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      直抓法在粗顆粒地層的應(yīng)用

      2011-12-20 03:49:24趙曾
      城市建設(shè)理論研究 2011年23期
      關(guān)鍵詞:漏漿槽段細(xì)粒

      趙曾

      摘要:防滲墻作為一項(xiàng)防滲技術(shù)在水庫大壩中早已應(yīng)用,根據(jù)成墻方式的不同,可大致分為開槽置換法、深層攪拌法、高壓噴射法和振動(dòng)擠密法4種。開槽置換法是在堤身(基)內(nèi)開槽棄土并置換成塑性混凝土或其他防滲材料,從而形成一道連續(xù)防滲墻。當(dāng)?shù)虊位A(chǔ)最大顆粒粒徑小于2/5槽口寬度,并為砂卵石地層或一般的軟弱地層時(shí),經(jīng)驗(yàn)表明,應(yīng)選擇直抓成槽法來建造防滲墻或地下連續(xù)墻?;蛘叻Q為純抓成槽法,即不需鉆、沖配合。該工法在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師阿克達(dá)拉水庫除險(xiǎn)加固工程中得到成功應(yīng)用。

      關(guān)鍵詞:直抓法粗顆粒地層

      1.工程概況

      阿克達(dá)拉水庫位于新疆阿勒泰地區(qū)、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師183團(tuán)東南約13km處,以引蓄額爾齊斯河汛期洪水為主,水庫設(shè)計(jì)總庫容4000萬m3,相應(yīng)蓄水位574.00m。控制灌溉面積38萬畝,壩線長6.2km,最大壩高5.5m,壩頂高程576.50m,壩體為碾壓式碎(礫)石土壩,工程規(guī)模為三等中型引水注入式平原水庫,水工建筑物級別為:主要建筑物3級,次要建筑物4級,臨時(shí)建筑物5級。地理坐標(biāo)為東經(jīng)87°04′~88°15′,北緯47°04′~47°10′,G216國道距水庫北側(cè)約9km處東西向穿過,工程區(qū)交通較為便利。

      阿克達(dá)拉水庫位于準(zhǔn)噶爾凹陷北部隆起帶,其北側(cè)為額爾齊斯斷裂擠壓帶,額爾齊斯斷裂擠壓帶東北側(cè)為蒙古弧形構(gòu)造,東部為歐亞“山”字型構(gòu)造東翼反射弧。阿克達(dá)拉水庫位于準(zhǔn)噶爾地臺北部邊緣,所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)較弱,第四紀(jì)以來相對穩(wěn)定,且緩慢下降接受沉積,地層緩傾,多為單斜地層及平緩開闊的褶曲,地層單一,構(gòu)造簡單,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)烈,區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。阿克達(dá)拉水庫所在區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度0.05g,對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

      阿克達(dá)拉水庫壩體土為含細(xì)粒土砂、含細(xì)粒土礫、級配不良礫組成,壩體級配不良砂礫,干密度2.04~2.06g/cm3,密實(shí)度中等;壩體含細(xì)粒土礫,干密度1.96~2.04g/cm3,密實(shí)度中等;壩體土含細(xì)粒土砂,干密度1.95~2.02g/cm3,密實(shí)度中等。

      壩體土滲透系數(shù)1.18×10-3cm/s~9.4×10-3cm/s,具中等透水性。

      阿克達(dá)拉水庫壩基土為細(xì)粒土砂、含細(xì)粒土礫、級配不良礫和泥巖組成,細(xì)粒土砂、含細(xì)粒土礫和級配不良礫的厚度8.00m~14.20m,具中等透水性;第三系泥巖、砂巖埋深較淺,透水能力較小,為弱透水性。

      2.壩基防滲墻設(shè)計(jì)及主要技術(shù)指標(biāo)

      根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的壩基地層分布情況、滲流穩(wěn)定計(jì)算和水庫運(yùn)行中壩后坡腳的滲水表現(xiàn),O+000~6+200壩段壩基需進(jìn)行防滲處理,3+150~4+100段岸坡需要進(jìn)行防滲處理。

      設(shè)計(jì)采用塑性混凝土防滲墻方案,防滲墻厚度為0.30m。防滲墻頂高程:0+000~3+150段為572.02m;3+150~6+200段為574.20m。防滲墻底高程深入基巖0.5m。

