水库防渗工程施工设计.docx

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水库防渗工程施工设计

内蒙古乌兰察布市XX县

XX水库防渗工程

施工组织设计

XXXXXXXXX有限公司

XXXXXXX水库项目经理部

二○一五年七月

版次：

A

文件编号：

XM/04/QJY/01

受控状态：

受控

分发号：

批准：

审核：

编制：

1.编制依据—————————————————————————1

2.工程概况—————————————————————————1

3.水文气象与工程地质———————————————————1

3.1水文气象——————————————————————————1

3.2工程地貌——————————————————————————1

4.主要施工项目及工程量————————————————————2

5.施工临建布置————————————————————————2

5.1施工临时道路———————————————————————2

5.2导墙及施工平台———————————————————————2

5.3施工用水——————————————————————————3

5.4施工用电——————————————————————————5

5.5混凝土拌合站————————————————————————5

5.6供浆系统———————————————————————5

5.7现场材料库和修配车间————————————————————5

5.8临时办公及生活设施—————————————————————5

5.9施工通讯系统————————————————————————5

6.施工土方开挖及土方填筑———————————————————5

7.地下防渗墙施工———————————————————————6

7.1施工工艺流程————————————————————————6

7.2槽段划分——————————————————————————6

7.3成槽方法——————————————————————————7

7.4固壁泥浆及清孔换浆方法———————————————————8

7.5混凝土工程————————————————————————9

7.6槽内预埋帷幕灌浆管————————————————————11

7.7墙段连接方式———————————————————————12

7.8防渗墙施工特殊情况处理——————————————————12

7.9防渗墙质量检查——————————————————————13

8.墙下帷幕灌浆———————————————————————14

8.1概述———————————————————————————14

8.2灌浆试验—————————————————————————14

8.3钻孔及灌浆施工——————————————————————14

8.4特殊情况处理措施—————————————————————19

8.5灌浆质量及效果检查————————————————————20

8.6质量检查内容与标准————————————————————20

8.7竣工资料及验收——————————————————————21

9.施工强度分析及施工资源计划————————————————21

9.1施工强度分析———————————————————————21

9.2设备资源——————————————————————————22

9.3劳动力计划—————————————————————————22

10.工程施工进度———————————————————————23

11.工程质量保证措施————————————————————24

12.安全保证体系—————————————————————30

13.文明施工———————————————————————31

14.环境保护体系与措施————————————————————31

1.编制依据

1.1《内蒙古乌兰察布市XXXXX水库防渗工程》施工图纸

1.2国家与行业标准、规程和规范；

1.3XXXXXXXXXX公司企业技术标准；

1.4已承建类似工程的施工经验

2.工程概况

XXXXX水库位于内蒙古自治区乌兰察布市XX县，距XX县城约25km。

该水库是一座以农业及工业供水为主的中型水库，年供水量500×104m3。

主要建筑物有大坝，导流泄洪排沙洞和溢洪道。

该水库于2012年4月开始兴建，大坝于2012年8月15日开始填筑，于2013年7月28日完成。

XXX水库工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级建筑物。

本次防渗处理工程设计采用的洪水标准与大坝安全评价确定的标准一致，即设计洪水标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。

