一种水库除险加固大坝防渗墙施工方法

摘要

本发明公开了一种水库除险加固大坝防渗墙施工方法，包括步骤1，在枯水期，通过溢洪道泄洪降低水库水位；步骤2，开挖降低坝顶高程，并利用开挖的土料在大坝背水侧加培构筑施工平台；步骤3，根据防渗墙的设计轴线，进行测量放线，采用抓斗设备进行导向墙沟槽开挖，之后施工导向墙。本发明巧妙利用水库枯水期水位较低，大坝受水的侧压力较小，并通过采用开挖降低坝顶高程产生的土料，就地构筑施工平台，与传统坝顶单侧土体加培相比，施工效率高，并且加剖大坝坝体横断面，有效降低了防渗墙施工期间大坝坝体的因结构扰动而出现的安全风险。

说明书

技术领域

本发明涉及防渗墙施工技术领域，具体涉及一种水库除险加固大坝防渗墙施工方法。

背景技术

目前我国大型水库挡水建筑物普遍为粘土心墙坝。除险加固过程中，为解决大坝渗漏问题，常用的手段是在坝体中心部位增设混凝土防渗墙，同时在坝基处进行帷幕灌浆。

坝体混凝土防渗墙加固常用方法是通过外运土料在现状坝体背水面加培，构筑施工平台后采用两钻一抓法进行混凝土防渗墙施工。该种方法，一方面需从其他地方运土料，施工完成后，还需将加培土料清理外运，大大增加施工成本。临时加培土料后，增加了坝体背水面的受力，加大了坝体开裂风险。另外防渗墙埋于坝体内，施工难度较大，不便于质量控制。

发明内容

本发明的目的是解决上述的不足，提供一种施工效率高、有效降低防渗墙施工期间坝体的结构扰动的安全风险的水库除险加固大坝防渗墙施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种水库除险加固大坝防渗墙施工方法，包括如下步骤：

步骤1，在枯水期，通过溢洪道泄洪降低水库水位；

步骤2，开挖降低坝顶高程，并利用开挖的土料在大坝背水侧加培构筑施工平台；

步骤3，根据防渗墙的设计轴线，进行测量放线，采用抓斗设备进行导向墙沟槽开挖，之后施工导向墙；

步骤4，采用与防渗墙墙宽匹配的钻机钻槽孔，槽孔距与成槽抓斗宽度匹配；

步骤5，在钻槽孔后，采用成槽抓斗抓取两槽孔之间的土体，构成防渗墙施工槽；

步骤6，在防渗墙施工槽成槽后，在槽内浇筑水下混凝土，形成防渗墙。

进一步的，在所述步骤1中，水库水位降低到水库所有溢洪道中最低堰顶高程。

进一步的，在所述步骤2中，将坝顶开挖降低3-3.5m，开挖的土料填筑在大坝背水侧，确保防渗墙背水侧施工平台宽度不小于9m。

进一步的，施工平台背水侧坡比按现有大坝坡度设置，当防渗墙施工完成后按设计断面完成大坝施工。

进一步的，在所述步骤3中，所述导向墙采用现浇钢筋混凝土梯形结构。

进一步的，所述步骤4中记载的槽孔包括一期槽孔和二期槽孔，具体施工方法采用两钻一抓法，工艺流程包括划分一期槽孔和二期槽孔；一期槽孔施工；在一期槽孔下设接头管；二期槽孔施工；在二期槽孔下设接头管。

进一步的，在所述步骤6中，浇筑水下混凝土之前采用特制泥浆进行护壁。

进一步的，所述特制泥浆采用塑性指数大于17的黏土，土水重量比为1:2.5-1:3.0。

进一步的，在所述步骤6中，采用导管法浇筑水下混凝土，确保在规定时间内灌注完毕，混凝土灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。

进一步的，在所述步骤6之后，对防渗墙进行质量检查，包括对防渗墙工序质量检查和墙体质量检查。

对比现有技术，本发明具有如下的有益效果：本发明巧妙利用水库枯水期水位较低，大坝受水的侧压力较小，并通过采用开挖降低坝顶高程产生的土料，就地构筑施工平台，与传统坝顶单侧土体加培相比，施工效率高，并且加剖大坝坝体横断面，有效降低了防渗墙施工期间大坝坝体的因结构扰动而出现的安全风险；

