金沙江苏洼龙水电站大坝围堰防渗墙施工准备方案论文_秦杰

中国葛洲坝集团基础工程有限公司 湖北宜昌 443002

摘要:苏洼龙水电站位于金沙江上游,其大坝围堰防渗墙工程墙体深度大、地质条件复杂、施工难度大、工期紧、强度高、设备布置十分密集,防渗墙下伏基岩为坚硬的印支期黑云斜长花岗岩。提前做好施工策划,抓住施工难点,确定合理的施工对策及施工方案,尽早完成施工准备工作,是保证大坝围堰防渗墙工程按期按质完成的重要前提。

关键词:苏洼龙;围堰;防渗墙;施工准备;方案

一、工程简介

苏洼龙水电站位于金沙江上游河段四川巴塘县和西藏芒康县的界河上,为金沙江上游水电规划13个梯级电站的第10级,坝顶高程2480m,最大坝高112m,库容6.38亿m³,设置4台水轮发电机组,总装机容量1200MW。

苏洼龙水电站大坝上、下游围堰防渗采用复合土工膜+塑性混凝土防渗墙+岸坡帷幕灌浆的防渗方案。上游围堰防渗墙轴线长度378.28m,混凝土防渗墙最大深度87m,厚度1.0m,工程量19600㎡;下游围堰防渗墙轴线长度361.41m,混凝土防渗墙最大深度45.0m,厚度0.8m,工程量13260㎡。工程截流日期定为11月中旬,防渗墙工程要求次年3月15日前完成,有效施工期3.5月。

二、工程地质

(1)地形地貌

苏洼龙水电站坝址位于金沙江干流河道上,两岸山体雄厚、地形较陡,大部分基岩裸露,岸坡植被不发育。坝址两岸断续发育漫滩、Ⅰ、Ⅱ级堆积阶地,漫滩主要分布于坝址区河谷右岸,地面高程2386~2392.7m,高出江水位1.0~7.7m,主要由冲洪积漂卵石和砂卵砾石组成;Ⅰ级堆积阶地主要分布于坝址上游左岸及下游两岸,阶面宽约为50~150m,分布高程为2396~2420m,主要由低液限粘土、碎石土和砂卵砾石组成,现大部分为耕地;Ⅱ级堆积阶地主要分布上游左岸及下游两岸,阶面宽一般为30~100m,坝址左岸下游较宽,宽约为200~350m,分布高程为2412~2492m,主要由粉土、碎石土和砂卵砾石等组成。

(2)地层岩性

苏洼龙水电站坝址区两岸大部分基岩裸露;河床部位覆盖层深厚,主要由第四系冲洪积、堰塞湖积和冰积层组成。坝址区出露岩体主要为印支期黑云斜长花岗岩(γβ51-c),系侵入岩体,与围岩呈断层接触或裂隙接触。工程地质分层及特征见下表:

三、施工难点及对策

(1)施工难点

1.工程量大,工期紧,强度高。

本工程上下游围堰防渗墙工程量为32860㎡,有效施工工期3.5个月,平均月强度9389㎡。施工设备投入多,设备密度高,围堰防渗墙施工高峰期投入冲击钻设备达70台,抓斗2台。

围堰防渗墙自上而下依次穿越围堰填筑水下抛填体、河床深厚覆盖层并进入坚硬弱风化基岩,最大墙体深度达到87m。根据工程地质参考资料显示,地质条件复杂,对防渗墙成槽施工极为不利,极易出现钻进困难、漏浆、塌孔、孔型不规则等情况,因此,钻孔穿越深厚覆盖层成槽,是上游围堰防渗墙施工中的最大难点。

2.基岩硬度大,嵌岩要求高。

防渗墙下伏基岩为坚硬的印支期黑云斜长花岗岩(γβ51-c),且岸坡在高程2500m以下基本对称,坡度为30°~40°,上游围堰防渗墙要求嵌岩1m,如何保证防渗墙墙体岸坡防渗墙嵌岩及嵌岩深度也是本项目的一大难点。

(2)施工对策

①、在河床截流、防渗墙施工平台填筑、围堰填筑的施工过程中,严格控制防渗墙轴线上的回填料的粒径、严禁超径块体进入防渗墙轴线,以利于防渗墙造孔成槽施工。

②、加强先导孔施工与补充地质勘探,并利用先导孔进行基岩提前预爆破,现场布置专用备料场,备足堵漏与防塌材料、做好应急预案。

③、选取适宜的施工设备,合理地组织各种设备、人员和资源的配置,并在施工过程中根据现场实际情况不断优化,使得防渗墙施工先进、高效、经济,确保防渗墙施工按节点工期完成。

