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航电枢纽生态护岸精致建造关键技术研究

2020-01-03 10:07:30 中国水运 2020年12期

王鹏 王登武 周闽

摘 要:在国内水利水电工程中常采用生态护岸进行护坡施工,生态护岸主要具有绿色环保、外形美观的特点,但现有施工技术还有许多难点尚未解决。文章针对赣江井冈山航电枢纽工程实际情况,对施工进行技术创新,最终研发出一种航电枢纽生态护岸精致建造关键技术,以确保航电枢纽生态护岸施工的顺利进行,并为类似工程提供参考。

关键词:航电枢纽;生态护岸;精致建造

1 前言

航电枢纽生态护岸是现代水利水电工程中常使用的护坡方法,它具有绿色环保、外形美观的特点。虽然航电枢纽生态护岸在水利水电工程中被广泛采用,但现有施工技术还有许多难点尚未解决,这些技术难点也会对生态护岸的效果造成影响。

为了解决航电枢纽生态护岸施工中存在的诸多难点。文章对此展开相关研究,结合具体工程应用案例,以工程为对象、工艺为核心,对施工进行技术创新,最终研发出一种航电枢纽生态护岸精致建造关键技术,以推动航电枢纽生态护岸技术的发展,从而推动整个建筑业的可持续发展。

2 工程概况

本工程为赣江井冈山航电枢纽工程,地处赣江中游河段,江西省吉安市境内,坝址集水面积40481km2,坝址右岸位于万安县窑头镇,左岸位于万安县韶口乡和泰和县马市镇交界处。枢纽布置从左岸至右岸依次为:左岸土石坝、船闸坝段、8孔左区泄水闸段、纵向围堰坝段、15孔右区泄水闸段、厂闸导墙坝段、机组段、安装场段、鱼道坝段、右岸土石坝,坝轴线总长1070.3m。

右岸防护堤自坝右与右岸土石坝相接,沿窑头镇原防护堤向上游延伸,堤线总长5043m。轴线总长约6100m(包括右岸土石坝和右岸防护堤)。坝顶高程为72.0m,堤顶宽度为5.0m,与2#路相接部位至右岸土石坝范围堤顶宽度为9.0m,堤顶高程从74.0m变坡至72.0m,坝高在3.0m~13.0m左右。坝顶上游侧设坝顶栏杆和人行道,堤顶设宽度为3.8m的行车道,采用沥青混凝土路面,坝体上游坡比为1∶2.5,采用厚0.15m的混凝土护坡,坡脚设浆砌石护脚;坝体下游坡比为1∶2.0,采用厚0.3m的混凝土格栅植草护坡,下游坡脚设浆砌石排水沟。

3 技术难点

护岸工程填筑量大、施工强度大、施工要求高。填筑砂砾石83.99万m3、反滤层6.21万m3、垫层料2.32万m3、粘土心墙14.00万m3。防护堤填筑质量是影响心墙产生质量缺陷的重要因素之一。填筑质量直观的反映在防护堤内观测的沉降量上,防护堤不均匀沉陷,是造成防护堤不稳定的主要原因之一,规范规定沉降量不得超过坝高的1%。对于沉降量的控制措施主要是通过施工中工序过程控制来完成的,主要措施有采用压实功能大的壓实机具,严格控制填筑层厚度、碾压遍数等,严格控制黏土心墙碾压,施工期还要尽量减少对赣江航运的影响,护岸填筑工程是直接关系本工程后续施工成功的关键,是本项目重点和难点。

粘土心墙与砼刺墙间的连接、粘土心墙与防渗墙间的连结、防渗墙与上闸首侧墙砼间的连接、鱼道底部砼与防渗墙顶部间的连接,这些部位施工相对困难,应采取有效可靠措施保证各部位接头处的连接质量,中洲料场开挖开口线距右岸防护堤堤脚不小于50m。坝体填筑材料指标及施工碾压参数应根据现场碾压试验最终确定。

4 施工方案

工程包括临时工程施工与主体工程,二者同时展开。临时工程包含临时道路、供浆系统、临时排水沟等。主体工程包括土石方开挖、土石方填筑、混凝土防渗墙、帷幕灌浆、混凝土护坡、混凝土格栅、堤后人行梯道、排水沟、堤顶道路等工程。

