水電站擋水壩土釘墻施工工法

XX水電站左岸擋水壩土釘墻施工工法（）摘要：本文結(jié)合XX水電站左岸擋水壩土釘墻工程施工實(shí)際，通過對施工技術(shù)難點(diǎn)的分析研究，介紹了在該工程中應(yīng)用的新機(jī)具、新工藝，為超長土釘施工提供了借鑒。關(guān)鍵詞：土釘墻造孔超長注漿螺旋鉆頭熱壓法概述工程概況XX水電站擴(kuò)建工程是XX河規(guī)劃開發(fā)的第八個(gè)梯級水電站，壩址位于廣西XX縣XX鎮(zhèn)鎮(zhèn)府上游3Km，壩址上下游分別與已建的XX水電站尾水和規(guī)劃的XX水電站正常蓄水位銜接。該擴(kuò)建工程是一座以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、灌溉等綜合利用效益的水利水電工程。電站總裝機(jī)容量600MW，多年平均發(fā)電量為34.95億kW.h。1.2地質(zhì)條件XX水電站左岸擋水壩土釘墻支護(hù)的范圍為EL128.5~EL113，樁號(hào)壩上0+55m~壩下0+58.5m。根據(jù)2002年6月補(bǔ)勘鉆探記錄中鉆孔ZK22和ZK23的地質(zhì)資料以及現(xiàn)場開挖后出露的土層狀況，結(jié)合施工鉆孔資料分析，該工程地質(zhì)條件如下：土坡上部2~3m為填土，由粘土混灰?guī)r塊石，砂土混碎石等組成，為新近未經(jīng)碾壓的填土，松散狀。中部約6~11m為硬塑狀含碎石粘土，斷面粗糙，稍密~中密狀，局部夾5~6mm硅質(zhì)巖塊石。下部為可塑狀含少量碎石粘土，厚約2~6m。基巖主要為灰?guī)r，巖土相交面傾向基坑，傾角約30°。在基巖上覆有一層厚1.5~6m厚度不同的軟塑狀粘土，因含水量高達(dá)29.6%而呈流態(tài)存在。1.3主要施工技術(shù)參數(shù)本工程共施工土釘8排，352根（其中2根為測試釘），累計(jì)5842.42米。其中φ28mm1675.27米、φ32mm2040.01米、φ36mm2127.14米。土釘孔距2.0m，排距分為1.5m和2.0m兩種，鉆孔孔徑為150mm，傾角15°，孔深多數(shù)為15~20m，最大孔深為36.2m，因下伏基巖面起伏，下部3排部分鉆孔嵌巖，施工中嵌巖孔均深入基巖3m。要求鉆孔孔位偏差不大于10㎝，孔斜不大于5%，孔深誤差控制在0.5m范圍內(nèi)。2.土釘墻施工本土釘墻支護(hù)的施工流程為：開挖工作面，修整邊坡→土釘鉆孔（土釘加工）→安裝土釘→土釘注漿→鋪設(shè)、固定表層鋼筋網(wǎng)，設(shè)置排水孔→噴射砼面層150mm。2.1造孔施工本土釘墻工程在施工中面臨的施工難點(diǎn)有：土釘超長（最大孔深達(dá)36.20m，為當(dāng)前國內(nèi)之最）、設(shè)備難以滿足扭矩要求；土層松散、孔隙率大、含水率高成孔難度大；以及塌孔、縮徑、等方面的困難。傳統(tǒng)施工工藝因?yàn)榭咨钶^淺，大多采用螺旋鉆進(jìn)造孔，這種工藝在孔深超出10.0m以后，往往因?yàn)橥馏w對鉆具的摩擦和設(shè)備扭矩不足而鉆進(jìn)困難，在土體極松散的情況下，鉆具拔出后也會(huì)因?yàn)樗锥斐沙煽茁实偷默F(xiàn)象。