基于向家坝水电站大坝不良地质层宽大齿槽开挖施工技术 5页

西北水电·2014年·第6期63文章编号：1006-2610(2014)06—O063—05向家坝水电站大坝不良地质层宽大齿槽开挖施工技术李国建(中国葛洲坝集团股份有限公司三峡分公司，湖北省宜昌市443002)摘要：向家坝大坝坝基存在不良地质地层，工程采取了设置宽大齿槽将不良地层挖除的处理措施。坝基齿槽施工具有开挖深度大、地下渗水量大、高边坡安全风险高等特点，在施工中研究、应用了钢管桩、钢筋桩等多种支护技术，设计了地下水处理设施，制定可行的爆破开挖方法。坝基齿槽开挖实现了快速施工、质量优良、安全无事故的建设目标，其中的施工技术值得在类似水利工程施工中推广应用。关键词：向家坝水电站；不良地质层；齿槽开挖；施工技术中图分类号：TV52文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1006—2610．2014．06．016ConstructionTechnologyforWideandLargeDentalExcavationinUnfavorableGeologicalCondition，XiangjiabaHydropowerProjectLIGuo—jian(ThreeGorgesBranch，ChinaGezhoubaGroupCo．，Ltd，Yichang，Hubei443002，China)Abstract：InthedamfoundationofXian~iabaHydropowerProject，thelayersththeunfavorablegeologicalconditionsareavailable．Duringconstruction，thewideandlargedent~benchesareproposedtoexcavateandremovethoselayers．Thedentalexcavationindamfoundationfeaturesdeepexcavation，highgroundwaterseepageandhighriskofthehighslope，etc．Therefore，multiplesupporttechnol—ogysuchapplicationofsteelpipepile，steelbarpile，etcareapplied．Meanwhile，facilitiesforhandlingthegroundwateraredesignedandthefeasiblemethodsforblastingexcavationarerecommended．Accordingly，thedentalexcavationisperformedquickly，theexcava—tionqualityisexcellentandnoaccidentoccurs．Theconstructiontechnologyisworthofdevelopingandapplyinginthesimilarhydropowerpr~ects．Keywords：XiangjiabaHydropowerProject；layerwithunfavorablegeologicalcondition；dentMexcavation；constructiontechnology河床漫滩上。左非坝段单宽为20～30m，自上游向1工程概况下游分成甲、乙、丙3个浇筑块。冲沙孔坝段位于左向家坝水电站是金沙江梯级开发中的最后一个非1号坝段右侧。冲沙孑L至左非6坝段建基面为高梯级，位于四川I省与云南省交界处的金沙江下游河程222．00m，在冲沙孑L～左非5号坝段丙块和乙块段。电站挡水建筑物从左至右由左岸非溢流坝段、区域内设计了1个总面积9600m的宽深地质缺冲沙孔坝段、升船机坝段、坝后厂房坝段、泄水坝段陷齿槽，齿槽在高程222．00m再向下开挖至高程及右岸非溢流坝段组成。195．00in左右，边坡坡比1：0．3～1：0．5，下挖最左岸非溢流坝段中左非1～6号坝段位于左侧大深度达27in，开挖处理方量达l5万in。左岸一期工程基坑开挖齿槽布置见图1，图中阴影区域为收稿日期：2014—07—10不规则的齿槽开挖范围。