④、按照施工进度计划、对施工设备性能及生产能力要求,配置性能先进的大型抓斗1台和CZ-6A、CZ-9型系列重型冲击钻机,确保在成槽施工中最大化高效抓挖和复杂地层中防渗墙钻劈法施工的顺利成槽。

⑤、在成槽施工中遇漂石、孤石体、陡坡等时,进行必要的爆破裂解技术,按程序选择定向孔内钻孔爆破或孔内聚能爆破,爆破方案、爆破设计、安全措施报送监理人批准后实施。

⑥、采用优质膨润土粉,配制性能稳定、地层针对性强、有利于槽体稳定和清孔换浆的各类适宜泥浆,确保深厚防渗墙的顺利施工。

⑦、采用液压拔管机,拔管采用“慢速限压拔管法”,该工法已在西藏旁多水电站、新疆石门水库、乌东德围堰防渗墙等多个工程的超深厚覆盖层防渗墙中成功应用。

⑧、为保证墙体质量和槽底沉渣不超标,清孔换浆采用气举反循环法;墙体混凝土采用拌和系统统一拌制,水下直升导管法混凝土浇注过程中,严格执行施工程序和工艺标准,并接受监理工程师的现场检查和指导。

四、施工准备

(1)主要施工设备

根据本工程特性,造孔成墙设备主要选定国产CZ-9、CZ-6A型冲击钻机和德国进口的利勃海尔HS885大型钢丝绳抓斗。

1.冲击钻机

大坝围堰防渗墙施工的重点和难点在于成槽,选用合理、适宜的成槽设备是防渗墙施工的关键。根据本工程地质及工程特征条件,对几种防渗墙成槽设备进行比较后,选择使用CZ-6、CZ-6A、CZ-9型冲击钻机成槽,且河床孔深大于75m的深槽部分全部采用CZ-9型冲击钻机成槽。该钻机在漂、卵、砾石层和岩石层中进行钻孔成槽施工,具有较高的破岩效果。

2.利勃海尔HS885钢丝绳抓斗

在地层条件较好的部位,采用“两钻一抓”,可以提高工效,加快施工速度。

(2)临建设施布置

防渗墙施工平台要求宽、平,沿轴线上下15m范围均为施工作业平台,一侧为钻机平台,一侧为倒浆平台及交通通道。具体布置如下:

1.施工道路

防渗墙施工道路,采用现有的右岸沿江道路。

2.膨润土制浆、供浆系统

上游围堰防渗墙施工的制供浆系统布置在右端头导流洞进口左侧防渗平台的上游。泥浆制供浆系统由制浆站、贮浆池、输送泵和管道组成。制浆车间采用钢管支撑、蓝色彩钢板搭设而成,泥浆池采用现有平台下挖2.0m、四周及底板采用C15混凝土现浇成池,混凝土厚度为:周边为15cm,底板为10cm。池中隔墙采用厚20cm浆砌石结构或24cm砖砌结构。

制成的泥浆采用2台3PNL型泥浆泵泵送,供浆管道用φ100mm钢管,沿混凝土防渗墙施工平台钻机后部全程敷设,每20m设置一道出浆闸阀。制浆站内各设置1台6 m3空压机供风以搅拌浆池内的泥浆。

3.泥浆回收、净化系统

排水排污系统在上游沿浇筑道路外侧每隔50m设置一座容积50m3的沉淀及回收池,沉淀池与排浆沟采用宽50cm的明沟相连,过沟采用钢板铺设,保证机械设备及车辆通行。经沉淀净化后的泥浆通过泥浆泵抽回槽孔内继续使用,沉淀池定期清理,池底沉渣采用1.0m3反铲清挖,装10~15t自卸汽车外运至指定弃渣场。

4.混凝土拌合系统

浇筑防渗墙施工平台、导向槽所需用的混凝土及浇筑防渗墙墙体所需用的塑性混凝土,均由下游围堰下游右岸岸边混凝土拌和楼集中供应。拌合楼采用1座HZS180混凝土拌合站,水平运输设备选用6~9m3砼搅拌运输车。