本工程孔深頻率見下表：序號(hào)孔深（m）數(shù)量(個(gè))頻率(%)備注1＜15.005315.05215.00~200.0023466.47320.00~255.004011.36425.00~300.00185.1超長5＞30.0071.99超長為此，我們從施工工藝、施工設(shè)備、施工技術(shù)等方面進(jìn)行了探索和改進(jìn)，根據(jù)施工進(jìn)度要求結(jié)合施工工藝特點(diǎn)，我們采用一臺(tái)20m3/min空壓機(jī)供給風(fēng)力，使用履帶式全液壓英格索蘭鉆機(jī)造孔，鉆孔開孔5.0m使用螺旋鉆頭鉆進(jìn)，以確保造孔施工時(shí)避免對邊坡表層土體產(chǎn)生破壞，5.0m以后使用偏心鉆頭跟套管鉆進(jìn)，利用鉆頭的沖擊、振動(dòng)擾動(dòng)孔壁周圍土體，改變其密實(shí)度；利用套管跟進(jìn)保證在流態(tài)粉質(zhì)粘土層的成孔。針對鉆孔深度大，鉆進(jìn)時(shí)在流態(tài)粉質(zhì)粘土層和基巖界面極易產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，容易造成套管變形和增加土釘鋼筋置入難度的情況，我們采取了在界面處使用低壓、低速、反復(fù)掃孔的措施加大該部位孔徑，以保證鉆孔孔斜、消除錯(cuò)臺(tái)的方法進(jìn)行處理。實(shí)踐證明，該項(xiàng)造孔工藝的改進(jìn)在造孔施工進(jìn)度、成孔率等方面較傳統(tǒng)工藝均有很大提高，不僅順利的完成了工程施工，確保了工程質(zhì)量，同時(shí)也為后續(xù)工程的施工在質(zhì)量、工期上提供了可靠的保證。2.2土釘加工本工程土釘鋼筋采用Φ28、Φ32、Φ36螺紋鋼進(jìn)行加工，使用φ10圓鋼按每2~3m間距設(shè)對中支架，長度不低于50㎝，采用焊接的方法將其焊接在土釘鋼筋上。加工時(shí)配備好注漿管、排氣管、止?jié){袋。技術(shù)難點(diǎn)：本工程土釘最大長度為36.20m，單根鋼筋長度為12.00m，土釘需進(jìn)行加長連接，土釘設(shè)計(jì)強(qiáng)度為250KN，采用什么連接方式和如何確保連接強(qiáng)度是土釘加工的技術(shù)難題之一；另外，本工程地質(zhì)條件為松散土體，成孔性差，常規(guī)的釘頭和對中支架加工方法極易在置入時(shí)嵌入孔壁土體中，如何保證土釘鋼筋在置入時(shí)順利施工就成了加工時(shí)的又一技術(shù)難點(diǎn)。加工時(shí)，我們采用熱壓法鋼筋直螺紋連接技術(shù)對進(jìn)行鋼筋連接加長，使用SM－40等強(qiáng)度直流螺紋滾壓機(jī)對鋼筋進(jìn)行螺紋加工，使用連接套筒進(jìn)行加長連接。該連接方法與傳統(tǒng)搭接、錯(cuò)結(jié)、對結(jié)等焊接加工工藝相比（特別是Φ32、Φ36等大直徑鋼筋），具有加工方便，現(xiàn)場連接速度快，連接強(qiáng)度高（套筒連接抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果為520~570MPa），能保證被連接的鋼筋在同一軸線上等優(yōu)點(diǎn)。加工時(shí)保證接頭螺紋長度不低于8㎝，絲扣完整度不低于80%，連接套筒長度不低于15㎝，以保證鋼筋端頭連接長度。針對釘頭和對中支架在置入土釘時(shí)容易嵌入孔壁土體的情況，我們采取了紡錘形釘頭和在對中支架設(shè)置船形滑板的加工工藝，紡錘體和滑板均采用1.0㎜鍍鋅鐵皮制作，紡錘體直徑加工為φ130~φ140㎜，使它在土釘置入時(shí)起到探頭和擴(kuò)孔的雙重作用。