本发明施工工艺无需额外寻找土料场填土，减少弃土量的同时提高了施工效率，有利于保护生态环境和节约自然资源，对提升工程施工技术、经验积累、科技进步和社会发展起推动促进作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的流程示意图。

图2为本发明一实施例的施工示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明水库除险加固大坝防渗墙施工方法，包括如下步骤：

步骤1，在枯水期，通过溢洪道泄洪降低水库水位；

步骤2，开挖降低坝顶高程，并利用开挖的土料在大坝背水侧加培构筑施工平台；

步骤3，根据防渗墙的设计轴线，进行测量放线，采用抓斗设备进行导向墙沟槽开挖，之后施工导向墙；

步骤4，采用与防渗墙墙宽匹配的钻机钻槽孔，槽孔距与成槽抓斗宽度匹配；

步骤5，在钻槽孔后，采用成槽抓斗抓取两槽孔之间的土体，构成防渗墙施工槽；

步骤6，在防渗墙施工槽成槽后，在槽内浇筑水下混凝土，形成防渗墙。

在一实施例中，在所述步骤1中，水库水位降低到水库所有溢洪道中最低堰顶高程。

在一实施例中，在所述步骤2中，将坝顶开挖降低3-3.5m，开挖的土料填筑在大坝背水侧，确保防渗墙背水侧施工平台宽度不小于9m。

在一实施例中，施工平台背水侧坡比按现有大坝坡度设置，当防渗墙施工完成后按设计断面完成大坝施工。

优选的，所述施工平台要求如下：

(1)施工平台应坚固、平整，满足施工作业设备要求；

(2)施工平台的标高与防渗墙墙顶高程一致；

(3)施工平台由钻机工作平台、倒浆平台、排浆沟和施工道路组成，平台高程要低于导向墙墙顶高程0.1m左右，同时各平台布置要紧凑，利于施工；

(4)钻机轨道需平行于防渗墙中心线，地基不得产生过大或不均匀沉陷，轨枕间充填石渣。

在一实施例中，在所述步骤3中，所述导向墙采用现浇钢筋混凝土梯形结构。

优选的，所述导向墙的要求如下：

(1)导向墙的墙高100cm，墙顶宽30cm，墙底宽50cm，槽宽90cm，导向墙平行于防渗墙中心线，偏差为±1cm；

(2)导向墙采用现浇钢筋混凝土钩住，导向墙施工后，应做好相应的内支撑；

(3)导向墙后回填粘土，并夯填密实，以免被槽内泥浆冲刷掏空；

(4)施工过程中，需对导向墙的沉降、位移进行观测，发现异常情况，需及时上报设计和监理单位，由设计或监理单位提出处理意见。

在一实施例中，所述步骤4中记载的槽孔包括一期槽孔和二期槽孔，具体施工方法采用两钻一抓法，工艺流程包括划分一期槽孔和二期槽孔；一期槽孔施工；在一期槽孔下设接头管；二期槽孔施工；在二期槽孔下设接头管。

优选的，槽孔施工方法采用两钻一抓法，首先将防渗墙划分为若干个槽孔，各槽孔分一、二期施工，一期槽孔长度为6-10cm，二期槽孔长度为5-8cm，要求如下：

(1)槽孔施工时遇孤石或硬岩，可采用重凿冲砸处理；

(2)槽孔施工质量控制：槽壁应平整垂直，不应有梅花孔、小墙等；孔位允许偏差不大于3cm；槽孔深度(包括入岩深度)应满足设计要求；成槽施工时孔斜率不应大于4‰，遇含孤石地层及基岩陡坡等特殊情况，应控制在6‰以内；

(3)防渗墙墙底建基面为强风化岩石1m或5lu相对不透水层，基岩面的确定方法：

1)依照防渗墙中心线地质剖面图，当孔深接近预计基岩面时，即应开始取样，然后根据岩样的性质确定基岩面；

2)对照邻孔基岩面高程，并参考钻进情况确定基岩面；

3)当上述方法难以确定基岩面，或对基岩面产生怀疑时，应采用岩芯钻机取岩样，加以确定和验证；

4)基岩岩样是槽孔嵌入基岩的主要依据，必须真实可靠，并按顺序、深度、位置编号，填好标签，装箱，妥善保管；

(4)槽孔建造结束后，应进行终孔质量检验，经检查合格，方可清孔换浆。

在一实施例中，在所述步骤6中，浇筑水下混凝土之前采用特制泥浆进行护壁。

在一实施例中，所述特制泥浆中使用的土为塑性指数大于17的黏土，土水重量比为1:2.5-1:3.0。

在一实施例中，在所述步骤6中，采用导管法浇筑水下混凝土，灌注水下混凝土时，确保在规定时间内灌注完毕，混凝土灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。

