桐子林水电站下游框格式地下连续墙工程施工方法

摘 要：本文主要介绍了桐子林水电站下游框格式地下连续墙工程的施工布置、槽段划分及施工顺序、造孔施工、清孔换浆、钢精笼制作与吊装、混凝土浇筑等施工工艺,为其他类似条件下的框格式地连墙施工提供参考.

关 键 词：桐子林水电站；框格式地下连续墙；施工方法

1工程概况

桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内的雅砻江干流上,是雅砻江干流下游最末一级梯级电站,其上游梯级有在建的锦屏一级、锦屏二级、官地水电站和已建成的二滩水电站.桐子林水电站由河床式发电厂房、泄洪闸及挡水坝等建筑组成,电站总装机为600MW.工程属二等大（2）型工程,永久性主要建筑物按2级建筑物设计,次要建筑物按3级设计.

桐子林水电站枢纽建筑物由重力式挡水坝段、河床式电站厂房坝段、泄洪闸（7孔）坝段等建筑物组成,坝顶总长440.43m,最大坝高69.5m.

2工程地质简介

下游围堰河床段左侧覆盖层较薄,为砂卵砾石层,厚6～9m；右侧覆盖层厚25～36m,上、下两层为砂卵砾石层,中部为隔水的粉砂质粘土层.断层从右岸岸边向下游斜穿河床,断层左侧为条痕状混合岩,右侧为中～薄层状砂页岩夹砂岩.混合岩Ⅳ级岩体、砂页岩Ⅳ级岩体为中等透水岩体（Lu等于10～30）,混合岩Ⅲ级岩体为弱透水岩体（Lu等于1～10）.

下游围堰左接头为基岩,岩性为英云闪长质混合岩,强卸荷水平深度10～25m,为强透水岩体.

3施工范围及施工内容

下游部位框格式地下连续防渗墙施工,主要对8根桩的施工以及此范围内地下连续墙施工,其结构形式为框格式,框格间距沿河向为8.42～9.19m,横河向为9m,其中顺水流方向设置4道,垂直水流方向设置8道,共划分为8根桩12个槽段.墙体、桩孔深度约50m,终孔深度为桩孔击穿覆盖层深入基岩2m,设计桩直径为2.5m,墙段施终孔深度为击穿覆盖层深入基岩1m,设计墙厚为1.2m.墙体材料为钢筋混凝土,混凝土强度等级为C30F50W8,接头采用12mm厚钢板刚性接头形式.设计工程量约为：桩造孔425m,连续墙成槽5670m2,钢筋笼加工制安900t,钢板接头制安220t.

4施工布置

4.1施工道路布置

主要结合土建施工道路,至防渗墙施工工作面.

4.2施工风、水、电供应

4.2.1施工供风

采用2台型号4V-30120移动式电动空压机,为下游框格式地下连续墙施工提供用风.

4.2.2施工用电

下游右岸端头部位布置1台400KVA变压器,供下游框格式防渗墙施工用电.施工时具体布置位置根据现场实际情况调整,架设400V动力线至施工作业面,供电主线采用240mm2铝芯塑料线.

在施工作业区、施工道路、临时设施等部位安装专用大面积斜照灯.

4.2.3施工用水

在围堰中间部靠基坑内侧布置1座水泵站,分别安装3台IS100-160-80型抽水泵,直接从雅砻江中取水,供水主管采用108mm焊接钢管.

4.3生产临建设施

4.3.1制供浆系统

围堰靠右部端头部位布置一座浆池,浆池总容量约400m3,为下游框格式地连防渗墙施工提供用浆.制浆站采用N泵制膨润土浆,由Φ108供浆主管统一送至各施工机组使用.

沉碴池内采用N型泥浆泵或砂石泵与Φ108供浆管道输送泥浆,或接软管直接到槽口.输送方向用闸阀控制,采用并、串联方式互补及加、减送浆量.

4.3.2施工排污

框格式地连墙,根据现场情况,桩施工时,利用其附近未施工的桩孔护筒作为施工桩的沉淀池,经沉淀后合格的浆液抽回桩孔,不合格的浆液排放至指定位置,钻渣使用挖机清理出池,采用自卸汽车运至指定地点堆放.槽段施工拟利用未施工部分的导向槽作为沉渣池,作为施工废水、废渣初清用,初清后的合格浆液返回槽孔使用,不合格浆液排至指定位置,初清的钻渣采用自卸汽车运至指定地点堆放.

4.3.3钢筋笼、接头钢板及预埋管焊接加工组装场地

框格式地连墙所有钢筋制安加工均在现场进行,下游围堰在右岸端头部位,防渗墙轴线与下游框格式地连墙之间,布置一个面积约为1500m2的场地,作为框格式地连墙钢筋堆放、组装场及下游围堰防渗墙帷幕灌浆预埋管堆放、组装场.

