某水库混凝土防渗墙工程施工设计方案.docx

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某水库混凝土防渗墙工程施工设计方案

防渗墙施工方案

一、工程概况

本工程大坝防渗墙位于上游坝坡，平行于坝轴线，距坝轴线12.4m，桩号0+009.96～0+257.88，全长247.92m，防渗墙顶高程315.5m，底高程随基岩高程的不同而不同。

设计要求0+009.96～0+090入岩0.5m，0+090～0+131穿透强风化岩石层入弱风化岩石0.5m，0+131～0+255.14入基岩1.5m，防渗墙厚度0.3m，造孔工程量约6000m2，混凝土浇筑约2241m3，防渗墙混凝土采用粘土或膨润土混凝土，抗压强度不低于5MPa，抗渗标号S4，渗透系数不大于10-7cm/s，弹性模量小于14000MPa。

根据设计提供的地质资料，防渗墙位置造孔地层为：

上部坝体回填砂卵石，中下部为回填石渣，坝基为片麻岩，其中桩号0+101-0+123.5处岩基上有残留砂砾石强透水层，厚度3.46m。

二、施工特点分析

1、墙体厚度较小，由于钻具直径受墙体厚度限制，重量轻，钻孔效率大大降低。

2、钻孔地层上部为砂卵石层，透水性强，稳定性差，易发生漏浆、槽孔坍塌等事故，下部为石渣和基岩，强度高，进尺慢，施工难度大。

3、修筑施工平台将坝顶道路破坏后，进料道路转移到施工平台道路上，施工平台道路又兼做抓斗施工道路、浇筑运输道路，由于施工区可利用场地狭小，给施工作业布置和现场协调带来很大困难。

4、工期紧。

防渗墙为控制性工程项目，其影响后面诸多工序，春节前若不能完成，则影响总工期，而现在距春节只有4个多月，工期非常紧。

二、施工平面布置

根据现场情况和工程特点，本工程的拌合系统布置于溢洪道南侧，砂石料场就近布置，水泥及粉煤灰库布置于配料机一侧，泥浆池及搅浆系统布置于砂石料场北侧，粘土场布置于泥浆池附近。

由于原坝顶道路已破坏不能使用，因此在变压器处修筑斜坡道路至防渗墙施工平台，在防渗墙施工平台南侧修筑斜坡道路至坝顶，由此通至溢洪道，并与围堰顶道路连接组成场环形施工道路（附施工平面布置图）

三、施工平台

施工平台采用砂卵石料回填，与坝体填筑施工同时进行，平台顶高程315.5m，总宽度14.31m，平台上游坡度1：

1.12，坡面采用抛石进行防护。

平台自上游至下游依次为碎石道路、泥浆沟、倒浆平台、导向槽、钻机平台，碎石道路宽4.76m，下部铺筑30cm块石，顶面铺设5cm砂砾石找平，承载能力可以满足重型车辆通行；泥浆沟和倒浆平台采用浆砌石砌筑，泥浆沟宽0.5m，深0.5～1m，沟底自南向北设i=0.2%的坡度，便于废浆流动，倒浆平台宽1.6m，厚度0.2m，坡度i=0.5%，便于淘换的浆液流向泥浆沟；导向槽为钢筋混凝土结构，考虑到地质情况的复杂性和钻孔施工技术的不确定性，因此需为将来施工留下可调整施工方案空间，将其槽口宽度设为0.65m，导墙采用L型结构，深度1.2m，宽度0.3m，混凝土强度等级C15，钢筋为φ8mm和Φ12mm钢筋，每30m设一分缝，分缝处以Φ16拉接筋连接，导向槽施工严格按设计技术要求和施工规规定进行施工，施工完成后每隔20m设短方木将槽孔处进行支撑以防止两侧土体挤压变形，导向槽两侧土体回填采用开挖坝体土料，挑选其中杂质含量少的壤土，分层进行回填，为保证回填质量，回填完成后又进行了灌水压实；钻机平台处于旧坝体处，为向坝体开挖而成，表层铺设15cm厚石渣找平，钻机平台宽5.4m，能满足CZ20～35等各型钻机布置，钻机平台铺设钢轨道，长度根据钻机数量而定，以能满足周转要求为宜。

