土、、碎石土、、锯末、水水泥（易污污染槽内泥泥浆）等堵堵漏材料，，并及时向向槽内补浆浆，以避免免塌槽事故故的发生。。漏浆后首先先判断渗漏漏通道的大大小及漏浆浆的轻重程程度，如果果槽内浆液液在几分钟钟内下降十十几米，首首先要在槽槽孔中填入入砂加石料料、粘土等等，然后向向槽内补充充浆液，下下钻头对填填入料进行行挤压、密密实，然后后填入水泥泥、锯末、、粘土等堵堵漏材料。。如果漏浆浆情况不严严重，只是是槽内慢慢慢渗浆的情情况下，应应该停止钻钻进，向槽槽内填入粘粘土、锯末末等堵漏材材料即可处处理。中水基础局局长河坝电电站项目部部6.3、高高陡坡嵌岩岩结合地质资资料、现场场实际条件件我们将采采取孔内进进行定向爆爆破和钻孔孔爆破的措措施进行处处理。图6-4高高陡坡嵌嵌岩施工措措施图中水基础局局长河坝电电站项目部部6.4、固固壁泥浆国内在防渗渗墙施工中中还仍然沿沿用早在20世纪50～60年代使用用的分散型型泥浆，即即由淡水、、膨润土或或粘土和起起分散作用用的处理剂剂组成。常常用的处理理剂主要是是纯碱、烧烧碱及起降降滤失作用用的CMC(羧甲甲基纤维素素)等。该该类泥浆在在覆盖层比比较薄、墙墙体较浅、、地层比较较稳定的防防渗墙施工工中尚可满满足要求。。但随着水水电建设的的快速发展展，特别是是近几年来来，一批新新开发的水水电项目向向深厚覆盖盖层扩展，，钻遇地层层日趋复杂杂，孔壁不不稳定问题题日益严重重。在本工程防防渗墙施工工中拟采用用新型浆液液－MMH正电胶与与粘土浆、、膨润土浆浆结合使用用，该高性性能泥浆已已于田湾河河仁宗海水水电站工程程进行了试试验并取得得了巨大成成功，并且且在泸定水水电站工程程的超百米米防渗墙施施工工程中中也运用了了该高性能能固壁泥浆浆，泥浆的的固壁、悬悬浮效果也也非常明显显，所以在在本工程防防渗墙的整整体施工中中，我们将将继续采用用该高性能能泥浆，以以提高固壁壁效果，保保证深墙的的顺利施工工。密度g/cm3马氏漏斗粘度S表观粘度Pa.s塑性粘度Pa.s动切力静切力失水量PH值1.0440-5018-237-910-158-1220-219.5表6-4新新制正电胶胶泥浆性能能指标中水基础局局长河坝电电站项目部部6.5、基基岩鉴定对于嵌入基基岩的混凝凝土防渗墙墙（入岩深深度不小于于1.0m），孔底底基岩鉴定定十分重要要。要准确确的鉴定基基岩面，保保证混凝土土防渗墙确确实嵌入基基岩需按下下列规定施施工：⑴施工前应应组织各级级技术人员员熟悉施工工图纸、工工程地质资资料以及先先导孔钻孔孔成果资料料；⑵严格区分分基岩取样样时与基岩岩岩性相同同的砂卵石石、块石、、漂石的岩岩样，防止止对基岩的的误判。往往往越接近近孔底，越越要慎重。。如混凝土土防渗墙底底未嵌入基基岩而漏水水，将是严严重的质量量事故。⑶基岩鉴定定不仅要参参考设计提提供的地质质剖面图，，鉴别钻进进时取得的的岩样，还还要研究本本工程的地地质条件，，包括覆盖盖层的岩性性特点，综综合作出决决定。⑷封闭式防防渗墙段沿沿防渗墙轴轴线根据实实际情况布布设先导孔孔，先利用用冲击钻机机钻进到设设计基岩面面以上0.5m左右右，然后用用下设地质质套管，再再用XY-2型地质质在套管内内钻进取芯芯，直至满满足先导孔孔深度要求求；防渗墙墙先导孔深深度应达到到各方认定定的基岩面面以下至少少5.0m。先导孔孔施工时对对芯样进行行详细编录录，由业主主代表、设设计地质工工程师、监监理工程师师和施工单单位共同鉴鉴定，并确确认基岩面面。对两岸岸基岩面坡坡度较陡部部位进行先先导孔加密密施工，确确保封闭式式防渗墙段段每个部位位都嵌入基基岩。中水基础局局长河坝电电站项目部部6.5、基基岩鉴定⑸选派有经经验的机械械操作手进进行终孔段段的钻进操操作，这样样可以根据据其丰富的的经验对钻钻头或斗体体是否进入入基岩作出出判断，以以便及时取取样并作保保存记录。。⑹当钻孔接接近设计岩岩面深度时时，即详细细记录基岩岩顶面的深深度并做好好相应岩样样的保存，，并根据岩岩样分析判判断孔底到到达位置的的岩性，最最后根据设设计的要求求并经现场场监理认可可在相应的的位置终孔孔。6.6、孔孔斜的处理理造成混凝土土防渗墙发发生孔斜的的原因有很很多，其中中地层原因因是最主要要的。当槽槽孔施工发发生孔斜时时，将使墙墙体的有效效厚度减少少以及影响响墙体的连连续性，因因此，孔斜斜的控制尤尤为重要，，拟采取下下列措施：：（1）改变变钻头规格格、形状（2）冲击击反循环钻钻机造孔中中如果发生生孔斜，可可用10～～25cm石料回填填至偏斜段段顶部，重新新进行该段段造孔，并并加大造孔孔过程中的的测斜密度度，严加控控制修孔质质量。（3）定位位、定向聚聚能爆破处处理探头石石中水基础局局长河坝电电站项目部部6.7、防防渗墙合拢拢段的处理理当防渗墙施施工到最后后阶段，合合拢槽段的的施工至关关重要，同同时也要考考虑地下水水位升高、、渗水量较较大对施工工带来的危危害。由于于其余各段段均已封闭闭，地下水水头被抬高高，大量的的地下水将将由合拢段段向下游侧侧渗漏，由由此对施工工槽孔造成成极大威胁胁。针对以以上情况，，我部将选选择地质条条件较好、、长度较短短且深度不不大的槽段段作为合拢拢槽，并在在合拢槽段段上游侧8m位置施施工降水井井，降水井井直径1m，内侧用用渗网防护护，用水泵泵不断抽取取井内积水水，降低水水位，保持持水位低于于槽孔内泥泥浆2m以以下，保护护槽段的安安全施工。。如出水量量与进水量量相平衡或或是进水量量大于出水水量时，增增加降水井井数量，一一直保证槽槽孔内泥浆浆与降水井井水位的2m高差。。中水基础局局长河坝电电站项目部部七、防渗墙墙质量控制制要点7.1、终终孔质量检检查槽孔终孔质质量检查项项目主要有有孔斜、孔孔位、墙厚厚和孔深。。（1）孔位位测量（2）孔斜斜（3）墙厚厚（4）孔深深验收7.2、清清孔质量检检查（1）孔内内泥浆性能能指标（2）孔内内淤积厚度度（