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      人工槽孔防滲墻在南河橡膠壩施工中的應(yīng)用

      2010-04-14 08:26:13李春英
      水科學(xué)與工程技術(shù) 2010年1期
      關(guān)鍵詞:南河槽孔橡膠壩

      李春英

      (水利部河北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,天津300250)

      1 工程概況

      南河橡膠壩位于秦皇島市青龍縣南河城區(qū)段,是當(dāng)?shù)貫楦纳扑Y源條件及城鎮(zhèn)生態(tài)景觀,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件而修建的一項(xiàng)水利工程。一期工程包括4道橡膠壩,由上游至下游分別為一壩、二壩、三壩和四壩,壩軸線與河道垂直,樁號(hào)分別為2+080、2+420、2+840和3+350,壩長(zhǎng)分別為41,50,55,55m,壩高分別為2.2,2.6,3.9,3.9m,設(shè)計(jì)蓄水位分別為239.2,237,234.7,230.9m。 工程建成后可使南河城區(qū)段形成1650m長(zhǎng)的4級(jí)連續(xù)水面景觀,水面面積9.8萬(wàn)m2,蓄水總庫(kù)容13.3萬(wàn)m3。

      橡膠壩主體工程由壩體、鋪蓋、消力池、兩側(cè)岸墻和庫(kù)區(qū)防滲系統(tǒng)5部分所組成。庫(kù)區(qū)防滲系統(tǒng)包括壩基防滲墻和左岸防滲墻2部分。壩基防滲墻位于壩前鋪蓋上游齒墻底部。庫(kù)區(qū)右岸為弱透水性基巖,是一道天然的防滲屏障。左岸防滲墻由樁號(hào)1+131~3+331,連續(xù)長(zhǎng)度2200m。

      由于受工期和資金限制,2008年僅完成了4座橡膠壩的主體工程和鋪蓋防滲墻,以及左岸防滲墻三、四壩區(qū)間2+520~3+350長(zhǎng)830m墻段。從試運(yùn)行情況看,三壩、四壩蓄水正常,說明已建防滲墻效果不錯(cuò),而一壩、二壩庫(kù)區(qū)滲漏嚴(yán)重,左岸地勢(shì)較低地面出現(xiàn)滲水,影響附近居民的正常生產(chǎn)和生活。為此決定一、二壩區(qū)間剩余的左岸防滲墻墻段明年實(shí)施。

      2 工程地質(zhì)條件

      南河城區(qū)段總體走向由西向東,河道寬度40~100m,河底縱坡0.4%~0.8%。河道南側(cè)為陡峭山坡,北側(cè)為縣城居民區(qū)。南河為季節(jié)性河流,僅在雨季短期行洪,河道地下水埋深為0.7~4.8m。

      根據(jù)地質(zhì)勘探資料,工程區(qū)域除左岸路基和右岸山溝局部為素填土外,壩基所在的河道地層基本屬于巖、土雙層結(jié)構(gòu)。土層巖性主要為礫石、壤土或礫石土,層厚1~7m;巖石層為花崗片麻巖,其中全風(fēng)化帶厚1.1~12.9m,強(qiáng)風(fēng)化帶厚0.8~8.4m。 根據(jù)抽水試驗(yàn),礫石土屬于強(qiáng)透水層,滲透系數(shù)為3.6×10-2cm/s。花崗片麻巖全風(fēng)化帶滲透系數(shù)為2.7×10-4~3.3×10-6cm/s, 平均值為5.6×10-5cm/s,屬弱透水性;強(qiáng)風(fēng)化帶滲透系數(shù)為2.3×10-4~3×10-5cm/s,平均值為1.1×10-4cm/s,屬弱~中等透水性。

      3 左岸防滲墻剩余墻段設(shè)計(jì)方案選擇

      已建防滲墻墻厚0.5m,采用液壓抓斗配合沖擊鉆造孔(槽孔)、泥漿護(hù)壁、導(dǎo)管澆筑混凝土的施工工藝。對(duì)于砂礫石地基,采用沖擊鉆造孔,缺點(diǎn)是對(duì)地基振動(dòng)較大。由于工程現(xiàn)場(chǎng)距居民區(qū)較近,考慮到施工對(duì)周邊居民的干擾,業(yè)主要求改變左岸防滲墻剩余墻段的施工方法。