防渗墙施工完成后需拆除施工平台，由于钻机平台处对旧坝进行了开挖，因此需要回填恢复至设计边线，可以采用边开挖边回填的施工方法，回填标准仍按坝坡回填标准控制，开挖分层进行，每层以2～3m为宜，开挖至下部变窄处大车无法行走后，改用小型农用三轮车运输，弃料卸至指定地点。

四、供浆系统

泥浆护壁是防渗墙施工中的关键环节，泥浆护壁效果的好坏直接影响防渗墙造孔质量和施工进度，因此需要在充分了解地层特性和钻具性能前提下，采取合理的泥浆和泥浆生产系统。

根据防渗墙地质复勘结果，本工程地层主要为砂砾石地层，透水性较大，容易发生泥浆漏失，因此要求泥浆具有良好物理性能、流变性能、稳定性，通过对附近粘土料场的考察，决定采用白合红粘土进行制浆。

泥浆系统由泥浆制浆站、泥浆池、供浆管路组成。

制浆站设置在溢洪道，搅浆机械采用300型地质钻机配置自制搅浆器改制而成，泥浆池布置于旁边，分为原浆池和标准浆池，每个容积100m3，可以同时满足3个槽孔的需浆量，供浆采用泥浆泵配置胶管输送，并设置若干节制阀门作为支线管路，由于计划采用抓斗和冲击钻成槽，因此供浆方式为静止方式，不设泥浆回收系统，浇筑时置换的泥浆采用泵抽至其他部位导向槽存置利用，废浆则通过泥浆沟排至库区。

根据防渗墙施工规和相关资料，防渗墙造孔用泥浆可按下述标准控制

项目

单位

性能指标

试验仪器

比重

g/cm2

1.15～1.25

泥浆比重计

漏斗粘度

18～25

马氏漏斗

含砂量

≤5%

含砂量测定仪

五、施工机械设备及器具

为满足工程施工需要，计划配置的机械设备和工器具如下：

施工机械设备和器具计划表

设备名称

规格

数量

制造厂名

设备状况

液压抓斗

QUY55A

工程机械制造

良好

冲击钻

CZ35

市红机

械制造

良好

泥浆搅拌机

良好

混凝土拌和站

JS500

双星机械制造

良好

吊车

16t

重型工程机械

良好

泥浆泵

良好

装载机

ZL30

柳工

良好

混凝土翻斗运输车

0.5m3

良好

方形钻头

自加工

良好

钢接头管

φ300

70m

自加工

良好

混凝土导管

φ200

90m

自加工

良好

六、槽孔布置

根据地质情况和施工现场客观条件，拟采取抓斗抓槽、冲击钻配合的施工方案，抓斗每次抓取长度2～2.5m，因此计划将槽孔长度定为7m，共划分为36个槽孔，一期槽孔和二期槽孔各18个，详细划分情况见下表：