施工按流程分部进行,先是堤段土方开挖,为混凝土防渗墙施工提供作业面,防渗墙施工完成一段后,进行回填粘土心墙及反滤料填筑和堤身砂砾石填筑,如有帷幕灌浆要求段,实施帷幕灌浆。尽快进行混凝土护坡工程与草皮护坡工程施工,对已完成的堤段进行防护,最后进行其他附属工程施工。各项目施工尽量错开施工高峰期。

5 施工流程

5.1 测量放线

根据业主提供的控制点,采用导线传递法建立现场平面测量控制网;根据发包方提供的测量基准点建立临时水准点作为工程控制的基点,在沉降观测及高程测量时必须闭合,并进行闭合差分配。通过现浇混凝土加固等方式保护好原始的水准点。在通视良好位置布设场内一级水准点,作为防护堤高程控制及竣工后沉降观测的依据。堤防工程基线相对于邻近基本控制点,平面位置允许误差±50mm,高程允许误差±30mm。

5.2 土方开挖

本分部工程基本为原地表清理与削坡开挖,本工程土方开挖基本为旱地施工。主要工作范围为防护堤施工范围内表层土、草皮、腐植土等,施工内容主要将堤基以及混凝土防渗墙施工后粘土心墙基础建基面上表层土、杂物、废渣清除。

5.3 塑性混凝土防渗墙

5.3.1槽孔建造

防渗墙孔口施工应坚固、平整,设置高程需综合考虑施工图纸要求及施工期水位情况,并应高出地下水位1.5m以上。施工时用成槽机进行施工,钻至终孔深度后,进行单孔孔形验收,合格后,副孔采用成槽机抓挖副孔。抓至抓斗难于作业的基岩时,改用冲击钻机钻孔,在副孔中心用冲击钻机钻凿打“小眼”到设计孔深,然后打副孔两边小墙。

5.3.2固壁泥浆

固壁泥浆由泥浆泵沿固定输浆管送至各槽段,废浆经回收处理后重新使用。防渗墙墙体材料采用塑性混凝土,与周围的土体的变形模量相近,因而能很好地适应地基变形,大大地减小了墙体内的应力,避免了开裂。

5.3.3混凝土浇筑

采用水下导管浇筑法,导管内径250mm,丝扣连接,每个槽段设3组导管,导管间距3m。混凝土浇筑,在孔口设料斗,开浇时储备足够的混凝土,保证一次封孔成功。在浇筑过程中,定时测量混凝土面的上升情况,并与所浇入的混凝土量相核对,避免导管拔离混凝土面。

5.4 帷幕灌浆

灌浆过程中采用一泵灌一孔,同时灌注,施工中必须防止灌浆中断。若中断,尽快恢复灌浆,否则立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗,则扫孔后复灌。当遇注入量大、难于结束的灌段时,采用低压、间歇灌浆、浆液中掺速凝剂、灌注砂浆等措施处理。灌浆过程中,对冒浆、漏浆问题,视具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法处理。

5.5 土石方填筑工程

5.5.1粘土料填筑施工

粘土料填筑前,清除基础表面杂物,填平压实沟、槽坑,确保基础表面平整。土料由自卸汽车运输进入填筑部位,采用后退法直接卸料,推土机摊铺,并辅以人工整平,层厚按照相关规范及现场试验确定。塑性砼防渗墙伸入粘土心墙2m,塑性砼防渗墙两边的粘土心墙填筑时同步上升,对称回填。

5.5.2反滤料填筑施工

砂砾石反滤料用作防渗材料两侧填筑料,为级配连续的砂砾石料,相对密度0.7。反滤料用自卸汽车运输至施工现场,狭小部位用用装载机配合人工转料至回填部位,作业面较大的部位由自卸汽车采用进占法直接卸料。石料在装卸过程中要避免分离,不允许从高坡向下卸料。填筑料摊铺平整以推土机作业为主,辅助以人工作业。填筑施工参数(铺料厚度、碾重、碾压遍数、压实干密度等)按照设计要求通过现场试验确定。反滤料压实由自行式振动碾采用进退错距法作业,回填料与结构物混凝土接合部位及填筑面狭小部位,采用蛙夯机或振动平板夯夯实。回填部位的最上一铺层表面,增铺一薄层细料,并采用平板振动夯夯实,以满足回填表面的平整度要求。

