大坝混凝土防渗墙质量控制措施.docx
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大坝混凝土防渗墙质量控制措施
碎石土心墙堆石坝混凝土防渗墙
1临建工程
表1-1主要临建工程量
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
导向槽混凝土（C20）
m3
3328.0
2
导向槽钢筋制安
t
54.57
钢筋规格见图
3
钢轨铺设
m
4200
4
C10混凝土
m3
1174.0
排浆沟、垫层混凝土
5
浆砌石
m3
120
用于浆池
1.1施工平台
导向槽采用挖设槽沟，立模现浇钢筋混凝土（C20），矩形结构形式见图1-1。
倒浆平台与导向槽相连，现浇厚度为20cm，宽度为4.5m的混凝土（C10）；钻机平台宽度不小于6m，采用铺设15×15cm的方木和钢轨的形式，使冲击钻机能在钢轨上平行移动。
1.2泥浆系统
1．泥浆配合比、拌制方法将通过施工现场试验确定。
2．泥浆采用当地优质粘土或钙基膨润土拌制，泥浆性能指标要符合
《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174-96）中新制粘
土、膨润土泥浆性能指标和不同阶段泥浆性能测定项目的规定，施工过程中主要是密度、漏斗黏度、含砂量指标的监控。
3．由于坝轴线较长，可在坝两端各建一套泥浆系统，浆池总容量500m3，浆池结构为浆砌块石，供浆管路为ф100mm铁管，具体见图1-2。
4．如当地有符合要求的优质粘土，选用卧式双轴泥浆搅拌机制浆，不能满足要求时，可选用旋流式高速搅拌机制膨润土泥浆，新制膨润土泥浆需存放24h，经充分水化溶胀后方能使用。
．由于本防渗墙工程所处地层主要为卵砾石层，钻渣颗粒较大，泥浆的回收净化处理采用沉淀法效果会比较好，因此槽孔废弃泥浆通过排浆沟流入沉淀池，回收净化处理后再循环使用，不但耗浆量大为降低，也降低了工程造价。
1.3施工用水
在坝两端各建一座容量为500m3储水池，接管至各防渗墙施工点供应施工用水。
1.4施工用电
混凝土防渗墙施工用电总容量为1000.0kVA，从业主指定变压器分别架设两趟主电缆线至防渗墙施工地段。
3
2防渗墙类型、结构特征
本工程防渗墙为薄壁混凝土防渗墙，坝基防渗采用封闭式混凝土防渗墙、悬挂式混凝土防渗墙和粘土截水槽相结合的方式共同防渗；桩号0+444m以右部分覆盖层较浅、坝高较大，采用封闭式混凝土防渗墙，混凝土防渗墙插入基岩0.5m，桩号0+444m～1+040m之间覆盖层较深，采用悬挂式混凝土防渗墙，防渗墙厚0.8m，最大墙深64m。
混凝土防渗墙设计指标：
90d抗压强度等级不低于20MPa，90d弹性模量不高于20000MPa，90d抗渗等级不低于W12，墙体渗透系数K＜1×10-7cm/s。
3混凝土防渗墙工程量及施工平台
本工程混凝土防渗墙轴线长1010m，总截水面积46296m2，墙厚0.8m，最大墙深64m，钢筋制安54.57t。
分为四个平台施工：
（1）桩号0+030.00～0+125.00段，轴线长95m，为封闭式混凝土防渗墙，墙顶高程3859.0m，深入基岩0.5m。
（2）桩号0+125.00～0+444.00段，轴线长319m，为封闭式混凝土防渗墙，墙顶高程3870.0m～3875.95m，深入基岩0.5m。
（3）桩号0+444.00～0+636.00段，轴线长192m，为悬挂式混凝土防渗墙，墙顶高程3875.95m～3879.72m，墙底高程3816.0m～3850.0m。
（4）桩号0+636.00～1+040.00段，轴线长404m，为悬挂式混凝土防渗墙，墙顶高程3879.72m～3888.0m，墙底高程3850.0m～3862.0m。
4混凝土防渗墙施工程序