防渗墙槽孔长度划分表

槽孔编号

槽孔长度

里程

对应坝顶桩号

备注

3.06

0+009.96～0+013.02

桩号0+009.96～0+179.65与设计图纸标示的坝顶桩号一致，0+179.65以南因大坝折角导致标示桩号与实际里程不一致，因此按实际里程表示

0+013.02～0+020.02

0+020.02～0+027.02

0+027.02～0+034.02

0+034.02～0+041.02

0+041.02～0+048.02

0+048.02～0+055.02

0+055.02～0+062.02

0+062.02～0+069.02

10#

0+069.02～0+076.02

11#

0+076.02～0+083.02

12#

0+083.02～0+090.02

13#

0+090.02～0+097.02

14#

0+097.02～0+104.02

15#

0+104.02～0+111.02

16#

0+111.02～0+118.02

17#

0+118.02～0+125.02

18#

0+125.02～0+132.02

19#

0+132.02～0+139.02

20#

0+139.02～0+146.02

21#

0+146.02～0+153.02

22#

0+153.02～0+160.02

23#

0+160.02～0+167.02

24#

0+167.02～0+174.02

25#

0+174.02～0+181.02

0+174.02～0+179.65

26#

0+181.02～0+188.02

0+179.65～0+185.28

27#

0+188.02～0+195.02

0+185.28～0+192.28

28#

0+195.02～0+202.02

0+192.28～0+199.28

29#

0+202.02～0+209.02

0+199.28～0+206.28

30#

0+209.02～0+216.02

0+206.28～0+213.28

31#

0+216.02～0+223.02

0+213.28～0+220.28

32#

0+223.02～0+230.02

0+220.28～0+227.28

33#

0+230.02～0+237.02

0+227.28～0+234.28

34#

0+237.02～0+244.02

0+234.28～0+241.28

35#

0+244.02～0+251.02

0+241.28～0+248.28

36#

0+251.02～0+257.88

0+248.28～0+255.14

总长

248.92

注：

单号为一期槽孔，双号为二期槽孔。

七、防渗墙造孔施工

本工程拟采用抓斗抓槽、冲击钻配合的施工方法，抓斗抓取上部砂砾石层，冲击钻施工岩石层和大块卵漂石，抓斗型号为30型液压式，最大抓取长度2.8m，因此，每个槽孔分三次抓取，先抓两侧，后抓中间，抓斗站于倒浆平台和碎石道路上，行走至要抓取的位置，履带平行于防渗墙轴线，根据导墙上的控制线调整斗齿至准确位置，使各项偏差控制在规之，然后开始抓槽，同时采用农用三轮车运输弃渣，暂时弃至围堰上游，抓槽时向槽注入泥浆进行护壁，保证泥浆液面不低于导向槽顶50cm，为此，将槽孔两侧以土袋封堵，防止泥浆外流。

抓斗抓完上部砂砾石层后，若遇弱风化岩层能抓取时则继续采用抓斗，不能抓时则采用CZ35型冲击钻施工，计划配置两台冲击钻机，每个钻机配备一个方形钻头、一个筒钻、一个抽筒，方形钻头为我单位为本工程施工特制，重约3T，宽1.5m，对于岩石层施工效率较高，另外对于扫孔，劈打小墙非常有效，劈打过程中及时进行淘渣，同时补充新鲜泥浆，冲击钻施工至要求的深度后停止钻进。

施工顺序为先施工一期槽孔，即单号槽孔，后施工二期槽孔即双号槽孔，为检验抓斗施工效果，先从19#槽孔开始进行试抓，按照19#、21#、23#、20#、22#、25#……的顺序向南施工，完成32#以后，再回去施工17#、15#、18#、13#……直至1#施工，同时拆除南侧上坝道路，修筑33#～36#导向槽，最后进行33#～36#防渗墙施工。

基岩面的鉴定由四方共同鉴定，钻机施工人员根据设防渗墙中心线地质剖面图，当孔深接近预计基岩面时，开始留取岩样并妥善保存，等待地质人员进行鉴定，根据鉴定结论，决定基岩面，每个槽孔必须保存入岩岩芯和终孔岩芯，并分类编号保存备查。

槽孔质量控制应按照施工规的标准即：

槽壁平整垂直、无梅花孔、小墙；孔位偏差不大于30mm；孔斜率不大于4‰，孤石和基岩陡坡控制在6‰以；槽孔深度满足设计要求。

采用悬吊钻头测斜法测量孔斜和孔底偏差。

槽孔联合验收合格后，进行清孔换浆。

采用抽桶出渣法清孔换浆，清孔换浆结束后1h,对换浆情况进行检测。

清孔换浆合格标准为：

清孔换浆结束后1h，孔底淤积厚度不大于10cm，槽孔泥浆密度不大于1.30g/cm3,漏斗粘度不大于30s,含砂量不大于10%，孔底淤积厚度采用测针和测饼配合测量的方法确定，泥浆检查将专用的取浆器放到距孔底0.5-1.0m的部位取样，对三项指标进行检测。