      3.1 施工方法選擇

      3.1.1 槽孔支護(hù)法

      槽孔支護(hù)法修筑的防滲墻在平面上是由矩形槽孔串連形成,適用條件為埋深較淺的砂礫石層。槽孔是邊挖邊襯形成的,槽孔長(zhǎng)度5~10m,槽孔內(nèi)徑根據(jù)人工開挖時(shí)操作空間的要求取1.2m,槽孔內(nèi)設(shè)置橫向支撐,每循環(huán)進(jìn)尺控制在1m;槽孔支護(hù)采用常規(guī)混凝土,配以少量鋼筋,其厚度根據(jù)開挖深度一般為15~25cm,跳倉(cāng)施工。四川成都院在修建岳池縣富流灘電站工程時(shí)曾采用過。

      3.1.2 圍井支護(hù)法

      圍井支護(hù)法修筑的防滲墻在平面上是由圓形圍井串連形成,適用條件為埋深較淺的砂礫石層。圍井是邊挖邊襯形成的,為防止井壁坍塌每循環(huán)進(jìn)尺控制在1m左右;圍井的支護(hù)采用常規(guī)混凝土,配以少量鋼筋,其厚度根據(jù)開挖深度一般為15~25cm;圍井內(nèi)徑根據(jù)人工開挖時(shí)操作空間的要求取1.2m;跳倉(cāng)施工。上個(gè)世紀(jì)70年代保定地區(qū)在龍門水庫(kù)和王快水庫(kù)加固工程中采用過。

      槽孔支護(hù)法施工空間較大,有利于排水和施工機(jī)具的布置,防滲墻厚度均勻,防滲效果好,故予以推薦。

      4 人工槽孔防滲墻

      南河城區(qū)段二壩上游左岸防滲墻軸線布置在距護(hù)岸擋墻外緣3m的位置。槽孔分段長(zhǎng)度為5m,凈寬1.2m,槽壁支護(hù)混凝土厚度15cm。橫向支撐采用斷面20cm×20cm的預(yù)制混凝土柱,水平間距1.5m。防滲墻墻頂?shù)陀谧o(hù)岸高程0.5m,墻底嵌入基巖深度1m,防滲墻深度7~9.8m。

      5 人工槽孔防滲墻施工要求

      5.1 導(dǎo)向槽口板

      施工前修筑導(dǎo)向槽口板。槽口板采用“┓┏”形現(xiàn)澆混凝土,高度取0.4m,寬度根據(jù)地面設(shè)備的要求確定。槽口板應(yīng)直立、穩(wěn)固、位置準(zhǔn)確。

      5.2 槽孔開挖

      開挖主要利用風(fēng)鎬、十字鎬及其他輔助工具,出渣采用卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊藍(lán)等。開挖時(shí)應(yīng)注意排水,保證開挖和護(hù)壁混凝土澆筑為干場(chǎng)作業(yè)。槽孔孔壁應(yīng)平整垂直,防止偏斜,不應(yīng)有梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。槽孔中心線與垂直度允許偏差不大于5cm;孔斜率不大于0.4%。開挖結(jié)束后,應(yīng)對(duì)槽位、槽深、槽寬,嵌入基巖深度、孔斜等進(jìn)行全面檢查。檢查合格后,方可進(jìn)行護(hù)壁。

      5.3 槽壁支護(hù)