槽孔分两序施工，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔。
槽孔施工方法为“二钻一抓”法，即用冲击钻机钻进主孔和底部基岩、用抓斗抓取副孔；采用泥浆固壁；泥浆下直升导管法浇筑混凝土；一、二期槽孔搭接采用“接头管”法。
防渗墙施工程序见图1-3。
图1-3防渗墙施工工艺流程图
防渗墙质量检查
5防渗墙施工
5.1槽孔划分
根据大坝地质资料，在保证槽孔稳定和钻孔工效及混凝土浇筑强度的基础上，初步确定槽孔长度为6.8m，将根据施工情况进行调整。
防渗墙轴线长度1010m，共划分169个槽孔。
防渗墙槽孔划分示意图见图1-4。
5.2造孔施工
根据招标文件提供的地质资料，本工程计划采用“两钻一抓”法施工，既采用CZ-22型或CZ-30型（孔深大于45m时使用）冲击钻机钻进主孔和底部基岩、用BH-12型液压抓斗抓取副孔，最后用冲击钻机清孔后浇筑混凝土。
根据施工经验，在该地层中冲击钻机平均工效可达3.5～5.0m2/台日，液压抓斗平均工效可达60-80m2/台日。
“两钻一抓”法工艺流程见图1-5。
在造孔时，一是要随时测量孔斜情况，发现偏孔及时纠偏；二是在施工中要保持泥浆质量和泥浆面高度，预防漏浆和塌孔；三是根据提供的地质资料，钻孔在接近基岩面时，要及时准确取样，以保证墙体嵌入基岩深度满足要求。
CZ-22型钢丝绳冲击钻机主要技术规格
A）钻具重量（kg）（40次/min时）1300
B）钻具冲击行程（mm）最大1000，最小350
C）钻具每分钟冲击次数（次）最大50，中间45，最小40
D）钻孔最大直径（mm）1000
E）钻孔深度（m）300（直径146mm）
F）工具卷筒负荷能力（kg）2000
G）电机功率（kw）30
H）桅杆负荷能力（kg）12000
I）外形尺寸：
拖动时：
8.67×2.33×2.75；工作时：
5.8×2.33×12.7
J）总重量（t）8.6
CZ-30型钢丝绳冲击钻机主要技术规格
A）钻具重量（kg）（40次/min时）2500
B）钻具冲击行程（mm）最大1000，最小500
C）钻具每分钟冲击次数（次）最大50，中间45，最小40
D）钻孔最大直径（mm）1500
E）钻孔深度（m）180（直径146mm）
F）工具卷筒负荷能力（kg）3000
G）电机功率（kw）30
H）桅杆负荷能力（kg）25000
II）外形尺寸：
工作时：
7.7×2.84×16（mm×mm×mm）
J）总重量（t）13.6
BH-12型液压抓斗主要技术
A）斗体厚度（mm）600～1200j）主油缸直径（mm）240
B）开斗宽度（mm）2500K）主油缸推力（kN）1360
C）挖掘深度（m）70L）动力箱型号2R-150
D）配套起重机（t）80（7080）M）发动机型号GM4/53
发动机功率（Kw/r/min）180/2000发动机功率（kW/r/min）123/2100
E）正常工作压力（MPa）21N）供油量（L/min）2×168
F）斗体重量（t）11.0O）最大工作压力（MPa）30
G）导杆重量（t）4.0P）油量调节方式自动
H）斗体容量（m3）≥1.2R）油箱容量（L）480
I）单边斗体闭合力矩（kN.m）390
图片BH-12液压抓斗
图1-5“两钻一抓”法工艺流程图
5.3造孔质量保证
防渗墙槽孔壁平整垂直，孔位中心允许偏差不大于3cm、孔斜率不大于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，其孔斜率控制在0.6%以内。
对孔斜率的控制：
调整钻机底座水平，对正孔位；采用小冲程（500～800mm）、高频次（45次/min）、勤放少放钢绳的钻进方法；造孔过程中用孔斜仪严格控制孔斜率。
在造孔过程中，槽孔内泥浆面应始终保持在导墙顶面以下0.3～0.5m内，严防塌孔。