水库各特征参数为：

正常蓄水位1255.50m，设计洪水位1256.60m，校核洪水位1258.18m，总库容1.649×107m3，死水位为1246.00米。

3.水文气象与工程地质

3.1水文气象

XXXXXX水库位于内蒙古自治区乌兰察布市兴和县境内，银子河中上游，属永定河水系。

水库上游控制流域面积320km2。

水库地处内蒙古高原南缘，属大陆性季风半干旱气候，冬季、夏季分别受蒙古高原和大陆低压控制，气候呈明显的大陆性，具有寒暑剧变的特点，干旱多风。

春季长，风大雨少、气候干燥、温差变化大。

夏季短而酷热，秋季气温剧降，冷然迅速替换，秋霜来临早。

冬季漫长，多寒潮冷风，气温较低。

年平均气温4.2℃，最冷月为一月，平均气温-13.8℃，极端最低气温-33.8℃；最热月为7月，平均气温19.9℃，极端最高气温36℃。

11月上旬或中旬开始封冻，次年3月下旬或4月上旬解冻。

年降水量397mm左右，极端最高降雨量630mm,极端最低降水量237mm，多为暴雨形式，降雨多集中于七、八、九月。

平均风速3.8m/s，最大风速33.0m/s。

最大冻土深度1.91m。

3.2工程地质

（1）地形地貌

水库区地面高程1230-1350m，属中低山。

银子河左岸多为侵蚀中山地貌，地面高程1240～1350m；银子河右岸多为构造剥蚀地貌，地面高程1230～1280m；沿河附近多为河流堆积地貌。

坝址附近河床高程为1234～1242m，河面宽187m。

（2）地层岩性

水库附近地层主要有太古界变质岩、新生界新近系沉积岩、第四系松散堆积层。

（3）地质构造

水库区主要构造行迹以东西向为主，为燕山期强烈的南北向水平挤压作用，形成近东西向的压性结构面，新生代以来未发现显著的构造运动行迹。

银子河断层穿过银子河谷，左岸上升为上盘，属逆断层。

在河流左岸岸壁（钾长片麻岩体）尚未发现断裂构造行迹。

河床右岸下降为下盘。

第三纪以来，断层上盘上升，形成现在广泛分布的钾长片麻岩侵蚀低中山地貌。

断层下盘沉降，形成银子河河谷，在右岸和河床中沉积了较厚的沉积岩岩层和松散层堆积物，地貌上表现为低缓丘陵形态。

根据区域资料，银子河断层最近一次活动在侏罗纪晚期，第三纪以后，新构造运动微弱，砂砾石、泥岩产状多较平缓，没有发现错动晚更新世（Q3）以来地层的断层。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本工程区地震动峰加速度值为0.05g，对应的地震基本烈度为Ⅵ度。

（4）水文地质

水库区属大陆性季风半干旱气候，风大雨少，气候干燥。

区内沟谷发育，植被稀少，易形成地表径流，地下水资源贫乏。

根据地下水埋藏条件可分为第四系松散堆积物孔隙潜水和基岩孔隙裂隙潜水。

4.主要施工项目及工程量

见表：

合同主要工程项目及工程量表

5.施工临建布置

5.1施工临时道路

坝底施工道路可利用原坝体施工用道，施工进场道路布置在坝顶上，原坝顶宽度为6m，考虑施工需要，为确保施工安全，坝顶临时加宽至16m，由自卸汽车运土至施工平台所需填土范围内，再由振动碾碾压压实，确保进场道路压实坚固、平整。