      塑性混凝土防滲墻體混凝土強(qiáng)度采用90天齡期為C10,抗?jié)B指標(biāo)達(dá)到W4,混凝土配合比采用二級配。

      3.防滲墻施工

      根據(jù)設(shè)計(jì)方案,施工單位結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn),決定本次防滲墻施工采用直抓法進(jìn)行。投入施工設(shè)備為:液壓抓斗機(jī)3臺,混凝土自動(dòng)拌合站一套及施工所需的配套設(shè)備及設(shè)施。

      3.1施工工藝及流程

      抓斗法地下連續(xù)墻的施工過程是:先構(gòu)筑導(dǎo)墻,抓斗沿導(dǎo)墻壁挖土,在挖槽的同時(shí)用泥漿護(hù)壁,成槽結(jié)束后清孔,最后進(jìn)行水下混凝土澆筑。下圖為抓斗法工藝流程圖。

      本次工程施工值得注意的有以下兩方面:

      1、混凝土護(hù)坡的阻滑墻作為防滲墻施工的導(dǎo)墻的一部分,為保護(hù)阻滑墻及抓斗成槽軸線的準(zhǔn)確性,槽口必須放置導(dǎo)向架。導(dǎo)向架的制作材料必須有足夠的剛度和韌性,導(dǎo)向架的放置必須牢固。

      2、塑性混凝土防滲墻Ⅰ期槽與Ⅱ期槽之間的連接采用“抓鑿法”工藝。在Ⅰ期槽澆筑結(jié)束16~20小時(shí)左右,即用抓斗直接垂直抓除30cm的槽段至Ⅰ期槽槽底。使用該工藝要求槽內(nèi)混凝土能被抓斗抓動(dòng),且要保證槽壁垂直穩(wěn)定。因故未能抓取的槽段則采用沖擊鉆套打完成。

      3.2現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)

      為了驗(yàn)證防滲墻施工的有關(guān)技術(shù)參數(shù)的合理性,工程開工前,按照監(jiān)理工程師的要求,在防滲墻中心線上,進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn),試驗(yàn)槽段分為兩個(gè)Ⅰ期槽和一個(gè)Ⅱ期槽,Ⅰ期槽長為6.2m,Ⅱ期槽長為6.2m。

      試驗(yàn)內(nèi)容包括:泥漿配合比試驗(yàn);砼配合比試驗(yàn);造孔設(shè)備的實(shí)際工效試驗(yàn);澆筑工藝試驗(yàn);接頭工藝試驗(yàn)等。

      現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)完成后,在監(jiān)理工程師的主持下,施工單位進(jìn)行了開挖檢驗(yàn),通過開挖檢驗(yàn),直抓法得到了設(shè)計(jì)、建設(shè)和質(zhì)檢方的認(rèn)可,并同意進(jìn)入正式施工。

      下圖為試驗(yàn)墻開挖效果。

      3.3防滲墻施工

      3.3.1測量放樣

      根據(jù)施工圖,現(xiàn)場對阻滑墻(導(dǎo)墻)進(jìn)行放樣,并做好測量記錄。

      3.3.2阻滑墻(導(dǎo)墻)澆筑

      依據(jù)設(shè)計(jì)文件,進(jìn)行阻滑墻(導(dǎo)墻)的開挖和澆筑,并做好質(zhì)量記錄。

      3.3.3泥漿的制備和輸送

      防滲墻挖槽過程中,泥漿的作用是護(hù)壁、攜渣、冷卻機(jī)具和切土潤滑,其中護(hù)壁為最重要的功能,泥漿的正確制備、使用是保證挖槽成敗的關(guān)鍵。

      本次施工選用的土料為當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)粘土料場的粘土,粘粒含量大于40%。配制泥漿時(shí),根據(jù)地質(zhì)條件確定泥漿的粘度18~25s,比重1.1~1.25 g/cm3。

      泥漿的輸送采用大功率的污水泵進(jìn)行。

      3.3.4槽段開挖

      開挖槽段是地下連續(xù)墻施工中的重要環(huán)節(jié),約占工期的一半,挖槽精度又決定了墻體制作精度,所以是決定施工進(jìn)度和質(zhì)量的關(guān)鍵工序。地下連續(xù)墻通常是分段施工的,每一個(gè)段稱為一個(gè)槽段,一個(gè)槽段是一次混凝土澆筑單位。