4.3.4输浆管路

框格式地连墙施工从制浆站主向布置一条Φ108mm输浆管至工作面,再利用软管接至施工桩口、槽口.

4.3.5混凝土拌合系统

直接利用用于主体工程的拌合系统为施工拌制混凝土.

4.3.6护筒施工

护筒是桩施工中对桩口保护的重要组成部分,为满足桩施工要求,结合前期我部桩孔施工经验,本期工程护筒采用钢结构形式.钢护筒采用12mm铁皮卷焊形成,设计内径R等于140cm.

4.3.7施工平台施工

下游框格式地连墙施工平台高程统一在992m上面修筑施工平台.河床段孔口平台应设置在高于槽孔施工期最高洪水位1.5m以上.如图

导墙修建必须满足如下要求：

①导墙应平行于防渗墙中心线,其允许偏差为±1.5cm；

②导墙顶面高程允许偏差为±2cm；

③导墙和施工平台均采用C20常态混凝土,采用混凝土搅拌运输车进行运输,架设溜槽或直接入仓的方式进行浇筑.其中钻机施工平台要求平整,待混凝土达到一定强度后,用手风钻钻孔安装地锚,铺设钻机轨道.

5框格式地连墙施工

5.1槽段划分及施工顺序

根据框格式地连墙布置形式,沿河道方向为4道墙,横河道方向为2道墙,故本次框格式地下连续墙共划分为8个桩,12个槽段.施工工序分两步进行,首先进行桩孔施工,再进行槽段施工.其具体布置当相邻的两个桩孔施工完毕时即进行该桩孔部位相连的槽段导向槽施工,如此循环进行直至完工.5.2先导孔布置及施工

框格式地连墙先导孔分别布置在8根桩孔上,采用冲击式钻机钻进至设计基岩高程,换XY-2B地质钻机进行钻孔取芯以确定基岩面高程.

5.3造孔施工

框格式地下连续墙造孔施工采用先桩后槽的施工方式,即首先施工桩,然后进行槽段的施工,槽段的施工采用钻抓法进行.

5.3.1桩造孔施工

桩造孔采用30型手把式击钻机钻造成孔,钻孔出渣方式采用泥浆正循环出渣.设计桩径为250cm,钻孔深度须满足设计要求的伸入基岩2.0m.其钻孔要求如下：

①立好钻架并调整和安设好起吊系统,桩位中心与锤头中心对正,将钻头吊起,缓慢放进护筒内,即可进行钻孔施工.

②钻孔过程中需经常测量孔斜,使孔斜满足规范、设计要求,如果孔斜超出要求须及时进行纠偏.

5.3.2槽段造孔施工

当临建设施完成后,由工程技术人员按照槽段划分图纸进行槽段划分布孔.槽段划分布孔完成后,槽孔施工设备就位,对槽孔进行施工.结合当前地质情况,槽段施工拟采用钻抓法施工,其具体施工方式为采用CZ-8冲击钻机先施工主孔即奇数孔,GB-30液压抓斗抓取副孔,即偶数孔.底部采用ZZ-8D型冲击钻机破碎嵌岩平底,钻孔深度须满足设计要求的伸入基岩1.0m.

槽段施工顺序为先施工横河向槽段,再施工顺河向槽段；先施工一期槽,再施工二期槽；在槽孔内,先施工主孔,再施工副孔,最后采用冲击钻机破碎基岩成槽.在成槽过程中,严格控制钻头及抓斗的垂直度及平面位置,保证孔斜.仔细观察抓斗监测系统,X、Y轴任一方向偏差超过允许值时,立即进行纠偏.机械操作要平稳,并及时补充泥浆,保证导墙中泥浆液面稳定.

5.4清孔换浆

5.4.1桩造孔

采用正循环法.其主要施工工艺为：桩孔钻进至设计孔深后,采用4PN泥浆泵向孔底注入新制泥浆,将孔内沉碴及含砂量较高的泥浆置换出桩孔.清孔完成后,孔内泥浆各项指标应满足设计要求.

5.4.2槽段

清孔换浆采用气举反循环的方法.一个单孔清孔完毕后,移动钻机逐孔进行清孔.如果单元槽段内各孔孔深不同时,清孔次序为先浅后深.

5.5钢筋笼和接头板制作

（1）钢筋笼加工符合设计图纸和施工规范要求,钢筋笼加工按以下顺序：先铺设横筋,再铺设纵向筋,并焊接牢固,焊接底层保护垫块,然后焊接中间桁架,再焊接上层纵向筋中间联结筋和面层横向筋,然后焊接锁边筋、吊筋,最后焊接预埋件（同时焊接中间预埋件定位水平筋）及保护垫块.

