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水利工程論文-地下防滲墻在貴州土壩除險加固工程上的應(yīng)用摘要:貴州是全國唯一無平原支撐的省份,開門見山,山高水低,年平均降水量1191毫米,水資源豐富,利用率較低。解放后,為從根本上改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的現(xiàn)狀,黨和政府領(lǐng)導(dǎo)人民大力興修水利。五、六十年代共修建?。ㄒ唬┬鸵陨纤畮?00多座,其中土壩占有相當(dāng)大的比例。幾十年來,為我省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了豐富的水資源。關(guān)鍵詞:地下防滲墻土壩除險加固貴州是全國唯一無平原支撐的省份,開門見山,山高水低,年平均降水量1191毫米,水資源豐富,利用率較低。解放后,為從根本上改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的現(xiàn)狀,黨和政府領(lǐng)導(dǎo)人民大力興修水利。五、六十年代共修建?。ㄒ唬┬鸵陨纤畮?00多座,其中土壩占有相當(dāng)大的比例。幾十年來,為我省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了豐富的水資源。五、六十年代,我省土壩建造時受到自然條件和當(dāng)時施工技術(shù)條件的限制,不可避免的留下諸多薄弱環(huán)節(jié)。隨著時間的推移,土壩設(shè)計運行壽命的接近,多數(shù)土壩出現(xiàn)不同程度的險情,土壩除險加固工程日趨繁重,其中壩體及壩基滲漏,是眾多土壩成為病險水庫的主要原因之一。進入九十年代,省內(nèi)土壩除險加固采用帷幕灌漿、劈裂灌漿等方法處理,收到一定效果,但由于情況復(fù)雜,部份工程滲漏問題沒有得到徹底解決,同時土壩灌漿,在壩體內(nèi)形成的有效防滲體厚度較薄,耐久性差,易擊穿。地下砼防滲墻作為防滲處理的一種行之有效的截流防滲建筑,其墻體強度高,性能非常穩(wěn)定,使用年限長,同時塑性混凝土防滲墻在運行過程中允許一定的變形,逐漸被工程界所重視。地下防滲墻在我國開始于1958年,進入九十年代,經(jīng)過眾多的工程實踐,其施工工藝、墻體材料、檢測方法、機械設(shè)備等已非常成熟,在土壩除險加固中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,截至2002年底,我國建造的各類防滲墻已超過150座,成墻技術(shù)和成墻規(guī)模均居于世界前列。貴州特有的地層喀斯特地層,對地下防滲墻在貴州土壩除險加固中的應(yīng)用提出了新的要求。為滿足壩體及壩基的整體截流防滲效果,在進行防滲墻的設(shè)計時,不但要考慮壩體自身的各種因素,還要充分考慮壩基巖層的透水性。貴州的地層以碳酸鹽類巖層為主、碎屑巖地層其次、火成巖地層僅在西部有少量出露,其中碳酸鹽類巖層為透水性巖層;碎隙巖和火成巖地層多為不透水性巖層。在覆蓋層厚度不大的情況下,壩基基巖為不透水性巖層時,可采用接地式防滲墻直接嵌入強風(fēng)化巖層達到防滲效果;而對于透水性基巖,防滲墻嵌入基巖后,對壩基及壩肩仍要輔以帷幕灌漿才能達到整體防滲效果。少數(shù)覆蓋層厚度較大的地層,在進行防滲墻設(shè)計過程中,對防滲墻是否嵌入基巖應(yīng)進行經(jīng)濟技術(shù)和防滲指標(biāo)比較。