深部基础处理水利工程关键技术研究与实践

作者:鲁瑞 刊名:科技与企业 上传者:尹一鸿

【摘要】深部基础是埋深较大,以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础,其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。某水电站深部基础的网格置换加固,五层灌浆平洞及排水平洞工程,以及施工支洞等,各类洞井累计64条,10681.0m。通过开展关键技术研究,优化工序组合,动态调配资源,加强现场管控,较好地把握了工程施工的主动权,实现了优质、安全、高效的施工目标。

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一、工程概况大坝深部基础处理工程的主要施工任务是通过左右岸开挖的施工支洞,对在拱坝肩槽出露的21、8、43辉绿岩脉进行跟踪开挖置换处理,并在混凝土网格置换平洞和斜井构成的空间内对辉绿岩脉进行加密固结灌浆,以改善大坝坝基的受力条件,保障大坝的运行安全,同时完成大坝灌浆及排水平洞的洞挖施工。深部基础处理工程施工项目主要包括三大部分:左右岸辉绿岩脉置换处理工程、大坝(和厂房)灌浆平洞及排水平洞工程、施工支洞等。岩脉置换平洞共7条,施工长度439m,岩脉置换斜井共10条,施工长度248.9m。对高程937.00~1135.00m的22条灌浆陪睡平洞(分布在左右岸五个高层,分坝区和厂区两部分)进行开挖及混凝土土施工,施工长度6584m。为实现岩脉置换处理及灌排平洞开挖,共布置施工支洞或竖井25条,计3410m。各类洞、井累积64条,10681.90m;洞挖累积20.92万m3,混凝土6.08万m3,系统锚杆3万根,加密固结灌浆0.46万t。二、岩脉网格置换、加固工序的优化及合理组合由于岩脉洞井施工部位狭窄,各作业面既是施工部位有时施工通道,材料及设备进出困难,现场交叉作业的矛盾特别突出。同时由于岩脉洞井同一部位施工工序多,工序复杂、施工程序要求严格,开挖支护、岩体质量检查、平洞衬砌、斜井开挖支护、斜井回填混凝土、回填灌浆、固结灌浆、平洞回填混凝土、接触回填灌浆等工序相互交叉、相互影响、相互制约。故合理对岩脉置换施工工序进行优化组合时本标段控制重点之一。(1)优化岩脉平洞开挖与混凝土工序组合。按设计要求,岩脉平洞衬砌混凝土应跟进开挖面,以确保安全。由于岩脉平洞洞室短,动态开挖而不规则,开挖、衬砌作业面根本无法错开。实际施工通过上、下分层开挖,钢支撑加强支护的方式,确保洞室稳定的前提下,将衬砌混凝土施工更改为平洞开挖支护完成后再系统进行混凝土衬砌施工。(2)优化调整岩脉斜井开挖方法。将设计要求的斜井全断面正井法施工,调整斜井顶板从下向上开挖直径约1.5m的出渣斜导井,再从上向下开挖岩脉斜井,人工向下出渣的方法,有效提高了岩脉斜井的开挖进度。(3)优化岩脉平洞混凝土衬砌便捷、分仓与立模。设计安装围岩条件和洞室断面大小分布提出了不同的混凝土衬砌厚度值,由于洞室是沿着岩脉产状追溯开挖的经济断面,洞室成型后呈蛇形曲折状。另外,为确保安全,平洞衬砌后方能进行斜井开挖施工,平洞、斜井交叉部位混凝土需要二次立模衬砌完成。基于以上条件,实际优化调整为:混凝土衬砌以最小厚度满足设计要求为标准,以平洞、斜井交叉断面为控制便捷,将衬砌外轮廓先拉直,并将伸缩缝调至平洞、斜井交叉处;混凝土分仓根据区间长度灵活控制,在底板混凝土浇筑完公成后采用满堂脚手架分布浇筑边顶拱,斜井部位在边墙浇筑时预埋工字钢,待斜井开挖结束后衬砌留置的顶拱段。(4)优化调整斜井支护及衬砌工序。将斜井开挖、支护、衬砌、混凝土回填工序组合,优化调整为开挖支护组合完成后,进行斜井衬砌混凝土和回填混凝土一起完成。在保证安全的前提下优化衬砌工序。(5)优化调整斜井回填混凝土级配。为防止钢筋内层间架空,在保证质量的前提下,优化调整斜井回填混凝土,由三级配常态调整为二级配泵送混凝土。(6)优化灌浆工序组合。按照设计要求,岩脉平洞的灌浆工作应先完成顶拱回填灌浆,再依次完成加密固结灌浆、接触回填灌浆。由于岩脉置换率不高,因而加密固结灌浆的工程量较大,占用工期较长,对下道工序混凝土回填有较大的制约。但洞室顶拱受斜井开挖、回填影响,拖延时间很长。实际优化调整为:现进行平洞底板加密固结灌浆,待斜井完成后,再进行顶拱回填灌浆,最后进行边顶

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