5.2导墙及施工平台

（1）导墙

合同主要工程项目及工程量表

序号

项目名称

单位

工程量

备注

1

导墙及倒渣平台

m3

1721

2

钢筋制安

t

33.93

3

混凝土防渗墙

m2

17712

4

预埋灌浆管

m

10127

5

帷幕灌浆钻孔

m

1200

6

帷幕灌浆

m

1200

7

坝肩帷幕灌浆钻孔

m

1500

8

坝肩帷幕灌浆

m

1500

9

拆除混凝土网格护坡

m3

2584

10

开挖砂砾石

m3

6320

11

回填砂砾石

m3

7937

12

砂砾石填筑

m3

6320

13

拆除级配碎石路面

m3

1226

14

砌筑混凝土网格护坡

m3

2584

导墙为C15钢筋混凝土，由两个“L”形钢筋混凝土墙组成，墙间距为0.9m，墙高1.5m,墙底宽1.0m，上顶墙宽0.5m。

导墙及配筋如图5-1所示。

导墙施工采用开挖后立模浇筑。

（2）施工平台

根据现场环境及考虑施工实际需求，需要对导墙下游侧施工平台需加宽。

先将大坝轴线上游堆积的大坝填筑材料运至指定地点，再将坡脚的网格拆除，然后从指定地点取料填筑施工平台。

排浆沟布设在导墙上游侧，尺寸为50×50cm，C15混凝土，底边为10cm厚，侧墙厚5cm厚。

5.3施工用水

本工程采用采取在施工营地打水井作为施工用水。

通过供水管路输送到各个施工用水点。

包括防渗墙成槽用水、泥浆搅拌用水等。

图5-1导墙示意图及钢筋配筋图（图中未标明尺寸单位为mm）

图5-2施工平台施工断面图

5.4施工用电

本工程高峰期（混凝土防渗墙与后序帷幕灌浆同时施工）的施工总用电容量约为900kW，同时工作系数取0.6，变压器功率因数取0.75，因此变压器容量为：

900×0.6/0.75=720kVA。

在大坝下游两台变压器处通过供电线路引至施工现场，能满足施工用电要求。

5.5混凝土拌合站

本工程距离兴和县城约30公里，且交通便利，防渗墙混凝土采用商品砼。

5.6供浆系统

供浆系统包括防渗墙泥浆拌制系统和水泥集中制浆站，防渗墙泥浆拌制系统拟建在大坝下游坡下中间部位，建造储料平台1个，300m³的回浆池一个，300m³的储浆池一个，安装2台ZJ-1500高速搅拌机和2台3PNL型泥浆泵。

水泥集中制浆站就近建造在灌浆部位附近，随施工进度就近搭放。

5.7现场材料库和修配车间

在坝体下游生活营地旁修建现场材料库和修配车间，共需建筑面积100㎡。

5.8临时办公和生活设施

办公用房及部分生活用房位于下游新建的彩钢板房，食堂也安排在此，另在大坝左侧下游及大坝上游生活区安排了部分职工宿舍。

5.9施工通讯系统

施工现场均采用手机联系，因安装有线网络困难，采取使用无线网络并入Internet（因特网），便于收发E-mail（电子邮件）。

同时为各施工现场管理人员配置手持对讲机，加强施工现场管理及与后方的联系，及时处理各种问题。

6.施工土方开挖及土方填筑

（1）确定填筑料源

根据《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》SL174-2014的要求，防渗墙施工平台应该坚固、平整，适合于重型设备和运输车辆行走，宽度应满足施工需要。

填筑料可选择砂壤土，土料中不得含有草根、耕植土等有害杂物，可以含有少量卵砾石，但粒径不得大于10cm。

（2）斜坡护脚挡板施工

根据测量放线，确定回填区域的坡脚位置，垂直坝坡打入一排Φ70mm的钢管，钢管长150cm，深入坝体50cm以上，间距50cm，在钢管施工过程中，必须保持钢管在同一平面上，钢管安装完后，在钢管上游面码放土袋以阻止填筑料下滑，并至少堆放两层土袋后再开始平台填筑施工。

（3）填筑碾压

根据《建筑施工手册（第四版）》要求和以往类似工程的施工经验，土方填筑碾压过程必须分层进行，每层的填筑厚度控制在20～30cm，每层的压实遍数3～4次。

施工时选用1台推土机、1台挖掘机和1台振动碾联合作业，先用挖掘机将自卸汽车堆放的土料按填筑厚度推土、摊平，摊平的长度不大于30m，然后使用振动碾将摊平的土料压实，确保施工平台坚固、平稳。

7.地下防渗墙施工

防渗墙轴线为坝0+000～坝0+679.49m，防渗墙轴线长679.49m，因右侧为溢洪道砼结构，具体长体可能会略有调整，墙厚0.8m，嵌入基岩1.0m，防渗面积为17712m2，最大孔深为38.926m。

塑性砼防渗墙设计顶高程为1257.12m。

防渗墙墙体材料为塑性混凝土，混凝土采用一级配，其抗压强度为M28=3～5MPa，弹性模量E28=500～1500MPa，渗透系数K28≤1×10-6cm/s。

7.1施工工艺流程

详见图7-1

7.2槽段划分

槽段划分方案根据总体施工方案确定，并可能根据生产性试验结果进行调整。

初步拟定地下防渗墙0+000.00～0+456.00段的一期、二期槽段长度均为6.8m，0+456.00段之后一期槽段为6.8m，二期槽段长度为8.3m，防渗墙右端靠近溢洪道部位根据实际情况进行调整，具体划分见图7-2所示。