防滲墻深入覆蓋層一定深度,使?jié)B徑達到一定的長度,滲流量減小,能夠滿足設(shè)計要求的情況下,可采用懸掛式防滲墻(墻體不嵌入基巖)。我國大多數(shù)防滲墻采用接地式,如三峽一、二期圍堰、小浪底上游圍堰防滲墻、福建省水口電站一期圍堰防滲墻等工程;只有少數(shù)防滲墻采用懸掛式,如長江堤防工程、四川銅鐘電站大壩防滲墻、四川冶勒電站大壩基礎(chǔ)防滲墻等。2002年底,我省都勻市綠茵湖水庫首次引入地下防滲墻施工,并在2003年初再次采用地下防滲墻對興義市興西湖水庫土壩進行除險加固,為防滲墻在貴州的首次應(yīng)用打開了局面。目前地下防滲墻在貴州境內(nèi)作為一種新興的土壩除險加固施工工藝,受到人們的關(guān)注。地下防滲墻作為一項隱蔽工程,其質(zhì)量好壞只能在施工過程中進行控制,在最終運行中才能夠完全體現(xiàn)。為保證地下防滲墻在土壩除險加固工程中的質(zhì)量,我們要注重以施工過程控制為主,在施工過程中充分考慮壩體的密實度和壩體的自身穩(wěn)定,從臨建工程、防滲墻造孔、孔形及清孔、砼澆筑過程等方面進行質(zhì)量控制。筆者以幾年的防滲墻施工經(jīng)歷并結(jié)合興西湖水庫除險加固工程施工監(jiān)理的實踐,淺談防滲墻在我省土壩除險加固工程中的實施。臨建工程作為臨時工程,但它在防滲墻造孔過程中起到重要的作用,是施工中不可缺少的一部分,在實施過程中要認(rèn)真對待。臨建工程包括:導(dǎo)向槽、施工平臺、砼拌和站、制漿站及漿水管路等。導(dǎo)向槽在施工中起到墻體定位,穩(wěn)定孔口土體,穩(wěn)定鉆機,避免塌孔、縮孔等重要作用。采用地下防滲墻對土壩進行除險加固處理,壩體必然存在許多質(zhì)量缺陷,主要表現(xiàn)為壩體填筑密實度差,存在滲漏現(xiàn)象,這對我們保證導(dǎo)向槽在施工過程中的穩(wěn)定提出了較高的要求。常用的導(dǎo)向槽斷面形式主要有:矩型、梯型、“L”型。由于壩體密實度較差,土體比較松散;施工機械設(shè)備重達幾十噸,使導(dǎo)向槽底部的土體承受較大壓力;孔口附近槽壁所受的泥漿壓力較小,孔口土體穩(wěn)定性差;造孔過程中產(chǎn)生的震動,加之槽孔壁土體受泥漿的長期浸泡,易產(chǎn)生滑動。為減小導(dǎo)向槽底部土體承受的壓強,避免槽孔壁土體的滑動,保證導(dǎo)向槽的穩(wěn)定。在進行導(dǎo)向槽設(shè)計過程中,要盡量采用“L”型斷面,增加底部寬度,同時導(dǎo)向槽的深度不宜小于1.5m,保證槽段施工的順利進行。必要時,還應(yīng)對該層土體進行加密處理。防滲墻施工過程中,由于壩體填筑質(zhì)量差,易發(fā)生漏漿、滲漿現(xiàn)象,對漿池的建造要充分考慮漿池的容量,保證泥漿池的容量滿足施工要求。其它臨時工程要保證在施工過程中正常運行。防滲墻造孔過程是防滲墻施工中的事故多發(fā)環(huán)節(jié),由于槽段的不穩(wěn)定因素,應(yīng)盡量縮短各槽段的施工時間,保證槽段正常施工,對可能發(fā)生的事故防范于未然。在土壩內(nèi)建造防滲墻常用的施工工藝主要有純抓法、鉆抓法和鉆劈法三種。在進行槽段劃分過程中,要結(jié)合施工工藝、施工機械,充分考慮到各槽段從開始施工至砼澆筑的施工時段不能太長,以保證砼澆筑前槽段的整體穩(wěn)定。對于壩體填筑質(zhì)量差的部位,盡量采用小槽段、單向推進、鉆劈法施工。