三峡船闸右侧185m平台防渗墙施工关键技术

资源类型:pdf 资源大小:287.00KB 文档分类:交通运输 上传者:窦银萍

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【作者】 王仁刚  蒋和平  任朗明 

【关键词】永久船闸 防渗墙 关键技术 爆破 质量检查 三峡水利枢纽 

【出版日期】2005-04-20

【摘要】三峡永久船闸右侧高程185m平台混凝土防渗墙主要建造于全、强风化花岗岩体中,是三峡水库与永久船闸之间防渗帷幕的重要组成部分。防渗墙上游与右挡4坝块连接,下游与山体帷幕线搭接,主墙长350m,下游墙段的一部分为明挖浇筑压浆板。块球体、陡坡段嵌岩造孔的钻孔预爆和聚能爆破技术、与坝体接头处理技术、破坏性压水试验、声波测试等质量检测技术是施工过程中的关键技术。详细介绍了上述技术,为类似工程的施工提供了经验。

【刊名】人民长江

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1 工程概况三峡工程永久船闸右侧山体防渗墙是三峡水库与永久船闸之间防渗帷幕的重要组成部分,对于永久船闸的安全运行具有重要意义。该防渗墙位于永久船闸南一闸室右侧高程185m平台上,防渗墙轴线与船闸纵轴线基本平行,主要建造于全、强风化花岗岩体中,强风化带中夹有较多的硬质块球体。防渗墙上游与右挡4坝块连接,下游与山体帷幕线搭接,主墙长350m,下游墙段的一部分为明挖浇筑压浆板。该防渗墙划分为50个槽段,墙顶高程184.5m,墙底进入弱风化岩层顶板以下1m,墙体深度一般为15~25m,最大深度为35.5m,墙体厚度为0.8m。防渗墙设计防渗指标为:墙体混凝土抗渗标号大于S6,要求孔斜率不大于0.4%,其中Ⅰ序槽端孔和接头槽孔的孔斜率小于0.3%。施工工艺采用冲击与反循环冲击钻造孔成槽、泥浆固壁、泥浆下浇筑混凝土成墙。采用钻孔预爆和聚能爆破技术,顺利完成了块球体、陡坡嵌岩段的成槽,保证了成槽的安全。破坏性压水试验、声波测试等质量检测技术的应用,保证了防渗墙的防渗效果能满足设计要求。上述关键技术为类似工程提供了经验。2 钻孔预爆技术有关地质资料和先导孔施工情况表明,该防渗墙施工部位地质情况复杂,覆盖层中块球体和全强风化带中包裹的块球体,最大直径达4m,一般为1.0~2.5m,质地坚硬完整,饱和抗压强度高,形状不规则。成槽施工中易产生突发性的较大偏斜,且纠偏和钻进都很难,设备损耗大,采用常规的冲击钻孔成槽难度大。为了降低施工难度,加快工程进度,施工前对孤石、块球体及弱风化基岩层的上部0.8m进行了钻孔预爆施工。预爆施工采用SGZ-300型岩芯钻机钻孔,钻孔间距为0.8m,孔深为深入基岩0.5~0.8m。预爆孔采用 91~59mm的硬质合金钻头和金刚石钻头钻孔,钻进过程中遇孤石、块球体及进入弱风化层则进行爆破施工。爆破前准确测量爆破位置,爆破采用电雷管和导爆索起爆乳化炸药。考虑到爆破对槽壁、导墙及临近构筑物的影响,与地表距离小于3m不进行爆破施工。对直径小于500mm的块石及块球体爆破,1次投药量不大于0.75kg;直径在500~800mm时,1次投药量0.75~1.05kg;直径在800mm以上时,投药量不大于1.05kg;在弱风化层中,投药量不大于1.20kg。由于是在孔内水下进行爆破,为了保证下入孔内的炸药密封良好,采用了 55mm的PVC管制成药筒,将药筒及导爆索固定于竹竿缓缓下入孔内相应位置。同时,为了加强爆破效果,采用3~5个孔同时起爆的方法。药筒构造如图1所示。图1 药筒构造示意为了减小预爆施工对槽壁和已成槽混凝土墙的影响,在Ⅱ序施工槽段C2槽进行了预先爆破施工,并在爆破时对右挡4坝块进行了监测。1次同时爆破6个孔,单孔最大装药量为1.6kg,6孔共装药9.6kg。监测数据表明,爆破时最大振速为0.69cm s。在排架灌注桩开挖进行爆破时,爆破孔数为48个,最大单孔装药量为10kg。爆破时在槽段上布置了2个观测点进行监测,混凝土墙振动速度最大值为0.67cm s,远小于安全控制标准1.5~12.5cm s。因此,进行钻孔预爆施工对槽壁和已成槽混凝土墙来说是安全的。3 定向聚能爆破技术3.1 块球体爆破施工尽管在造孔施工前对部分地段进行了钻孔预爆施工,但在冲击造孔成槽过程中,在槽孔中及槽孔侧壁仍遇到了一定数量的块球体。钻遇块球体时,较易引起槽孔偏斜,并因其质地坚硬而难以继续冲击钻进。因此,对所遇到的块球体进行了水下定向聚能爆破,即用特制的爆破筒置于块球体表面,使炸药爆炸的能量集中对准块石,爆破筒形式如图2所示,爆破筒外壳为薄白铁皮,每筒装药量不超过2.0kg。