图7-2防渗墙槽段划分示意图

图7-1地下防渗墙施工程序图

7.3成槽方法

（1）本工程先由液压抓斗进行上部覆盖层的抓取，抓取到基岩地层由冲击钻机完成直至设计要求的终孔深度；膨润土泥浆护壁；“抽筒抽取法”和“泥浆净化法”出渣；

（2）混凝土搅拌站集中拌合混凝土，用12m³混凝土罐车运至槽口，泥浆下直升导管法浇筑混凝土；

（3）采用“接头管法”进行槽段连接；

（4）成槽质量标准不低于如下设计要求：

孔位偏差不大于3cm；孔斜率不大于4‰，遇有含孤石漂石的地层及基岩面倾斜度大等特殊情况时，孔斜率应控制在6‰以内，孔深符合设计要求。

成槽施工时本工程的关键工序之一，需在工序过程中加强控制。

导墙施工时已经准确定位，达到可以保证成槽施工时槽口位置的准确。

成槽施工前，在导墙上测量放线，进行槽孔位置校核，并留有明显的标记。

液压抓斗开孔时，在值班工程师的监督下，由机组负责人指挥，严格按照设计槽孔偏差控制抓斗下放位置，将抓斗中线对正槽孔中心线，以此确保槽位正确。

抓取端孔时特别要求孔位准确，垂直度符合规范要求（4‰以内），因为槽孔的两端端孔的垂直度将直接影响与Ⅱ期槽段的连接，影响水库地下防渗墙工程的连续性。

成槽过程中，接近基岩时开始采取地层样品，并由现场工程师会同设计工程师进行鉴定，经监理工程师批准终孔。

只有通过工序验收后，才可以进行下一道工序的施工。

7.4固壁泥浆及清孔换浆方法

7.4.1固壁泥浆

防渗墙槽孔施工时，采用膨润土泥浆进行护壁。

制浆选用钙基膨润土。

（1）泥浆配比及性能

参照我公司在其他相似工程的施工经验，拟用泥浆配比及性能指标见表7-1和表7-2。

表7-1新制泥浆配合比

材料名称

水

膨润土

Na2CO3

CMC

用量（kg）

100

5～8

0～0.3

0～0.1

表7-2泥浆性能指标控制标准

项目

密度（g/cm3）

马氏漏斗粘度（s）

失水量（ml/30min）

泥皮厚（mm）

PH值

含砂量（%）

新制泥浆

＜1.10

30～90

≤20

≤1.5

9.5～12

—

施工中

＜1.25

30～90

≤50

≤6

7～12

—

（2）泥浆的拌制

将水加至搅拌筒1/3后，启动制浆机。

在定量水箱不断加水的同时，加入膨润土粉、碱粉等外加剂，搅拌2min后，加入CMC液（如需要）继续搅拌1min即可停止搅拌，放入储浆池中，待静置膨化6～8h后使用。

（3）泥浆的循环使用与回收处理

经较长时间使用，如泥浆粘度指标降低，适当掺加新浆进行调整；如粘度指标升高，可加入分散剂改善泥浆性能。

被严重污染的泥浆必须废弃。

浇筑混凝土时，自槽口返回的泥浆一般均直接用泵输送至回浆池中，经处理后作为其它槽孔开挖用泥浆。

7.4.2终孔及清孔验收

（1）清孔换浆方法

槽孔终孔后，报告现场监理工程师进行孔位、孔深及孔形全面检查验收，合格后进行清孔换浆。

清孔采用泥浆净化法，回收的泥浆经泥浆净化机净化处理后返回槽孔，同时向槽内补充新鲜泥浆。

泥浆的充分净化有利于控制泥浆性能指标，减少卡钻等事故，提高造孔质量，有利于混凝土浇筑质量的保证；对土渣的有效分离有利于减少机械磨损，提高造孔工效；泥浆的重复使用，有利于节约造浆材料，大大降低了施工成本，减少了环境污染，对于被严重污染的泥浆予以废弃。