（2）钢筋笼制作过程中,预埋件、测量元件位置要准确,并留出导管位置（对影响导管下放的预埋筋、接驳器等适当挪动位置）,钢筋保护层定位块用4mm厚钢板,作成“”状,焊于水平筋上,起吊点满焊加强.竖筋接长采用直螺纹套筒连接.

（3）接对板采用火焰切割后用角磨机打磨.切割及坡口在具有足够刚度的切割平台上进行,为确保切割精度,切割平台平面度一般不超过2mm.钢板气割前清除切割边缘50mm范围内的锈斑、油污等杂物,气割后清除熔渣和飞溅物等.

（4）为控制焊接变形,在加工现场采用胎模单片拼装成一体,并在胎模上焊接完成.钢结构焊接采用CO2保护焊焊接.接头钢板按连续墙槽段深度确定其长度后在现场组装场地接长,与钢筋笼同步组装后编号存放备用.钢筋笼接头焊接的型式和允许偏差按DL/T5144-2001有关规定执行.

5.6钢筋笼吊装

根据钢筋笼材质要求,结合我部施工的地下连续墙工程实际情况,根据钢筋笼尺寸及重量,采用150t履带吊作为主吊,履带吊的最大起拔高度不小于50m.40t汽车吊做副吊,直立后由150t吊车吊入槽内.在入槽过程中,缓缓放入,不得高起猛落,强行放入,并在导墙上严格控制下放位置,确保预埋件位置准确.

起吊方法见如图

钢筋笼入槽后的定位最大允许偏差符合下列规定：定位标高误差为≤50mm；沿墙轴线方向为≤75mm.

5.7接头孔保护施工

接头保护采用“投袋法”施工工艺.

“投袋法”主要采用向接头孔内填筑黏土袋,即在钢筋笼下设前预先准备足够的蛇皮袋,每袋装入的黏土为蛇皮袋容积的2/3左右,并对蛇皮袋进行封口.钢筋笼下设完成后,采用人工投袋的方式同时向两侧接头孔内填筑黏土袋,在填筑黏土袋时要及时测量黏土袋的高程,使两侧的黏土袋上升速度基本相同,以防止黏土袋将钢筋笼挤偏或移位.黏土袋的填筑高程一般比混凝土顶面高5～7m,直至填筑到孔口,防止混凝土将粘土袋浮起.向接头孔内投放的黏土需有较好的变形能力.投放所用黏土采用抓斗在槽孔抓取的粉质黏土即可.

5.8混凝土浇筑

5.8.2混凝土性能要求

二期围堰防渗墙墙体材料为C25W10F100混凝土,

5.8.3浇筑导管下设控制

（1）槽孔清孔验收合格后下设混凝土浇筑导管,导管为丝扣连接,管径Ф250mm.

（2）混凝土浇筑导管下设应满足：

①导管埋入混凝土的深度应不得小于1.0m,不宜大于6.0m.

②根据槽段长短的不同,可设置数根浇筑导管,呈对称布置,间距不宜大于5.0m,以保证混凝土流动时能均匀上升.槽端的导管距孔端或接头管的距离宜为1.0～1.5m.当槽底高差大于0.25m时,导管应布置在其控制范围的最低处.导管底口距槽底距离应控制在15～25cm.

③导管连接和密封必须稳妥,接头处螺丝扣良好,便于拆装,防止因该处进浆而污染混凝土,浇筑应预先进行管压试验,以保证浇筑过程的可靠性.

④导管下设前,应事先在地面进行导管组合,使每根不同位置的导管能够适应其所处位置的孔深情况.导管组合完毕后,认真作好记录,以便指导下设和拆除.

5.8.4混凝土浇筑

采用“直升导管法”进行水下浇筑混凝土.采用8m3混凝土搅拌运输车送到槽口分料斗,进导管入槽孔进行浇筑施工.

浇筑混凝土前,必须先备好大于首灌方量的混凝土,在导管内放入隔离球,一次性将备好的混凝土浇入槽内,使导管底口被混凝土一次封闭,避免混浆.

在浇筑过程中,控制各导管均匀下料,并根据混凝土上升速度起拔导管,导管埋入混凝土的深度最小不得小于1.0m.混凝土上升速度应不小于2.0m/h的要求.

6结束语

桐子林水电站框格式地连墙在我国水电施工中比较少见,通过我部通过在实际施工中不断摸索和总结,通过合理的施工方法,顺利的完成了本项工程施工,可以为其他类似条件下的框格式地连墙施工提供参考.

作者简介：

汤俊（1983年11月01日）男,四川成都人,助理工程师.中国水电七局成都水电建设工程有限公司从事水利水电施工管理工作.

罗海（1985年06月09日）男,四川遂宁人,助理工程师.中国水电七局成都水电建设工程有限公司从事水利水电施工管理工作.