图2 定向聚能爆破筒定向聚能爆破时孔内的水有助于减少部分爆破振速,并且聚能爆破的单孔装药量不超过2.0kg,远小于排架灌注桩预先爆破的单孔装药量10kg,而排架灌注桩爆破时混凝土墙振动速度最大值为0.67cm s,因此槽段内块球体聚能爆破产生的振速应小于这个数值,也远小于安全控制标准1.5~12.5cm s,聚能爆破对已浇筑的防渗墙质量影响较小。3.2 陡坡嵌岩施工防渗墙中间槽段基岩陡坎高差达6m,中间槽段基岩陡坡达60°~70°,陡坡岩体呈弱风化状,较坚硬。造孔时钻头沿陡坡打滑,嵌岩和孔斜控制都很困难。在造孔时采用回填大块石垫平,辅以聚能爆破,渐次完成钻孔嵌岩作业。据检测,槽孔嵌岩深度大于1m,孔斜率小于3%,达到了质量要求。4 防渗墙与右挡4坝块接头处理技术由于右挡4坝块混凝土浇筑施工时没有安设止水片,因此右挡4坝块与防渗墙交接处需要进行处理,确保不渗漏。采用在防渗墙上下游挖井进行处理,上游井挖至18.0m,下游井挖至17.2m,井直径1.5m。将右挡4接头处打磨,钢板压贴胶粘塑料止水片;对井中右挡4混凝土壁面进行清理、涂刷无机界面胶后,浇筑常规混凝土到高程185m。5 成墙质量检查在防渗墙成墙质量检查中,采用了多种技术手段进行检验与评价,主要包括钻孔取芯、钻孔分段压水(常规、破坏)、钻孔录像、声波测试、挖井直观检查、注水试验、芯样试验等,从而正确地反映了防渗墙的施工质量。5.1 破坏性压水试验为了更好地了解槽段接头缝夹泥及墙底沉渣对成墙质量的影响,选取部分孔段进行破坏性压水试验。压水结果表明,当槽段接头缝压水压力为0.24MPa时,渗流量均为0;压力为0.3MPa时,渗流量为0.4L min;压力为0.34MPa时,渗流量为0.84L min;压力升至0.7MPa时,渗流量为20L min。从压力与渗流量的关系曲线图分析,可以看出泥皮破坏时的临界压力为0.3MPa左右。墙底破坏性压水试验,选择其中一个墙体检查孔采用逐渐升压的方法进行。当压力小于0.40MPa时,压水流量均为0,当压力上升至0.40MPa时,流量剧增,由0变为29L min。可见在0.40MPa时,墙底与基岩接触面泥皮与砂浆被击穿。从压水检查结果看,虽然接触面和接头缝存在泥皮等质量缺陷,但可以经受一定的水头压力,在临界压力下,其抗渗性能是满足设计要求的。5.2 声波测试成果分析混凝土施工质量检查除钻孔取芯、压水试验、芯样物理力学性能试验等常规检查手段外,还采用了超声波法、孔内录像等无损检测手段。目的是通过检测混凝土中的纵波波速,判断混凝土质量是否满足建筑物设计标准,为补强处理提供依据,并验证钻孔检查结果。理论表明,质量好的混凝土对弹性波有很好的传播性能,纵波在其中的传播速度接近4000m s;当混凝土中夹有泥沙等软弱材料和密实度差时,其波速减少,振幅衰减大,从而可以判断墙体混凝土质量[1]。孔内录像则可以直观地看出孔内质量情况。此次施工对所布设的检查孔均进行了声波和孔内录像检测。通过检测,纵波波速大部分位于3500~4200m s之间,最大值为4444m s,最小值为2800m s,平均值为3622m s。根据声波检测成果可以看出,纵波低速区主要位于槽段底部与孔口段;从孔内录像以及钻孔取芯也可以看出,槽段底部与孔口段砂浆较多,且含有一定的沉渣,属于质量保证率较低区域,这与施工工艺有关,也与开始浇筑混凝土时必须浇筑一定方量的砂浆有关。其次是由于个别段位于槽段中部,而该部位存在掉块等现象。可见,声波测试可以为防渗墙混凝土质量评价提供有效的检测手段,也可以验证钻孔取芯、压水检查情况。各种检测结果均表明,由于采用了合理的施工工艺和先进的技术措施,该防渗墙具有良好的防渗效果,施工质量满足了设计要求。6 结语永久船闸右侧高程185m平台防渗墙通过采用钻孔预爆和定向聚能爆破等特殊技术措施,解决了造孔成槽施工中的难题,加快了工程进度,保证了防渗墙施工质量。通过采用先进的检测手段,正确地反映了混凝土的施工质量,为类似工程提供了很好的借鉴经验。三峡船闸右侧185m平台防渗墙施工关键技术@王仁刚$中国地质大学工程学院!湖北武汉430074 @蒋和平$中国水电八局基础分局!湖南长沙410119 @任朗明$中国水电八局基础分局!湖南长沙410119永久船闸;;防渗墙;;关键技术;;爆破;;质量检查;;三峡水利枢纽三峡永久船闸右侧高程185m平台混凝土防渗墙主要建造于全、强风化花岗岩体中,是三峡水库与永久船闸之间防渗帷幕的重要组成部分。防渗墙上游与右挡4坝块连接,下游与山体帷幕线搭接,主墙长350m,下游墙段的一部分为明挖浇筑压浆板。块球体、陡坡段嵌岩造孔的钻孔预爆和聚能爆破技术、与坝体接头处理技术、破坏性压水试验、声波测试等质量检测技术是施工过程中的关键技术。详细介绍了上述技术,为类似工程的施工提供了经验。[1] 高钟璞等.大坝基础防渗墙.北京:中国电力出版社,2000.

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