作者简介：李国建(1974一)，男，湖北省宜昌市人，高级工程师右岸二期工程泄水坝段位于金沙江主河床上，主要研究方向：水利水电工程建筑施工．自左向右依次编号为泄1一泄l3号坝段，坝段单宽nn西北水电·2014年·第6期65(1)钢管桩的结构型式筋桩进行坡面支护I卜引。由于齿槽开挖坡面大多处钢管桩由钢花管和管内钢筋组成。于基坑的最低部位，加之破碎带地层裂隙发育，使得钢管采用壁厚5mm、外径110mm的无缝钢坡面均有很多地下水渗(涌)水点，涌水量较大。因管，钢管上每隔20cm沿四周对称开4个直径12此在锚杆或钢筋桩施工中，钻孔后孔内有较大涌水，mm的小孔作为出浆孔，下管前使用橡皮圈或透明涌水压力在0．1～0．2MPa之间，常规纯压方法灌注胶布将出浆孔包裹保护。钢管分节制作安装，每节砂浆，易产生砂和水泥浆的离析，造成灌注后很难达3～4m长，钢管间连接采用丝扣方式连接。到应有强度。为此，在施工中研究采用了封闭置换钢花管内设置2根28mm钢筋和1根PVC灌注的方法施工，主要施工工艺是：灌浆管，灌浆管插入距离孔底50em处。(1)设置回浆管路(2)钢筋加工在下设锚杆或钢筋桩的主孔旁边增加一辅孔，钢筋每根长度为4～6m，现场连接采用搭接焊辅助孔位置与主孔位置相切，钻孑L时采用套打方式方式。每桩内2根(I)28mm钢筋间采用点焊型式加施工。辅助孔造孑L深度根据岩石完整情况确定在工成钢筋束，钢筋束上每隔3．0m设置1个钢筋支0．75～1．0m范围。架作为对中支撑，然后再在钢筋束上绑扎1根018主孔中安放进浆管、钢筋杆体，辅孔中安装回浆mm注浆管，注浆管采用018mm直接头连接。管。涌水地基钢筋桩孔口封闭结构设计见图3。(3)施工工艺1)造孔采用SM400型风动跟管钻机，钻孔孔径为150mm，在软弱覆盖层钻孔时跟管至基岩，基岩部分直接钻孔。2)下花管钻孑L验收后即可下入花管。下花管时，孔口采用自由钳或专用夹具固定孔内花管，以防止孔内花管掉入孔内。钢管桩逐节下设，底端下至孑L底，顶部外露10em。3)下钢筋花管全部下人孔底后，接着下人钢筋和注浆管，钢筋和注浆管采用18号或22号铅丝绑扎成品字形后下人花管内。图3涌水地基钢筋桩孔口封闭结构示意图4)封闭花管、钢筋和注浆管全部下入孔内后，孔口采用(2)孔口封闭钢板焊接封闭孔口，在钢板上另开一孔，焊接成出浆孔内钢筋杆体和灌浆管路安装到位后，将孑L口管。进行封闭，封闭过程中孔内的涌水通过回浆管流出。5)注浆封闭时，先在孔口下部0．3～0．5m处塞入木条塞，注浆材料为普硅42．5水泥，注浆采用3SNS注再用棉纱将木塞与孔壁的缝隙堵塞，最后将木塞至浆泵注浆，进浆管与钢花管内的注浆管连接。并注孔口的孔段用水泥砂浆回填封堵。入水灰比为1：0．5的水泥浆，注浆压力为0．2(3)循环灌注方法MPa。孔口完成封闭且孔口砂浆有70％以上的设计6)注浆结束标准强度后开始进行孔内注浆施工。先灌注水泥净浆在设计压力下，不吸浆延续10min即可结束。(水泥浆比级为0．5：1)，待返浆浓度与进浆浓度一3．2涌水坡面的锚杆或钢筋桩施工致后，开始更换灌注水泥砂浆，在回浆管口返砂浆关在齿槽开挖形成的部分坡面上设置有锚杆或钢闭回浆管口，再接着灌注15min后结束灌浆，关闭n李国建．向家坝水电站大坝不良地质层宽大齿槽开挖施工技术进浆口。1)对于开挖边坡上的渗水点采取钻孑L埋管、砂通过采用上述施工技术，可以在锚杆或钢筋桩浆封闭孔口后引管将渗水引入钢水箱内的方法处施工中有效地排除孑L内涌水的影响，保证了施工质理。方法是：在开挖坡面的冒水点和渗水部位用量，还可以对周边地基起到一定的加固作用。CM351钻机或手风钻造孔，孔径视渗水量而定，孔3．3基岩渗(涌)水的处理深3．0m左右，孑L内安装相应直径的钢管进行引水。向家坝坝基不良地质层具有遇水软化泥化的特将每个渗水点的引水管再集中连通到一直径较大的性，而在开挖不良地质体齿槽过程中，四周边坡和开集水管内，该集水管出口端连通到集水钢箱内。挖面均有大小不等的涌水，严重影响了开挖作业正2)对坝基深齿槽底板的地质勘探钻孔或其它常进行，同时，大量地下渗水对开挖的建基面有较大冒水点，采用D9钻机造孑L(扫孔)，直径为110mm，的破坏作用，为此采取了以下措施进行排水。孑L深2m，安装直径90mm的钢管引水，引水管再连(1)设计集排水系统接到DN200集水管后可将渗水收集到钢水箱内。集排水系统主要由钢制水箱、进水管、集水主(3)钢水箱的布置管、排水泵和排水管组成]。