CN104264698A - 一种粘土心墙土石围堰施工方法 - Google Patents

一种粘土心墙土石围堰施工方法 Download PDF

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刘怀亮
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Abstract

本发明提供了一种粘土心墙土石围堰施工方法，主要针对山区小型河流，河槽调蓄能力小，河道比降大，来水量不大，且河床覆盖层不厚(不宜大于10m)的情况下，粘土心墙土石围堰设计中可采用导管排水，可以降低防渗结构截水槽的开挖难度，能够为粘土心墙提供干地施工条件，可以提高粘土心墙的施工质量，可以优化设计断面，有利于降低工程造价，为粘土心墙土石围堰施工开创了新的施工方法。

Description

一种粘土心墙土石围堰施工方法
技术领域
本发明涉及水电站截流施工技术领域，尤其是涉及一种粘土心墙土石围堰施工方法。
背景技术
土石围堰在水电站工程截流施工过程应用比较广泛，传统的土石围堰采用的防渗结构形式有斜墙式、灌浆帷幕式、垂直防渗墙式、斜墙带水平铺盖式、灌浆带水平铺盖式。垂直防渗结构主要采用防渗墙、高喷灌浆帷幕，防渗墙加帷幕灌浆、粘土心墙结构，斜铺式防渗结构主要采用粘土斜墙。无论采用何种防渗结构，土石围堰的结构安全、经济是结构设计的关键，上述土石围堰的结构形式从成本控制、施工工期比较，粘土心墙结构形式比较经济，但考虑到部分粘土心墙在水下填筑，存在心墙碾压密实的问题，给土石围堰结构安全带来一定的安全隐患。
发明内容
该发明提供了一种粘土心墙干地施工条件，保证了粘土心墙填筑、碾压的质量，提高了围堰的抗渗能力，排除了粘土心墙土石围堰的安全隐患。
一种粘土心墙土石围堰施工方法，包括下列步骤：
(1)导管排水粘土心墙围堰设计，包括确定围堰戗堤、堰体高程、确定渗流量；
(2)截流戗堤施工，龙口合龙后在上游面抛填碎石和砂质土，然后用钢筋石笼对戗堤上游面进行防护；
(3)堰体施工，包括铺设导水涵管、堰体与分层填筑碾压的粘土心墙同步上升的施工。
步骤(1)中，渗流量根据戗堤的长度、透水系数进行确定，进而选择排水导管的直径。
步骤(2)中，对于导流洞联合泄流的土石围堰，戗堤施工前应对导流洞进口段河床疏浚，开启导流洞叠梁门，便于导流洞过水分流。
步骤(2)中，截流戗堤可采用单戗立堵法施工，当龙口宽度达到8～10m时改用大块石抛填，直至戗堤全线达到设计高程。
所述堰体施工包括下述步骤：
(1)当截流戗堤堵漏处理完成后，在围堰堰体开挖纵向导水槽，将上游戗堤渗水引入下游；
(2)导水涵管铺设前，对其围堰体范围内进行透水层的开挖，接近不透水层后用碎石碴找平，堰体截水槽范围内用粘土找平，安装排水涵管；
(3)用反铲清除心墙处的透水层，大孤石体采用钻爆开挖的施工方法，粘土心墙槽体开挖至基岩面；
(4)在导水涵管上游进口附近开挖一个集水坑，在心墙槽体开挖低洼处布置小型潜水泵，将透水层渗水抽排至集水坑，再通过导管涵管排入围堰下游；
(5)粘土心墙按40cm厚分层填筑碾压，碾压遍数按4～6遍控制，碾压后干密度按不小于1.55g/cm3控制，粘土心墙填筑高程超过透水层后，堰体与心墙同步上升；
(6)围堰填筑超过堰前雍水高程以上时进行涵管上游段封堵，人工将小于涵管直径的原木堵塞管口，再用粘土或粘土袋密封；导水涵管剩余空腔段回填，采用搅拌车运输到导管下游部位，用混凝土泵泵送细石混凝土回填；
(7)堰体水上石渣料的填筑厚度按80cm控制，采用端进法施工，每层铺筑完毕后用振动碾碾压，局部边脚采用蛙式打夯机夯实，碾压滞后于填筑10～20m，碾压条带搭接宽度控制不小于20cm。
堰体施工的步骤(1)中，在导流洞联合泄流的条件下，粘土心墙底部埋设导水涵管，将上游围堰戗堤渗水引至围堰下游，减少了戗堤与堰体之间的积水，从而降低了围堰截水槽开挖难度。
堰体施工的步骤(5)中，粘土心墙围堰施工过程中，对堰体截水槽内少量渗水通过强排导入涵管泄流后，心墙填筑碾压能够在干地施工，改善了粘土心墙填筑条件。