造孔过程中一但出现塌孔、漏浆，采用加大泥浆密度，向孔内加入黏土、锯末、水泥、稻草、水玻璃等堵漏材料，避免槽内浆面大幅度降落，确保孔壁稳定和槽孔安全。
造孔过程中如遇有大孤石、木头、建筑物等异常现象时，应做好
详细记录，并提出有效处理措施及时报请监理工程师审批，按批复意见组织施工。
造孔施工中，真实、详细地做好包括造孔、基岩鉴定等记录，基
岩面鉴定采用岩芯取样方法确定岩面分布高程。
造孔成槽后，由监理工程师对槽孔质量进行全面检查，经检查合格后，方可进行清孔换浆。
5.4清孔换浆
采用对槽孔孔底泥浆和沉淀物进行置换清除，置换采用抽桶结合泥浆泵方式、槽孔口补浆的方法。
清孔置换的泥浆通过排浆沟流入沉淀池，回收净化处理后的泥浆循环使用，耗浆量大为降低，降低工程造价。
清孔换浆结束后1h，槽底沉淀物厚度不得大于10cm，使用膨润土泥浆，泥浆比重＜1.10g/cm3,粘度＜35s，含砂量＜3%，在30min内失水量＜40ml；清孔换浆经监理工程师验收合格后，方可进行混凝土浇筑。
二期槽孔清孔换浆结束前，应分段刷洗槽段接头混凝土孔壁的泥皮，以达到刷子钻头上不再带有泥屑及槽底淤积层厚不再增加为准。
5.5混凝土防渗墙浇筑
5.5.1.混凝土配比及浇筑方法
根据本工程槽孔深、混凝土强度高的特点，将通过现场混凝土配比试验，使用粉煤灰混凝土，粉煤灰掺量为水泥用量的30%～40%。
粉煤灰混凝土早期强度较低，便于槽段接头孔采用“套打一钻”法的施工。
采用“接头管”法的槽孔，可以不使用粉煤灰混凝土。
清孔换浆验收合格后，混凝土搅拌楼生产混凝土，混凝土搅拌运输车运至槽孔旁，采用直升式导管法进行泥浆下的混凝土浇筑，建成单槽板墙,通过Ⅰ、
序槽孔的跳打顺序施工，用接头管法连接单槽板建成地下混凝土连续墙体，达到防渗的目的。
5.5.2.墙体材料
（1）水泥：
采用当地水泥厂生产的不低于P.O32.5普通硅酸盐水泥，并附出厂质量证明书和试验检测成果，并应满足国家标准GB175-85。
（2）粉煤灰：
防渗墙混凝土使用的粉煤灰等级应为Ⅱ级以上，并符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-1996）要求。
（3）粗骨料：
优先采用当地的天然卵石、砾石，最大粒径应小于40mm，超径应小于5%，逊径应小于10%，小石与中石的比例以4:
6为宜，否则容易堵管。
（4）细骨料：
采用当地的河砂，细度模数F.M=2.4～3.0范围的中细砂，粒径不大于2.5mm，其含泥量应不大于3%，粘粒含量应不大于1.0%。
（5）外加剂：
减水剂、防水剂和加气剂等的质量和掺量应经试验，并参照SD108-83的有关规定确定。
（6）拌和用水：
应采用新鲜洁净的淡水，有必要时需进行水质分析，避免对混凝土产生不利影响，并应符合«混凝土拌和JGJ63-89用水标准»的规定。
5.5.3.混凝土拌和物
根据泥浆下浇筑混凝土的特点，在现场进行混凝土配合比试验以确定最优实用配合比，混凝土拌和物具有如下特点：
较好的和易性，包括流动性、黏聚性、保水性。
应满足混凝土的入孔坍落度为18～22cm，扩散度34～40cm，坍落度保持在15cm以上的时间tn≧1h。
较小的泌水率。
一般要求在2h内，泌水量不大于混凝土体积的1.5%，即泌水率小于4%。
初凝时间不小于6h，终凝时间不宜大于24h。
混凝土密度不小于2100kg/m3，不能采用密度过小的骨料。
胶凝材料用量不少于350kg/m3，砂率不小于40%，水灰比小于0.65。
5.5.4.混凝土浇筑过程的控制
导管布设
槽孔内有两套以上导管时，导管间距不得大于3.5m；一期槽端导管距孔端间距为1～1.5m，二期槽端导管距孔端应为1.0m；当槽底高差大于0.25m时，应将导管置于控制范围的最低处；导管底口距槽底距离应