随着开挖建基面的降低，钢水箱的布置位置也钢箱由厚度8mm的钢板和[16槽钢制作而成，同步下降到最低部位，满足地下渗水自流的要求。钢箱平面尺寸4m~4m。在钢箱内安装排水泵，钢当坝基不良地质体齿槽填塘完毕后，对渗水引管进箱底部周边设置若干进水管，可以将渗水流人钢箱行水泥砂浆回填封堵。然后拆除钢箱内排水设施，内，再由排水泵将汇水排出钢箱。设计型式见图4。再拆除钢水箱。(2)渗水收集坡面引水设施剖面图坡面引水设施布置立视图图4坡面引水设施布置图单位：高程，m；其它，em3．4开挖施工采用的10m台阶降低为3m台阶，缩短单层开挖时向家坝左右岸大坝坝基齿槽内不良地质地层具间，可尽早提供边坡支护工作面，保证边坡稳定。有岩性软、开挖体型控制难度大等难题，在坝基地质(2)优化爆破参数缺陷深齿槽开挖施工中，采取了有针对性的开挖措在坝基不良地层开挖中采用“密孔网、小药量”施。爆破技术，减小爆破振动对边坡稳定的影响；梯段开(1)降低开挖台阶高度挖采取自上而下分层开挖。根据开挖梯段高度、不在不良地质地层开挖时，开挖台阶高度由通常良地质体岩性，依据爆破理论技术，经过现场爆破试n西北水电·2014年·第6期67验确定不良地质体开挖爆破参数。破对不良地质边坡围岩的扰动，同时加快了边坡成1)钻孔设备及直径型施工进度。由于坝基不良地质体属于软弱破碎带，造孑L设4结语备采用高风压CM351、D7液压钻机，造孔直径为76mm。向家坝水电站左岸一期基坑坝基和右岸二期工2)梯段高度及孑L深程坝基不良地层深齿槽开挖分别于2007年和2009梯段高度根据开挖支护工艺要求，梯段高度采年8月中旬开始实施，2009年底完成全部开挖施取低梯段，梯段高度为3．0m。钻孔深度根据梯段工，完成开挖工程量104万m。高度和钻孑L超深而定，造孔超深取梯段高度的10％向家坝水电站坝基不良地质层宽大深齿槽开挖～15％，即：施工中，采取了钢管桩及钢筋桩支护、钢箱集中排h=(0．10～0．15)H(1)水、低台阶开挖、控制爆破等施工技术，实现了快速式中：为梯段高度。施工、质量优良、安全无事故的建设目标，得到了工3)炮孔间距程建设方的好评，该施工技术值得在类似水利水电口=(1．0—1．0)或0=(0．5～1．0)L工程施工中借鉴。(2)参考文献：式中：为炮孔深度；W为底盘抵抗线。4)炮孔排距[1]金沙江向家坝水电站左岸主体及导流工程施工招标文件T程地质参考资料[R]．长沙：中国水电顾问集团中南勘测设计研b=(0．8～1．2)W1(3)究院，2005．5)底盘抵抗线[2]金沙江向家坝水电站二期丁程坝基处理专题研究报告[R]．W。=(0．4～1．0)H(4)长沙：中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，2009．6)单位炸药消耗量[3]曹中升．向家坝水电站大坝不良地质坝基防渗施工技术[J]．单位炸药消耗量与岩石的可爆性、炸药特性、爆西北水电，2014，(02)：42—46．破条件等因素有关。根据坝基不良地质体岩性，经[4]柏俊磊．卸荷条件下某水电站岩质边坡动态开挖稳定性分析[J]．西北水电，2013，(04)：17—20．现场爆破试验确定单位炸药耗药量。[5]包科；，石豫川，史建辉．某电站有岸边坡整体稳定性评价及预7)爆破设计参数的确定测[J]．西北水电，2011，(05)：20—22，35．根据上述各参数计算，并结合向家坝水电站坝[6]朱敏，杨栗．基于极限平衡法和有限元法的岩质高边坡稳定性基不良地质体施工的成功经验，确定各参数如下：分析[J]．西北水电，2012，(03)：13—16．梯段高度3m，孑L深3．4m，孑L径76mm，孔距[7]孟德志，谭辉．向家坝左岸坝段坝基不良地质体开挖施工技术[J]．水利建设与管理，2009，(06)：19—23．2．0m，排距1．6m，梅花形布孔，底盘抵抗线2．0m，[8]张文阁．深水河不良地质钻孔灌注桩的施工[J]．辽宁交通科单位炸药耗药量为0．35—0．40kg／m。技，2005，(05)：61—62．(3)改变边坡成型施工工艺[9]曹中升，齐界夷．大面积渗水坡面集中引排水装置．国家知识在破碎带地层采用了非爆破边坡成型施工方产权局：中国，20133607．9『P]．2011．法，使用大功率液压反铲进行边坡成型开挖，减小爆欢迎订阅欢迎投稿欢迎"Ta登广告