      本次施工,槽段長度為6.2m,深度依據(jù)設(shè)計(jì)文件為深入泥巖0.5m。

      槽段接頭采用“抓鑿法”。

      3.3.5水下混凝土澆筑

      a.清槽

      槽段開挖到設(shè)計(jì)高程后,要測定槽底殘留的土渣厚度。沉渣過多時(shí),要進(jìn)行清槽。清槽的質(zhì)量要求:清槽結(jié)束后1小時(shí),測定槽底沉淀物淤積厚度不大于20cm,槽底20cm處的泥漿相對重度不大于1.2g/cm3為合格。

      b.水下混凝土澆筑

      地下連續(xù)墻混凝土是用導(dǎo)管在泥漿中澆筑的。導(dǎo)管的數(shù)量與槽段的長度有關(guān),本次施工槽段長度為6.2m,采用2根導(dǎo)管進(jìn)行澆筑,導(dǎo)管間距3.0m。

      在混凝土澆筑過程做到了以下技術(shù)要點(diǎn):

      1)導(dǎo)管下口插入混凝土的深度控制在2~4m。

      2)混凝土進(jìn)行了連續(xù)澆筑,且混凝土拌制好之后1小時(shí)內(nèi)澆完。

      3)在澆筑過程中,經(jīng)常量測混凝土澆筑量和混凝土面上升高度,保證兩個(gè)導(dǎo)管的混凝土面均勻上升。

      3.3.6常見事故處理

      施工過程發(fā)生了漏漿、槽壁塌方事故。

      a.漏漿

      槽孔漏漿的主要原因是壩基為礫石層,施工過程盡量加大泥漿比重和粘度;同時(shí)設(shè)由專人隨時(shí)觀察、測定,一旦發(fā)生漏漿?及時(shí)處理;施工現(xiàn)場儲備一定數(shù)量的堵漏材料。

      一旦發(fā)生漏漿,及時(shí)提高槽內(nèi)泥漿粘度,或在泥漿內(nèi)加入粗(細(xì))砂、粘土球、水泥等堵漏材料。如漏漿特別嚴(yán)重,在槽孔內(nèi)投入整袋水泥,還可以填入片石、碎(卵)石、粘土等進(jìn)行堵漏。

      b.槽壁塌方

      施工過程中,常見孔口塌方與孔底塌方等槽壁塌方現(xiàn)象。引起槽壁塌方的原因主要有:成槽深度內(nèi)地層比較松散、地下水位較高和施工機(jī)械效率較低或鉆頭碰撞槽壁。處理方法有:

      1)適當(dāng)加大泥漿重度;

      2)施工時(shí),注意控制進(jìn)尺速度,不要過快,并盡量避免抓斗對孔壁的碰撞;

      3)地下水位較高段,對該段進(jìn)行回填碾壓至高于地下水位1.0m后,進(jìn)行槽段開挖,且開挖過程中必須保持槽內(nèi)液面至少高于地下水位500mm以上。

      4.防滲墻施工成果

      通過歷時(shí)近一年的施工,阿克達(dá)拉水庫防滲墻施工累積完成1007個(gè)槽段,完成防滲面積68400m2。工程目前已通過竣工驗(yàn)收。

      結(jié)束語:

      通過直抓法在阿克達(dá)拉水庫防滲墻施工中的順利應(yīng)用,本人收獲到了以下幾點(diǎn):

      1.為使抓斗準(zhǔn)確入槽,槽口必須放置導(dǎo)向架且導(dǎo)向架的制作材料必須有足夠的剛度和韌性,導(dǎo)向架的放置必須牢固。

      2.礫石地層中槽孔漏漿較為嚴(yán)重,施工過程盡量加大泥漿比重和粘度;同時(shí)設(shè)由專人隨時(shí)觀察、測定,一旦發(fā)生漏漿?及時(shí)處理;施工現(xiàn)場儲備一定數(shù)量的堵漏材料。

      3. 在水下混凝土澆筑過程中,須經(jīng)常量測混凝土澆筑量和混凝土面上升高度,以保證混凝土面均勻上升。

      參考文獻(xiàn):

      1.抓斗法/吳德緒等編著.—北京:中國水利水電出版社,2006

      2.《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》(SL174-96)

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