本发明针对山区小型河流，河槽调蓄能力小，河道比降大，来水量不大，且河床覆盖层不厚(不宜大于10m)的情况下，粘土心墙土石围堰设计中可采用导管排水，通过抽水设备引排渗水，可以降低防渗结构截水槽的开挖难度，能够为粘土心墙提供干地施工条件，可以提高粘土心墙的施工质量，可以优化设计断面，有利于降低工程造价，为粘土心墙土石围堰施工开创了新的施工方法。
附图说明
图1是粘土心墙土石围堰施工方法的导管排水心墙土石围堰断面图。
具体实施方式
本发明提供的粘土心墙土石围堰施工方法，属水电站截流施工技术领域。适用于山区小型河流，河槽调蓄能力小，河道比降大，来水量不大，且河床覆盖层不厚(不宜大于10m)的情况下，粘土心墙土石围堰设计中可考虑采用导管排水。
本发明可以降低防渗结构截水槽的开挖难度，能够为粘土心墙提供干地施工条件，可以提高粘土心墙的填筑碾压质量，可以优化设计断面，有利于降低工程造价，为粘土心墙土石围堰施工开创了新的施工方法。
其实施的思路为：导管排水粘土心墙围堰设计→截流戗堤施工→围堰堰体施工。
首先，导管排水粘土心墙围堰设计，包括：
(1)根据导流方式、围堰设计标准，确定围堰戗堤、堰体高程。
(2)根据戗堤的长度、透水系数，确定渗流量，然后选择导管排水的直径。
在本方法中，导管排水心墙土石围堰采用的主要设备包括：反铲、自卸汽车、吊车、推土机、振动碾、抽水泵、混凝土泵、混凝土搅拌车及测量设备等。
其次，截流戗堤施工：
(1)对于导流洞联合泄流的土石围堰，戗堤施工前需要对导流洞进口段河床疏浚，开启导流洞叠梁门，便于导流洞过水分流。
(2)截流戗堤可采用单戗立堵法施工，用1.4m3反铲装料、15t自卸汽车运输、推土机辅助推料。当龙口宽度达到8～10m时改用大块石抛填，直至戗堤全线达到设计高程。
(3)龙口合龙后在上游面抛填碎石和砂质土，然后用钢筋石笼对戗堤上游面进行防护。
最后，进行堰体施工：
(1)当截流戗堤堵漏处理完成后，在围堰堰体合适位置开挖纵向导水槽，将上游戗堤渗水引入下游。
(2)导水涵管铺设前，对其围堰体范围内进行透水层的开挖，接近不透水层后用碎石碴找平，堰体截水槽范围内用粘土找平，安装排水涵管。
(3)用反铲清除心墙处的透水层，大孤石体采用钻爆开挖的施工方法，粘土心墙槽体开挖至基岩面。
(4)在导水涵管上游进口附近开挖一个集水坑，在心墙槽体开挖低洼处布置2～3台小型潜水泵，将透水层渗水抽排至集水坑，再通过导管涵管排入围堰下游。
(5)粘土心墙按40cm厚分层填筑碾压，碾压遍数按4～6遍控制，碾压后干密度按不小于1.55g/cm3控制，粘土心墙填筑高程超过透水层后，堰体与心墙同步上升。
(6)围堰填筑超过堰前雍水高程以上时进行涵管上游段封堵，人工将小于涵管直径的原木堵塞管口，再用粘土或粘土袋对涵管进口封堵；导水涵管剩余空腔段回填，采用6m3的搅拌车运输到导管下游部位，用HB50混凝土泵泵送细石混凝土回填。
(7)堰体水上石渣料的填筑厚度按80cm控制，采用端进法施工。每层铺筑完毕后用20t振动碾碾压，局部边脚采用蛙式打夯机夯实，碾压滞后于填筑10～20m，碾压条带搭接宽度控制不小于20cm。
其中，导管排水粘土心墙土石围堰典型断面图见附图1，本发明导管排水采用预制混凝土涵管，堵漏材料采用粘土、原木及细石混凝土。
本发明有如下优点：
(1)在导流洞联合泄流的条件下，粘土心墙底部埋设导水涵管，将上游围堰戗堤渗水引至围堰下游，减少了戗堤与堰体之间的积水，降低了围堰截水槽开挖难度。
(2)粘土心墙围堰施工过程中，对堰体截水槽内少量渗水通过强排导入涵管泄流后，心墙填筑碾压基本上能在干地施工，改善了粘土心墙填筑条件，有效控制了粘土填筑的密实度及液限指标，保证了粘土心墙填筑的施工质量。
(3)导管排水在粘土心墙土石围堰的应用，优化了围堰设计断面，减小了围堰填筑工程量，降低了工程造价。
(4)在山区小型河流，河槽调蓄能力小，河道比降大，来水量不大，且河床覆盖层不厚(不宜大于10m)的情况下，粘土心墙土石围堰设计中采用导管排水，可以优化设计断面，有利于降低工程造价，是一个富有新意的施工方法。