5.现场照明及其他辅助设施

5.1现场照明

在上游混凝土防渗墙施工现场右端头边坡马道上布置1个灯塔,安装一组高效投光灯进行照明。每台钻机附近再布置一盏草地照明灯,保证夜间施工的照明度。泥浆搅拌站等其他辅助设施均采用草地照明灯照明。

5.2施工用水

上游围堰防渗墙生产性试验施工前期用水采用从金沙江内水泵抽取方式供应,后期从基坑抽水,沿围堰轴线布置DN100水管,并每隔20m设置一个接口。

5.3施工用电

上游右端头布置1台1000KVA的变压器。施工供电从业主主变供电系统接线点接引,沿防渗墙施工轴线架设,其它用电敷设电缆至各施工部位。输电主线路从变压器低压端接线,沿防渗墙施工平台、冲击钻机尾部架空敷设。间隔20m布置安装一个600A的漏电保护器,采用电缆引至钻机配电柜及闸箱。

5.4供风

为保持泥浆池内的泥浆均匀,防止泥浆沉淀,泥浆制浆站泥浆池附近布置1台6m3/min空压机向泥浆池供风,吹搅浆池内的泥浆。围堰防渗墙施工现场布置一台9m3/min空压机作为槽段清孔用风。

(3)施工平台及导向槽施工

1.作业平台修筑

防渗墙施工平台应高出施工期地下水位至少1.5m。

防渗墙范围右侧被边坡和截流道路占压约80m,施工平台为前期施工填筑的开挖弃渣料,填筑平台较为松散,且填料中含较多直径超过60cm、强度高的新鲜开挖大块石,不利于防渗墙施工,拟按照以下方法处理:

①将防渗墙轴线上游5m及下游10m范围内的平台均开挖到高程2393.0m,并将轴线上、下游2m范围内进行深挖约4m后采用块径小于20cm的碎渣料分层碾压回填,填筑高度为2391.2m~2391.5m。

②填筑分层厚度不超过50cm,每层碾压遍数不少于6遍;

③碾压设备选用22t的振动碾;

钻机移动平车架设在底部铺有枕木的4根轨道上,轨道采用24kg/m轻轨铺设,平车移动平台宽度不少于4.5m;倒浆平台宽2.6m,浇筑厚0.20mC15钢筋混凝土;倒浆平台外侧依次设置浆沟、施工临时道路、沉淀池。

2.导墙施工

导向墙是确定防渗墙的位置、墙深、基岩面及混凝土浇筑高程的基准,导向墙控制防渗墙成槽精度,对控制施工质量和安全生产起到重要作用。导向墙施工的重点是选好满足施工要求导向墙型式和进行必要的地基处理,确保导向墙稳度。

导向槽两侧的导墙断面形式设计为两种:槽深小于30m的河床两岸采用柱形,导墙高度1.5m,前、后导墙宽度为0.8m,两墙间距1.1m,导向墙底部和顶部设3根φ25mm纵向钢筋,腰部设4根φ16mm纵向钢筋,箍筋φ10mm按60cm布设。

槽深大于30m的河床深槽区采用梯形,导墙高度2.0m,前、后导墙顶部宽度为0.8m、底部宽度1.5m,两墙间距1.1m,导向墙顶部设3根φ25mm纵向钢筋,腰部设4根φ16mm纵向钢筋,导向墙底部设5根φ25mm纵向钢筋,箍筋φ10mm按60cm布设。在防渗墙轴线放样后,根据轴线桩号进行导向槽开挖,两侧的导墙浇筑C25混凝土。混凝土采用两台8m3混凝土搅拌车运送至施工现场,溜槽入仓,软管振捣器分层振捣密实。

施工平台开挖至设计高程后,人工清理平整,小型打夯机夯实。钻机平台为15cm×15cm×420~450cm枕木和24kg/m钢轨铺设而成;枕木间回填砂砾石。钻机轨道高程与现状地面高程齐平。轨道铺设平行于防渗墙轴线,严格控制铺设质量。

五、结语

防渗墙工程施工准备工作具有设备人员进场数量大费用高、施工平台面积大、现场临建设施多及导墙施工要求高等特点,施工准备工作是否充分关系到防渗墙能否按照计划工期开工。在防渗墙施工准备方案中一定要结合工程实际情况,充分调配和利用已有的资源,使各项准备工作统筹兼顾,同时进行,按期完成,为防渗墙主体工程施工打好坚实基础。

作者简介:秦杰(1988-) 中国葛洲坝集团基础工程有限公司,助理工程师

论文作者:秦杰

论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期

论文发表时间:2018/2/3

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