控制在0.15～0.25m范围内。
导管的埋深
按我国现行的«水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范»（SL174-96）规定，在混凝土浇筑过程中，导管的埋置深度不得小于1.0m，也不宜大于6.0m。
以免使混凝土出现冷缝和水平夹泥层，还会降低混凝土的均匀性和强度。
混凝土开始浇筑量
每个槽孔首次混凝土浇筑方量要通过准确计算和备足可连续浇入的混凝土方量，保证混凝土将导管下口埋住最少0.30m。
浇筑速度
根据我国现行«水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范»（SL174-96）规定，在混凝土浇筑过程中，槽孔内混凝土面的上升速度不得小于2m/h。
以免浇筑速度太低会延长浇筑时间，时间越长混凝土的坍落度损失也越大，容易造成堵管等各种事故，一般为4～5m/h。
混凝土供应强度
槽孔浇筑过程中混凝土的供应强度，应满足浇筑要求，才能保证混凝土浇筑的连续性。
槽孔中混凝土面的量测
为了掌握混凝土的浇筑速度和控制混凝土在槽孔中均匀上升，应经常测定槽孔中的混凝土面的深度或高程。
终浇高程
槽孔混凝土的终浇高程应比设计高程至少高出0.5m。
以便将来把高出部分混有泥渣的不合格混凝土凿出。
5.5.5防渗墙槽段连接
本工程拟采用先进的“接头管”法进行槽段连接，此法与传统的“套接法”相比较，采用此法施工，可以省去“套接法”施工产生的重复钻孔（钻混凝土）工作量，既节约了混凝土料，又提高了施工进度，同时也减少一期混凝土接头的不平整度，减少接缝夹泥的可能性，提高了防渗墙的防渗质量。
槽孔深度超过45m时槽段的连接可考虑采用“套打一钻”法。
接头管施工方法：
在一期槽孔浇筑前，在槽孔两端下入Ф790mm接头管，待混凝土初凝后，按照一定速度用YBJ-800型拔管机将之拔起，形成接头孔。
二期槽孔浇筑前采用刷子钻头刷洗一期槽孔端头混凝土，直到钢刷无泥屑孔底淤泥不再增加为止。
一、二期槽孔连接工艺见图1-6。
拔管机的性能参数如下：
YBJ-800型拔管机的性能参数
适用拔管直径：
600、800毫米最大压力：
30MPa工作压力：
20MPa
起拔力：
1205kN抱紧握裹力：
843kN行程：
750毫米
图1-6一、二期槽孔连接“接头管”法工艺流程图
5.5.6.混凝土浇筑质量保证
浇筑混凝土前必须要制定导管下设方案及混凝土拌和等的周密计划，施工中做好导管下设、拆卸、混凝土开浇情况、混凝土顶面测量等记录。
浇筑前要对准备好的混凝土拌和设备以及各种浇筑机具进行细致的检查保养，要有足够的备用品，避免影响浇筑。
为了保证浇筑的连续性和提高浇筑速度，现场道路必须确保全天畅通，有干扰的其它施工环节、工序都要为浇筑工作让路。
应尽量选用较大直径的导管，对保持混凝土浇筑的畅通有利；本工程拟采用内径200～250mm的导管。
在浇筑过程中，要定时测量槽孔中混凝土面的上升情况，并与所浇入的混凝土量相核对；当发现浇入的混凝土量与混凝土上升高度不相符时，要立即查明原因，避免混凝土导管拔离混凝土面。
当混凝土浇筑不畅通时，常需上下抖动导管，但抖动时上提的幅度不应超过0.30m。
浇筑工作一旦开始就必须连续进行，中途因故停等不应超过30min。
混凝土出机后应在1.0h内浇入到槽孔中，因故停等过久，应重新测量坍落度，当不符合要求时应弃之不用，不可勉强浇入槽内。
混凝土拌和、运输、浇筑示意图见图1-7。
6施工进度计划
本工程大坝混凝土防渗墙轴线长1010m，总截水面积46296m2，墙厚0.8m；冲击钻平均工效按4m2/台日，抓斗平均工效按65m2/台日、抓斗使用效率按85%计算，主体工程施工为260天。
计划施工时段：
2004年9月～2005年6月。