Claims (7)

1.一种粘土心墙土石围堰施工方法，包括下列步骤：
(1)导管排水粘土心墙围堰设计，包括确定围堰戗堤、堰体高程、确定渗流量；
(2)截流戗堤施工，龙口合龙后在上游面抛填碎石和砂质土，然后用钢筋石笼对戗堤上游面进行防护；
(3)堰体施工，包括铺设导水涵管、堰体与分层填筑碾压的粘土心墙同步上升的施工。
2.根据权利要求1所述的粘土心墙土石围堰施工方法，其特征在于：步骤(1)中，渗流量根据戗堤的长度、透水系数进行确定，进而选择排水导管的直径。
3.根据权利要求1所述的粘土心墙土石围堰施工方法，其特征在于：步骤(2)中，对于导流洞联合泄流的土石围堰，戗堤施工前应对导流洞进口段河床疏浚，开启导流洞叠梁门，便于导流洞过水分流。
4.根据权利要求1所述的粘土心墙土石围堰施工方法，其特征在于：步骤(2)中，截流戗堤可采用单戗立堵法施工，当龙口宽度达到8～10m时改用大块石抛填，直至戗堤全线达到设计高程。
5.根据权利要求1所述的粘土心墙土石围堰施工方法，其特征在于：所述堰体施工包括下述步骤：
(1)当截流戗堤堵漏处理完成后，在围堰堰体开挖纵向导水槽，将上游戗堤渗水引入下游；
(2)导水涵管铺设前，对其围堰体范围内进行透水层的开挖，接近不透水层后用碎石碴找平，堰体截水槽范围内用粘土找平，安装排水涵管；
(3)用反铲清除心墙处的透水层，大孤石体采用钻爆开挖的施工方法，粘土心墙槽体开挖至基岩面；
(4)在导水涵管上游进口附近开挖一个集水坑，在心墙槽体开挖低洼处布置小型潜水泵，将透水层渗水抽排至集水坑，再通过导管涵管排入围堰下游；
(5)粘土心墙按40cm厚分层填筑碾压，碾压遍数按4～6遍控制，碾压后干密度按不小于1.55g/cm3控制，粘土心墙填筑高程超过透水层后，堰体与心墙同步上升；
(6)围堰填筑超过堰前雍水高程以上时进行涵管上游段封堵，人工将小于涵管直径的原木堵塞管口，再用粘土或粘土袋密封；导水涵管剩余空腔段回填，采用搅拌车运输到导管下游部位，用混凝土泵泵送细石混凝土回填；
(7)堰体水上石渣料的填筑厚度按80cm控制，采用端进法施工，每层铺筑完毕后用振动碾碾压，局部边脚采用蛙式打夯机夯实，碾压滞后于填筑10～20m，碾压条带搭接宽度控制不小于20cm。
6.根据权利要求5所述的粘土心墙土石围堰施工方法，其特征在于：步骤(1)中，在导流洞联合泄流的条件下，粘土心墙底部埋设导水涵管，将上游围堰戗堤渗水引至围堰下游，减少了戗堤与堰体之间的积水，从而降低了围堰截水槽开挖难度。
7.根据权利要求5所述的粘土心墙土石围堰施工方法，其特征在于：步骤(5)中，粘土心墙围堰施工过程中，对堰体截水槽内少量渗水通过强排导入涵管泄流后，心墙填筑碾压能够在干地施工，改善了粘土心墙填筑条件。
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