清孔换浆时的换浆量约为槽孔内泥浆总量的1/3。

（2）二期槽孔端头刷洗

二期槽孔清孔换浆结束前，用刷子钻头分段洗刷一期槽孔端头的泥皮和地层残留物，以刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准。

（3）清孔换浆质量标准

清孔换浆是本防渗墙工程施工的关键工序之一，需在过程中加强控制。

过程控制的主要措施包括：

①严格控制新制泥浆性能，调整配合比，满足槽孔稳定和固壁要求；

②循环泥浆性能检测，质量未达到标准的泥浆应及时改善，措施包括调整材料用量、加入高质量的泥浆混合，被严重污染的泥浆予以废弃。

清孔换浆工作结束后1h，进行检查，合格标准为：

槽底淤积厚度≤10cm，槽内泥浆密度≤1.15g/cm3，粘度32～50s，含砂量≤6%。

7.5混凝土工程

（1）墙体材料及指标

本工程防渗墙混凝土墙体材料采用塑性混凝土，一级配，其抗压强度为M28=3.0～5.0MPa，弹性模量E28=500～1500MPa，渗透系数K28≤1×10-6cm/s。

（2）原材料技术指标

原材料使用前应取得出厂合格证明，并按相关标准抽样进行检测，技术指标如下：

水泥：

品质应满足国标GB175-2009的规定要求；

骨料：

采用人工骨料；

砂：

采用人工砂；

外加剂：

外加剂的质量和掺加量应经试验确定，并参照GB50119一2003的有关规定。

（3）混凝土的拌制、输送

为了控制混凝土质量及考虑减少对下游环境的影响，项目部决定防渗墙采用商用混凝土。

拌制好的混凝土由兴和县城通过罐车运送至浇筑槽口，经溜槽将混凝土输送至浇筑漏斗，浇筑导管均匀放料，有利于保证混凝土面均匀上升。

（4）混凝土浇筑

槽孔混凝土浇筑是关键工序，属于特殊过程，对成墙质量至关重要。

混凝土采用泥浆下直升导管法浇筑，浇筑的主要程序如下：

①混凝土浇筑导管下设

导管下设原则：

a.一个槽孔使用两套以上导管浇筑时，中心距不宜大于5.0m，导管中心距孔端不大于1.5m。

当槽孔底部的高差大于250mm时，导管应布置在其控制范围的最低处。

b.导管的连接和密封必须可靠。

应在每套导管的顶部和底节导管以上部位设置数节长度为0.3m～1.0m的短管。

开浇前，导管底口距槽底应控制在150mm～250mm范围内。

c.导管下设前，应事先在地面进行导管组合，使每根不同位置的导管能够适应其所处位置的孔深情况。

导管组合完毕后，认真作好记录，以便指导下设和拆卸。

②开浇

采用单根导管满管法开浇。

开浇前，导管内放置略小于导管内径的隔离塞球作为隔离体，隔离泥浆与砂浆。

在每根导管开浇前，先注入适量的砂浆，再备足足够的混凝土（考虑导管内容积及封埋导管的方量），一次性对导管进行封堵。

挤出塞球并埋住导管底端。

每槽先开浇孔底高程最低部位的导管。

③浇筑过程控制

a.浇筑过程中，导管埋入混凝土的深度不得小于2.0m，亦不宜大于6m，以方便起拔并严禁将导管拔出混凝土面。

b.混凝土面上升速度应不小于2m/h，并保证均匀上升，同时有效控制好各处高差，特别是由于部分槽段有埋设灌浆管，应严格控制混凝土浇筑的上升速度和混凝土面的高差。

c.每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，每隔2h测量一次导管内的混凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图及混凝土浇筑量随深度的理论变化曲线，指导导管的拆卸工作。