5.5.3砂砾石填筑施工

填筑时应从最低洼部位开始,按水平分层向上铺土填筑,铺层厚度和土块粒径的最大尺寸符合设计要求,同时,填筑时不得顺斜坡填筑,填筑前应对原地面进行清理及压实。铺料采用自卸汽车运输至施工部位,后退法卸料,推土机平料,配合人工完成边角部位的平整工作。铺料厚度以设计技术要求为准,并根据现场生产性试验确定。碾压遍数依据本工程的设计压实标准,通过生产性压实试验确定。各区填筑面上升至设计高程时,采用细料进行找平,以达到设计要求的平整度。

5.6 浆砌石镇脚

浆砌石体采用铺浆法砌筑,砂浆稠度为30-50mm,当气温变化时作适当调整。砌筑体转角处和交接处同时砌筑,对不能同时砌筑的面,留置临时间断处,并砌成斜槎。毛石基础扩大部分若做成阶梯形,上级阶梯的石块至少压砌下级阶梯的1/2,相邻阶梯的毛石相错缝搭接。砌石体的尺寸及允许偏差符合相关规范要求。

5.7 砼护坡与砼格栅草皮护坡

5.7.1混凝土施工

下游镇脚、混凝土格栅和人行梯道等部分采用小钢模板立模,邊坡部分采用拉模施工工艺,以保证混凝土面板的外观质量要求。混凝土采用滑槽自坡顶输送到仓内,Φ50软轴振捣器振捣密实。拉模随混凝土面板的上升同步滑升。浇筑成型的混凝土面板采用常流水养护28天,防止面板开裂。冬季施工遇到寒流天气时,面板表面采用草袋保温。

5.7.2草皮护坡施工

需植草坡面在用耕植腐殖土料回填后,用耙子将土耙细整平,粗土块捡出或整细,草皮铺植前,提前将饼肥(长效有机肥)打碎撒在平整过的表土上,并通过翻松,与土壤充分混合。再将混合好的肥料、保水剂、表土,按比例混合,并搅拌均匀。采用合格的草籽进行播撒的方式或采集合格的草皮挖移至施工现场,人工铺植在坡面骨架内的耕植土表面,铺植后喷灌浇水。

5.8 排水沟

右岸防护堤下游坝体坡脚设纵向排水沟,全长5041.3m,纵坡按1/1000;下游坡面每隔52.7m设竖向排水沟。采用机械配合人工开挖,由于在已回填压实砂砾石上开挖,严禁超挖,挖出的砂砾石部分回填排水沟其余用于填筑堤坝。按照施工图纸将预制好的钢筋放置指定位置,钢筋采用错开焊接,基础钢筋与沟壁竖向钢筋同时绑扎,沟壁竖向钢筋一次绑扎到位,所有沟壁竖向钢筋均与基础钢筋绑扎连接完后在沟壁外侧搭设模板加固系统,在基础混凝土浇筑完后,开始进行水平钢筋绑扎,沟壁预埋钢筋为支设外模用,在排水沟混凝土拆模后拆除,排水沟混凝土浇筑完成后进行洒水养护。

5.9 堤顶道路

右岸防护堤堤顶道路中线高程72m,道路结构为0.25m水稳层+0.1m沥青混凝土路面,沥青路面宽4.8m,坡率2%。水泥稳定层集料采用拌和楼设备进行集中搅拌,自卸汽车进行运输,人工配合机械进行摊铺,压路机与人工夯实相结合进行压实,人工洒水养护;沥青混凝土铺装前保证路面平整、干燥、整洁,为确保沥青混凝土路面平整度、厚度达到设计要求,上面层摊铺采用走雪橇方式控制摊铺层厚度和平整度,摊铺机安装移动式自动找平基准装制。

6 总结

文章通过对赣江井冈山航电枢纽工程进行介绍,从生态护岸施工的角度出发,对航电枢纽生态护岸精致建造技术做了较为全面的介绍和总结。通过对护岸填筑和防渗施工进行介绍,有效提高了生态护岸的效果,从而保证了赣江井冈山航电枢纽生态护岸工程施工的顺利进行,同时也为其它类似的工程施工提供了科学依据。

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