一、二期槽接头孔，用钢丝刷钻头对槽壁刷洗，上下刷洗不少于50次，合格标准是：

刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加，保证一、二期槽混凝土结合紧密。

防渗墙造孔过程中，难免发生各种意想不到的情况，因此针对下面几种有可能发生的情况制定出有效的应对措施及处理方法：

（1）漏浆。

由于本工程大部分地层为砂砾石和砂层，因此发生漏浆的可能性极大，一旦发生漏浆，将有可能引起泥浆液面下降，引起槽壁坍塌，应对措施为加强泥浆质量的控制，护壁泥浆具有较高的粘度、较好的泥皮形成能力和较小的比重，同时配备一定数量的堵漏剂和增粘剂，比如锯末和羧甲基纤维素。

（2）槽壁坍塌。

因此槽壁坍塌的原因主要为泥浆漏失未及时补浆致使槽泥浆液面下降导致泥浆静水压力减小、泥浆质量差不能很好护壁、处理地下障碍方法不当、地层中存在软弱淤泥质土或粉土层、地表荷载过大或振动力过大。

应对措施为加强泥浆质量、合理划分槽段长度、施工过程中注意对泥浆液面观察，发现下降后立即查明原因并采取相应措施，并且及时将成槽机械提升至地面并将人员及机械转移至安全地带、严重坍塌时采用优质土回填后重新挖槽。

（3）挖槽机具卡在槽。

发生卡钻的原因有：

a停工时，钻具没有提出槽孔，以致泥浆中所悬浮的土渣沉降在钻具周围使钻具被卡；b土层中有粘土层后槽壁面泥皮过厚时钻具侧面易被卡住；c槽孔开挖偏差过大指示槽孔出现弯曲，钻具受卡；d施工中不慎有大块石落入或存在漂石、孤石卡钻。

应对措施为：

a机械停止运行时，及时将钻具提出槽；b泥浆变质后及时更新新鲜泥浆；c粘土层中施工，采用粘度较低的泥浆；d孤石处理防止孔斜过大；e钻具升降时尽量不碰撞槽壁防止石块掉落；f有坍孔迹象时尽快将钻具提出地面；g发生卡钻时可采取高压射水装置或空气升液法及爆破法及钻机施工人员的其他经验办法。

八、防渗墙混凝土浇筑

（一）防渗墙混凝土配合比设计

设计要求防渗墙混凝土采用掺粘土或膨润土的水泥混凝土，抗渗标号≥S4，渗透系数不大于10-7cm/s，28天齢期抗压强度不第于5Mpa，弹性模量小于14000Mpa。

我单位委托金涛建设工程质量检测进行配合比设计，经过数次优化调整，最终确定配合比如下：

防渗墙混凝土配合比（1m3）

水胶比

砂率

（%）

水泥

粉煤灰

膨润土

水

砂

碎石

5～31.5

流化剂

混凝土坍落度180mm～220mm，扩散度340mm～400mm，容重kg/m3，符合设计要求和防渗墙施工规规定。

（二）混凝土浇筑

防渗墙混凝土浇筑采用直升导管法，导管为φ200mm无缝钢管加工，单节长度2.5m，并配备数节1m和0.5m短管，管节间以丝扣连接，共配备三套导管，7m长槽孔下设三套导管，导管间距布置如下图：