当浇筑方量与混凝土顶面位置不相符时，应及时分析，找出问题所在，及时处理。

d.浇注过程中，密切注意槽口情况，若发现预埋件上浮，应稍作停浇，同时，在预埋件上面加压重物，在不超过规定的中断时间内继续浇注。

e.不符合质量要求的混凝土严禁浇入导管内，防止入管的混凝土将空气压入导管内，另外，槽孔口应设置盖板，避免混凝土散落槽孔内。

f.混凝土终浇高程为浇筑至导墙顶。

④混凝土质量标准、检验方法

浇筑过程中遵照监理工程师的要求进行混凝土抗压、弹模及抗渗等的取样工作。

7.6槽内预埋帷幕灌浆管

（1）预埋管制作

预埋灌浆管采用钢桁架固定，钢桁架由16mm二级钢筋制作纵向主筋保持架和横向连接筋，用10mm钢筋制作斜拉筋，主筋与横向拉筋、斜向拉筋焊接为一整体桁架。

桁架高度根据槽孔孔深分段制作。

钢筋架与预埋管安装必须可靠，防止在混凝土浇注时抬动和倾斜，预埋管底端应封堵可靠，下段下设到防渗墙底部，上端超出导墙顶面5cm。

钢筋架的底部型式应与槽孔底部形态相吻合。

同时一期槽孔的钢筋架还必须考虑一期槽孔和二期槽孔套接接头管施工要求。

（2）预埋灌浆管的布设

根据槽段深度，预埋灌浆管的下设应尽量采用单管埋设的方法，尽量消除因管体自身的垂直度及混凝土浇筑时冲击力的作用，对管体定位的影响。

预埋灌浆管单排，孔距1.5m，位于防渗墙中心轴线上，平面上的允许偏差不大于±5cm，埋管直径为108mm。

根据槽长调整钢筋保持架的长度。

确保相邻的灌浆管间距为1.5m。

并注意一期槽孔与二期糟孔端头部位相邻两灌浆管的间距为1.5m。

（3）预埋灌浆管的孔口对接

预埋管桁架孔口焊接，整体下设时预埋管桁架底段先期入槽，并稳妥地架立于孔口，其余段利用吊车起吊，与底段进行逐段对接。

灌浆管接口处的钢筋利用电焊机牢靠地进行焊接连接。

钢桁架每段接头处钢筋采用搭接焊，搭接长度为10倍的钢筋直径。

（4）预埋灌浆管的起吊、安装

预埋管钢桁架采用吊车起吊。

为避免起吊时桁架变形，一方面要选好起吊位置，另一方面，可考虑在灌浆管部位加设槽钢、钢管等刚性体，以增加灌浆管桁架的整体起吊刚度。

当全部预埋管桁架对接完毕后，采用吊车进行整体下设。

下设时要安全、平稳，遇到阻力时不得强行下放，以免桁架变形，造成管体移位，影响下设精度。

预埋灌浆管固定在导墙上。

灌浆管间采用对接连接，并绑焊钢筋，底口封堵，并留小孔以利于下设过程中泥浆流入，防止混凝土进入管内。

预埋管施工完毕后，管口采用圆形木塞封闭，防上异物落入管内，增加帷幕钻孔的难度。

7.7墙段连接方式

考虑本工程施工强度高、工期紧，在保证质量的前提下，确保工期已成为本工程施工的关键。

墙段连接采用“接头管法”，一期槽孔清孔换浆结束后，在槽孔端头下设接头管，混凝土浇筑过程中及浇筑完成一定时段之内，根据槽内混凝土初凝情况逐渐起拔接头管，在一期槽孔端头形成接头孔。

二期槽孔浇筑混凝土时，接头孔靠近一期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，墙段形成有效连接。

“接头管法”施工有一定的技术难度，但有着其它接头连接技术无可比拟的优势：

首先由于接头管的下设，节约了套打接头混凝土的时间，提高了工效，同时也节约了墙体材料，降低了费用；同时“接头管法”连接接头的形状有利于延长渗径，保证了墙体抗渗要求；再者，这种接头连接由于具有最大的镶嵌强度，增加了摩阻力，更好地传递单元墙段之间的应力，使墙体的上下和左右受力条件好，形成了墙体可靠连接。

7.8防渗墙施工特殊情况处理

7.8.1漏浆、塌孔处理

（1）造孔过程中，如遇少量漏浆，则采用加大泥浆比重，投堵漏剂等措施处理，如遇大量