2004年9月初进场，进行先期的生活设施、生产设施建设，生产设施包括施工平台填筑、导向槽的开挖浇筑、倒浆平台浇筑、排浆沟开挖浇筑、蓄水池、浆池、混凝土拌和系统修建等等，
2004年10月进行主体工程施工，至2005年6月底主体工程施工结束。
其间的11月、12月至次年的3月共有5个月属冬季施工期，混凝土浇筑应采取保温措施，确保混凝土浇筑质量。
2005年6月底大坝混凝土防渗墙施工全面竣工。
施工进度详见施工总进度表。
7劳动力组合
按每天三班制作业，每班每台钻机配备3人，每班每台抓斗配备2人，制浆系统每班10人计算，另外每班有工程师2人，技术员4人，电工2人，机修工4人。
混凝土浇筑每班：
拌和楼操作技工2人，水泥进料4人，砂、石料输送6人。
高峰人数达400人左右。
人员可根据实际施工需要进行调整。
8机械设备保障
本工程组织安排中,已考虑了部分天气、交叉作业等工期影响，设备及人员安排有一定富余量，确保按工期完成。
拟投入防渗墙工程主要机械设备见表1-2。
表1-2主要机械设备一览表
序
号
设备名称
规格型号
单位
数量
单机功率（kW）
制造厂家
1
钢丝绳冲击钻机
CZ-22
台
10
30
太原矿山机器厂
2
钢丝绳冲击钻机
CZ-30
台
8
40
太原矿山机器厂
3
液压抓斗
DH12
台
2
240
意大利土力公司
4
卧式双轴泥浆搅拌机
4m3
台
4
15
自制
5
旋流式高速搅拌机
XL-1500
台
6
22
天津基础工程局
6
PN型泥浆泵
4PN150m3/h
台
4
55
杭州钻探厂
7
液压拔管机
YBJ-800
套
3
35
8
混凝土搅拌楼
3×1.5
套
1
51.72
郑州水工厂
9
混凝土搅拌运输车
JCY6型
辆
5
徐州工程机械厂
10
清水泵
多级
台
10
14
台州水泵厂
11
排污泵
台
4
7.5
台州水泵厂
12
电焊机
交流28kVA
台
15
28
成都电焊机厂
13
装载机
ZLC50B
台
2
柳州工程机械厂
14
汽车式起重机
QY25
台
1
长江起重机厂
15
汽车式起重机
QY12B
台
1
长江起重机厂
16
机修设备
套
10
17
载重汽车
斯太尔12T
辆
4
青岛
18
自卸汽车
CQ30290
辆
2
成都汽车厂
19
生活用车
辆
4
注：
机械设备可根据实际施工需要进行调整。
9质量检查和验收
9.1槽孔终孔的质量检查和验收内容
孔位、孔深、孔斜与槽宽；
槽孔嵌入基岩深度；
一、二期槽孔接头孔的套接厚度。
9.2浇筑前槽孔清孔的质量检查与验收内容
孔内泥浆性能指标；
孔内淤积厚度；
接头孔壁刷洗质量。
9.3混凝土浇筑的质量检查与验收内容
混凝土原材料质量的抽样检验；
导管间距；
浇筑混凝土面上升速度和导管埋深；
混凝土的终浇高程；
混凝土的原材料检验；
混凝土出机口和现场取样的物理力学性能检验。
9.4混凝土防渗墙成墙后的质量检查
包括钻孔取芯试验、钻孔压（注）水试验、芯样室内物理力学性能试验等。
所有检查应在成墙28天以后进行。
检查孔沿防渗墙轴线平均每50m取一孔，并保证接头孔至少有一检查孔；检查孔孔深应与防渗墙深度相同，孔径≥130mm。
每孔均做压（注）水试验，钻孔取芯为每一孔取三组样进行。
质量检查合格标准：
90d抗压强度不低于20MPa，90d抗渗指标不低于W12，合格率达90%以上，不合格部分的物理力学指标必须超过设计值的70%以上，并不得集中；压（注）水检查的标准为渗透系数K＜1×10-7cm/s；
检查孔按机械压浆封孔法进行封孔，封孔材料为水泥砂浆，水泥∶砂=1∶1.3。
不合格的槽孔段，按监理要求进行处理，直到达到合格为止。
9.5防渗墙工程的完工验收
防渗墙工程全部完工后，按合同规定的要求，向监理申请完工验收，并按合同规定提交完工资料。
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