顶节导管上为承料漏斗，倒椎体结构，两侧导管采用钻机提升，中间导管采用吊车提升，下设后导管底口局槽底150～250mm，导管上口采用导管夹和井架固定。

根据规规定，导管埋入混凝土中的深度不小于1m，不大于6m，据此计算首批

浇筑所需混凝土量，计算图如下：

墙体厚度按0.4m（考虑扩孔因素），混凝土堆坡率按1：

6，导管存料高度按15m，根据计算得所需混凝土量为4.7m3，因此，加工储料平台的最小容量为4.7m3，储料平台放置于钻机平台处，通过溜槽向导管输送混凝土，混凝土采用拌和采用JS500拌和站生产，农用三轮车运输，在坝顶对应槽孔位置设置溜槽，混凝土料通过溜槽卸至储料平台。

混凝土开浇时采用顶塞法，吊塞采用充气皮球，直径可略大于导管径，可以重复利用，首批混凝土放完、皮球返上来后，即可正常浇筑，浇筑过程中应始终注意导管埋深1～6m，混凝土面上升速度不小于2m/h，混凝土面均匀上升，各处高差不大于50cm，至少30min测量一次槽混凝土面深度，每2h测量一次导管混凝土面深度，及时绘制混凝土浇筑指示图。

混凝土浇筑应连续进行，因故被迫中断时，应设法将导管埋深一些，以免泥浆侵入，拆除导管管节时，要先降低导管，使管脚埋入混凝土深些，使导管混凝土拌和物停止流动，以免拆管时的操作摆动造成管口脱出，残存混凝土留出，泥浆混入管，导管混凝土顶面应低于被拆管节下端口以下。

管节拆除应迅速进行，拆除后，将导管重新填满混凝土，然后再适当提升导管，恢复到正常位置后继续浇筑。

快要浇出泥浆面时，设法提高浇筑速度，距泥浆面2m以时，加强排浆工作，可考虑降低泥浆液面或排空泥浆并减小导管埋深来降低混凝土冲击力，浇筑完成后及时将导管和浇筑工具冲洗干净。

本工程墙段连接采用接头管，因此在浇筑过程中必须及时微动接头管以防止筑死，浇完后拔管前每隔1小时转动一次，拔管时间为混凝土初凝前，采用吊车起拔，拔管过程中，及时向孔注入泥浆，并注意观察有无异常涌浆现象，发现异常立即停止拔管，并采取措施进行处理。

（三）质量检查与控制

质量控制重点为原材料控制、混凝土拌和质量控制、浇筑质量控制。

原材料主要为水泥、粉煤灰、膨润土、砂石，对这些进场材料必须有出厂合格证和检验报告，并按规定进行取样复检，不合格材料坚决不允许使用。

混凝土拌和质量主要控制原材料计量偏差、拌和时间检查、混凝土和易性检查、冬季混凝土出机温度检查等，严格按照规规定的检测频率进行检查，尤其是对混凝土和易性进行重点控制，和易性不符合要求的料不允许入仓，以防止发生堵管事故。

浇筑过程中主要控制混凝土导管埋设深度，导管布置间距，混凝土浇筑速度，混凝土面高差等，并且按照规定进行抗压试块、抗渗试块和弹性模量试件的取样工作。

九、施工进度计划

根据施工总体进度安排，为保证后续的土工膜铺设和坝坡干砌石尽早施工，计划12月底完成防渗墙混凝土浇筑，至1月31日完成平台拆除及坡面恢复。

十、安全施工措施

1对新进场的工人进行安全教育培训，考试合格后方可上岗作业。

2对重点工程机械设备吊车、抓斗、钻机、拌和站加强管理，严格按操作规程操作，并及时进行维修保养。

3对施工中安全薄弱环节如机械漏电、边坡及槽口坠落、机械打击倾覆等进行重点控制，采取有效措施防止事故发生。

4对现场“四口”进行防护，并为作业人员配备合格的劳动安全防护用品。

5项目部安全员每天对现场进行常规安全检查，项目部安全机构定期进行专项安全检查，对发现的不合格和安全隐患，下发整改通知，并对整改效果进行检查。

6定期召开安全会议，对发现的安全生产工作中的隐患和不足进行改正。

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