施工中,要加強設(shè)備的保養(yǎng),保證設(shè)備的完備性,減少施工中的機械事故,做到每個槽孔開始施工后盡快澆筑完畢。由于施工過程中不可避免會發(fā)生漏漿、滲漿現(xiàn)象,因此制漿站要隨時備足漿液,保證泥液的供給。當(dāng)發(fā)生漏漿、滲漿時及時補充漿液,并采取措施進行堵漏,保證槽孔內(nèi)漿面高于導(dǎo)向槽底部。具體堵漏措施有,采用粘土、木屑、水泥等混合物進行堵漏,必要時可采用粘土進行全部回填后再行造孔,如果出現(xiàn)塌孔事故可采用低標(biāo)號砼進行回填,待達到一定強度后再進行造孔作業(yè)。施工過程中不得向槽孔內(nèi)直接注入清水,以防止?jié){液比重過低,漿液對孔壁的壓力偏小而發(fā)生塌孔、縮孔現(xiàn)象。孔形和清孔是保證防滲墻體的整體性和混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵。土壩防滲墻主要起防滲作用,一般沒有承重和抗沖等要求。施工中對防滲墻的孔斜率要求不高,但必須保證墻體的整體性,不得有梅花孔、小墻。對一、二期槽,保證接頭孔的兩次孔位中心在任意深度的偏差,不得大于設(shè)計墻厚的1/3,并采取措施保證設(shè)計墻厚。在孔形合格后,才能進行清孔換漿。清孔換漿使孔內(nèi)的泥漿比重、粘度、含砂量等指標(biāo)降低,使砼澆筑過程順利進行,保證砼的澆筑質(zhì)量。清孔換漿質(zhì)量的具體檢查指標(biāo)為孔底淤積和泥漿的三項性(比重、粘度、含砂量),合格標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格按規(guī)范要求執(zhí)行。二期槽段清孔換漿結(jié)束前,宜用鋼絲刷子鉆頭進行刷洗,清除接頭混凝土表面附著的泥皮,保證一、二期砼很好地連接成一個整體。刷洗的合格標(biāo)準(zhǔn)是:刷子鉆頭上基本不帶泥屑,孔底淤積不再增加。砼澆筑過程是保證防滲墻質(zhì)量的最后一關(guān),也是最重要的一關(guān)。澆筑導(dǎo)管內(nèi)徑以200250mm為宜,并按規(guī)范要求嚴(yán)格控制澆筑導(dǎo)管間距及導(dǎo)管距孔端的距離,同時導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。開澆前,澆筑導(dǎo)管內(nèi)必須置入可浮起的隔離球。開澆時,應(yīng)先注入水泥砂漿,隨即注入足夠的混凝土,擠出隔離球并埋住導(dǎo)管底部,使后注入的混凝土與漿液隔離開,保證混凝土不產(chǎn)生混漿現(xiàn)象。在澆筑過程中,要勤測砼面的深度,控制砼面的高差在0.5米內(nèi),如砼面高差過大,易發(fā)生砼包裹泥漿形成質(zhì)量缺陷,特別是深槽段,泥漿上浮,比重不斷增加,更易發(fā)生砼包裹泥漿的現(xiàn)象。施工中要及時繪制混凝土澆筑圖,如發(fā)現(xiàn)實際澆筑方量與計算方量相差較大時,要及時分析原因,是否因塌孔、壩內(nèi)空洞等原因造成,避免混凝土的澆筑造成壩體破壞。在實施中要控制砼澆筑強度,澆筑速度過快,砼對壩體劈裂作用可能破壞壩體,過慢會使砼表面泥漿沉淀較厚,同時表層砼初凝,影響砼質(zhì)量。整體性是防滲墻發(fā)揮截流防滲的前提,施工中必須采取措施,保證墻體的完整性,如有帷幕灌漿,要保證灌漿帷幕與墻體的整體性。砼澆筑完成后,不得在5
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