其加工形式示意圖如下：經(jīng)改進(jìn)加工工藝，本工程土釘置入施工進(jìn)展較為順利，注漿施工證明孔內(nèi)暢通，拉拔試驗(yàn)在設(shè)計(jì)荷載的1.35倍拉拔力作用下仍無位移，證明土釘連接工藝可靠，強(qiáng)度滿足施工要求。2.3注漿本工程注漿要求采用純水泥漿進(jìn)行注漿，注漿強(qiáng)度等級不低于12Mpa，3天強(qiáng)度不低于6Mpa。注漿采用425＃普通硅酸鹽水泥，配備水：水泥＝0.40~0.45:1的純水泥漿，漿液中加入適量的膨脹劑，采用重力~低壓方法注漿，注漿壓力采用以確保土體不出現(xiàn)隆起或外移的0.4~0.6Mpa。技術(shù)重點(diǎn)：土釘土體松散、裂隙發(fā)育，下伏基巖起伏、裂隙、溶溝、溶槽發(fā)育，施工中如何在保證質(zhì)量的前提下控制漿液注入量及其擴(kuò)散范圍，是注漿工序的技術(shù)控制重點(diǎn)和難點(diǎn)。施工中，我們配備一臺(tái)ZJ－400型高速攪拌機(jī)和一臺(tái)J－600型儲(chǔ)漿攪拌桶用于制漿，另配備2臺(tái)BW200／40型中壓泥漿泵用于輸送漿液和注漿。注漿時(shí)，在泥漿泵和土釘孔口各安裝壓力表一只，由安裝在泥漿泵上的壓力表控制送漿壓力，保證輸漿管路安全，由安裝在孔口的壓力表進(jìn)行孔內(nèi)注漿壓力控制。施工中嚴(yán)格控制漿液濃度，對超耗現(xiàn)象適時(shí)采用限壓、限流、間歇等方法進(jìn)行處理。針對地層裂隙發(fā)育，注漿后漿液存在流失的情況，在注漿結(jié)束第二日采取對注漿孔進(jìn)行檢查復(fù)灌的方法以保證注漿段長度。3.拉拔試驗(yàn)本工程拉拔試驗(yàn)在注漿結(jié)束28天注漿強(qiáng)度達(dá)到70％后進(jìn)行。拉拔試驗(yàn)孔位由監(jiān)理工程師根據(jù)注漿記錄指定。本工程指定的拉拔試驗(yàn)孔為F8和F53號(hào)孔。本工程拉拔試驗(yàn)采用1臺(tái)ZB4－500型電動(dòng)油泵，1臺(tái)YC－60型千斤頂（均為海威姆公司產(chǎn)品）在臨時(shí)搭設(shè)的施工平臺(tái)上進(jìn)行張拉試驗(yàn)施工。其拉拔試驗(yàn)施工方法見下圖。測試釘?shù)脑囼?yàn)采用分級連續(xù)加載，加載時(shí)保持勻速、緩慢，首先施加初始荷載，使加載裝置保持穩(wěn)定后，以后的每級荷載增量為設(shè)計(jì)荷載的20%。在每級荷載施加完畢后立即記下位移讀數(shù)并保持荷載穩(wěn)定不變，繼續(xù)記錄以后1、6、10min的位移讀數(shù)。施工時(shí)，首先施加初級荷載20KN，以后每級荷載增加40KN，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的250KN。經(jīng)拉拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，試驗(yàn)土釘F8在設(shè)計(jì)荷載作用下無位移，F(xiàn)53在設(shè)計(jì)荷載的1.35倍拉拔力作用下仍無位移，證明該土釘墻工程施工質(zhì)量優(yōu)良，各項(xiàng)施工工藝的改進(jìn)均取得了成功。4.結(jié)論通過本土釘墻工程施工實(shí)踐和拉拔試驗(yàn)證明，本工程在土釘施工機(jī)具、施工工藝、施工技術(shù)上的改進(jìn)是