优选的，灌注水下混凝土一般采用钢制导管回顶法施工，导管内径为200～250mm，视桩径大小而定，壁厚不小于3mm；直径制作偏差不应超过2mm，导管接口之间采用丝扣或法兰连接，连接时必须加垫密封圈，确保导管口密封性；导管安放前应计算孔深和导管的总长度，第一节导管长度一般为4～6m，标准节一般为2～3m，在上部放置2～3根0.5～1.0m的短节，用于调节导管的总长度；导管安放时应保证导管在孔中的位置居中，防止碰撞钢筋骨架。

优选的，所述防渗墙的要求如下：

(1)混凝土浇筑前，必须拟定浇筑方案，主要包括下列内容：

1)绘制槽孔纵剖面图；

2)计划浇筑方量、供应强度、浇筑高程；

3)导管等浇筑机具及埋设件的布置与组合；

4)浇筑方法、开浇顺序、主要技术措施；

5)混凝土配合比、原材料品种及用量；

6)拟定的浇筑方案报监理工程师备案；

(2)混凝土的实际拌和及运输能力，应不小于平均计划浇筑强度的1.5倍，并大于最大计划浇筑强度；

(3)运至槽口的混凝土应具有良好的施工性能；混凝土浇筑应连续进行，若因故中断，中断时间不宜超过40min；

(4)导管的连接和密封必须可靠，管节接头宜采用快速连接方式；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0.3～1.0m的短管；开浇前，导管底口距槽底应控制在15～25cm范围内；

(5)开浇前，导管内应放入可浮起的隔离塞球或其它适宜的隔离物；开浇时先注入少量的水泥砂浆，随即注入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端；

(6)混凝土浇筑过程中应遵守下列规定：

1)槽孔口应设置盖板，避免混凝土由导管外撒落槽孔内；

2)不符合质量要求的混凝土严禁浇入槽孔内；

3)应防止混凝土将空气压入导管内；

(7)混凝土终浇高程高于设计规定的墙顶高程50cm；

(8)防渗墙墙体应均匀完整，不应有混浆、夹泥、断墙、孔洞等。

一期槽孔墙体材料浇筑前于槽孔两端下设接头管，接头管直径等于或略小于设计墙厚，下置深度与槽孔深度一致；墙体材料浇筑过程中，适时活动接头管，根据混凝土初凝时间、浇筑速度、气温及浇筑导管底部的混凝土龄期等参数确定拔管时间，起拔接头管可用吊车或专用拔管机，接头管拔出所形成的圆孔，即成为二期槽孔的导孔；这种连接方式，可在墙体之间形成半园形的套接，渗径也相应加大。

在一实施例中，在所述步骤6之后，对防渗墙进行质量检查，包括对防渗墙工序质量检查和墙体质量检查。

优选的，所述工序质量检查包括终孔、清孔、接头管(板)吊放、混凝土拌制与浇筑、预埋件及观测仪器安装埋设等检查；各工序检查合格后，签发工序质量检查合格证，上道工序未经检查合格，不得进行下道工序。

优选的，所述墙体质量检查包括：

(1)试验成型试件检查：

1)混凝土成型试件应在槽孔口现场取样。

2)混凝土成型试件主要检查其抗压强度、抗渗性能、抗冻性能。

3)抗压强度试件每个墙段至少成型1组；抗渗、抗冻性能试件每8～10个墙段成型1组。

(2)现场检查：

1)现场检查主要检查墙体的完整性、均匀性以及墙段连接密闭情况和墙体厚度，检查内容为墙体物理力学性能指标、墙段接缝和可能存在的缺陷。

2)墙身质量检查在成墙后28d进行。

3)检查的方法包括开挖检查、钻孔取芯及注水试验。

如图2所示，图中a为降低坝顶高程开挖区域，b为利用开挖的土料加培的区域，在使用时，通过对a处进行开挖，之后填筑到b处，坝顶高程降低的同时能够加宽防渗墙施工平台的宽度，确保作业平台宽度不低于9m；在防渗墙施工完成后，按照设计要求，将b处填筑的土料回填到a处。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。