      槽壁支護(hù)是人工開挖防滲墻的關(guān)鍵技術(shù)之一,每向下開挖一定深度就護(hù)壁一次,當(dāng)護(hù)壁達(dá)到一定強(qiáng)度后繼續(xù)往下施工。護(hù)壁采用厚15cm的鋼筋混凝土,鋼筋為HPB235Φ8,間距15cm,水平向護(hù)壁之間的鋼筋預(yù)留搭接長(zhǎng)度不小于10cm。上下護(hù)壁之間不搭接。壁間橫向支撐預(yù)制混凝土梁,配筋4根HPB235Φ12,箍筋Φ6@100。支撐梁兩端預(yù)留搭接長(zhǎng)度10cm。一序槽護(hù)四壁,二序槽護(hù)兩壁。護(hù)壁支模時(shí)應(yīng)考慮排水,防止混凝土澆筑時(shí)因細(xì)顆粒流失而產(chǎn)生蜂窩。模板拼裝應(yīng)平整,以減少拼縫部位的錯(cuò)臺(tái)和凸棱。護(hù)壁混凝土等級(jí)可采用二級(jí)配C20W4F100,水灰比宜小于0.55,澆筑坍落度為4~8cm,初凝時(shí)間不小于6h,終凝時(shí)間不大于24h,干密度不小于2380kg/m3。為加快施工進(jìn)度,可摻加早強(qiáng)劑。

      5.4 墻體混凝土澆筑

      墻體混凝土等級(jí)采用C10W6F100,水灰比宜小于0.65,坍落度18~22cm,初凝時(shí)間和終凝時(shí)間同上,干密度不小于2100kg/m3,彈性模量不大于1.75×104N/mm2。

      槽孔混凝土澆筑應(yīng)在地下水位穩(wěn)定后進(jìn)行?;炷翝仓捎盟轮鄙龑?dǎo)管法,導(dǎo)管內(nèi)徑以20~25cm為宜。槽內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時(shí),間距不得大于3.5m。一期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1~1.5m,二期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1m,當(dāng)槽底高差大于25cm時(shí)導(dǎo)管應(yīng)布置在控制范圍的最低處。導(dǎo)管的連接和密封必須可靠,導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15~25cm范圍以內(nèi)。開澆前,導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)置入可浮起的隔離塞球,開澆時(shí)先注入水泥砂漿,隨即澆入足夠的混凝土,擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端。管埋入混凝土的深度不得小于1m,不宜大于6m?;炷撩嫔仙俣炔粦?yīng)小于2m/h。混凝土面應(yīng)均勻上升,各處高差應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)。至少每隔30min測(cè)量一次槽孔內(nèi)混凝土面深度,至少每隔2h測(cè)量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面深度,在開澆和結(jié)尾時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)量次數(shù),并及時(shí)填繪混凝土澆注指示圖,以便校對(duì)澆注方量。槽孔口應(yīng)設(shè)置蓋板,避免混凝土散落槽孔內(nèi)。

      5.5 相鄰槽孔混凝土連接

      一、二序槽孔間混凝土應(yīng)可靠連接。二序槽孔施工時(shí),應(yīng)鑿除一序槽孔側(cè)壁上的土塊、石塊并清理干凈,刷水泥砂漿一層,連接好搭接鋼筋,澆筑護(hù)壁混凝土;待槽孔挖好驗(yàn)收合格后再澆筑槽孔混凝土。

      5.6 新建防滲墻與已建防滲墻的連接

      新建左岸防滲墻與已建鋪蓋防滲墻在平面上呈“┣”形連接,相接處的老混凝土面要清理干凈,刷水泥砂漿一層,再澆筑新混凝土。

      6 結(jié)語(yǔ)

      (1)南河橡膠壩左岸防滲墻三、四壩之間墻段的施工,由于采用沖擊鉆對(duì)周邊居民干擾較大,要求一、二壩墻段施工時(shí)改變施工方法。

      (2)對(duì)于埋深較淺的砂礫石土層人工槽孔支護(hù)法是一種經(jīng)濟(jì)而又合理的選擇。

      (3)為保證槽壁的穩(wěn)定施工中應(yīng)遵循短進(jìn)尺、快護(hù)砌的原則。

      [1]SL 174—96,水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].

      [2]SL 55—2005,中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

      [3]DL—T 5144—2001,水工混凝土施工規(guī)范[S].

      [4]白永年.中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2001.

      [5]陸吾華.橡膠壩設(shè)計(jì)與管理[M].中國(guó)水利水電出版社,2005.

      [6]鐘永明.防滲墻人工施工技術(shù)[R].四川水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院勘察分院,2008.

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