DL T 5199-2004(条文说明) 水电水利工程混凝土防渗墙施工规范.pdf
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1、DL/T5199 - 2004 水电水利工程混凝土防渗墙施工规范条文说明45 DL/T 5199一2004 目录1 范围.c.,.47 4般规定.48 5 施工平台与导墙.50 6 泥浆.52 7 槽孔建造.55 8 墙体材料及成墙施工.58 9 墙段连接.67 10钢筋笼及预埋件.70 11 特殊情况处理.73 12 质量检查和竣工资料.75 46 DL IT 5199 - 2004 1范围本章说明了本标准的适用范围,也充分反应了我国混凝土防渗墙施工技术的发展和水平。国内已建成的防渗墙最大深度超过60m的己达十余道,其中比较有代表性的有:四川铜街子左深槽挡士防惨墙(74.4m)、河南小浪底主
2、坝防渗墙(81.9m)、三峡二期上游围堪防惨墙(73.Sm)、三峡二期下游围堪防渗墙(66.7m)。墙体厚度一般为600mm和800mm,由于工程的需要和技术的进步,一方面能建造的防渗墙厚度越来越大,如1992年修建的四川宝珠寺电站防冲墙墙厚达l.4m,为国内最厚的地下连续墙;另一方面,由于施工设备的多样化,混凝土防渗墙也可做得很薄,广泛用于堤防的病险库处理。本标准能涵盖的混凝土防渗墙墙厚最小为300mm,其他如射水法、锯槽法等建造的混凝士防渗墙虽然可以做得更薄,但由于其成槽工艺和成墙技术与本标准的规定不尽相同,难以涵盖,所以将墙厚下限定为300mmo防渗墙是地下连续墙的一个分支,本标准虽然主
3、要用于防渗墙施工,但其所涵盖的施工技术完全能适用于地下连续墙的施工,故可参考使用。47 DL IT 5199 - 2004 4一般规定4.0.1 混凝土防渗墙施工前,具有本条文所涉及的资料,有助于确定施工方案及工艺,及时进行充分且必要的施工组织。随着社会的发展,人们的环保意识有所增强,越来越多的工程对环保提出了很高的要求,有关单位先应了解相关要求,然后进行针对性的施工组织。如果用当地站土制浆,制浆薪土的有关资料是十分必要的o4.0.2 在进行防渗墙施工准备和早期的施工组织时,必须根据防渗墙中心线处的地质资料确定施工工艺,选择主要施工设备,确定工期。地质资料不详细和不准确,可能造成工艺不当,资源
4、不足,继而延误工期,甚至影响工程质量,国内防渗墙施工中这样的教训不少。现行勘察规范或勘探规程,对于勘探孔间距的要求一般为不大于30m或50m。而国内多道防渗墙工程实例表明,过大的勘探孔问距,不利于确定防渗墙的终孔深度,特别是存在孤石、陡(反)坡、深槽等复杂地层,易造成基岩误判而形成悬挂墙,所以本规范要求在地质资料不够详尽或地层条件复杂的情况下增加补充勘探孔。在国外,对第四系覆盖层勘察时,一般都进行了动力触探试验,通过测定锤击数的N值,对土层的物理力学性质特别是密实程度进行判别,并依此确定其可钻性,进而确定施工工艺及设备配置。这一经验应予以学习和借鉴。4.0.3 施工试验所取得的资料,不仅可以验
5、证及优化设计参数,而且可以验证和优化施工方案,为正式施工提供准确的技术资料。如三峡二期上游围堪防渗墙工程,之所以能在一个枯水期48 DL IT 5199 - 2004 克服强漏失覆盖层、深槽、陡坡、硬岩等技术难题,在不到800m轴线上完成30000m2防渗墙,是因为前期的施工生产性试验为大规模施工奠定了坚实的技术基础。4.0.5 在己建成的土石坝坝体内修建防渗墙,往往会对坝体产生定的影响:一是在槽孔建造过程中,极易引起坝体侵润线变化,并由此影响到坝坡的稳定:二是在槽孔浇筑混凝土时,较高的浇筑强度可能会造成坝体劈裂,产生横向裂缝。故要求定期对坝体沉陷、裂缝、位移、测压管等进行监测。49 DL/T
6、 5199一20045 施工平台与导墙5.0.1 “平台的宽度应满足施工需要”,指满足施工设备和运输车辆作业与行走的需要。其中施工设备的选择受地层、工期等客观条件的影响,不同的施工设备和工艺对平台宽度的要求差别很大,故在此对平台宽度不便作出统一的规定。在确定防渗墙施工平台高程条件中,最重要的是第1条“应高出地下水位I.Sm以上”,因为只有满足此条件,固壁泥浆的静压力才可能支撑士和地下水的侧压力,以保持槽孔的稳定。以往相关规范规定高出地下水位2.0m以上,偏于保守,参考国内施工经验和有关规范,规定为I.Sm。“施工期水位”,对于某些防渗墙工程而言,只是指施工期设计频率洪水所形成的水位。5.0.2
7、 导墙的功用不仅是在开挖槽孔时给开挖机具导向,以及保护泥浆液面处于波动状态槽口的稳定,还要承受士压及施工机械等荷载,并要支撑混凝土导管、钢筋笼、接头管(板)等临时荷载,因此要求其具有一定强度和刚度,并应建在稳定的地基上。导墙在早期一般为木结构,其稳定性不好,易造成槽口明塌,故从20世纪70年代末期开始,己多为现浇(或预制)混凝土或钢筋混凝土代替。其结构型式常用的有矩形、直角梯形、L型、倒L型、槽钢型等。在地质条件合适、槽孔施工周期短的情形下,导墙也可用钢结构型式,其优点是可周转使用,降低成本。导墙高度由槽口土质条件、所承受的荷载和槽孔施工周期等因素决定。导墙内间距,在用抓斗、液压镜槽机建造槽孔
8、时,宜大于50 DL IT 5199 - 2004 设计墙厚40mm60mm:在用冲击钻机建造槽孔时,宜大于设计墙厚60mm1oomm。导墙下地基加固方法,对松散土可采用振冲碎石桩,对软弱土可采用深层搅拌桩或粉喷桩,其他的方法还有水泥灌浆和高压喷射灌浆。加固深度视地质条件而定,最小不少于Sm。5.0.3 本条规定的质量标准适合于一般的防渗墙工程,对于需吊放钢筋笼的防渗墙和地下连续墙工程,其标准应有所提高,建议采用以下标准:导墙内墙面应与防渗墙轴线平行,其允许偏差士lOmm:导墙内墙面应坚直,顶面高程允许偏差lOmm,导墙内墙面间的距离允许偏差士lOmm。5.0.4 本条文对冲击式钻机轨道铺设提
9、出的要求,是确保造孔施工质量的重要措施。5.0.5 近年来,履带式成槽机械己广泛用于防渗墙施工,由于该类设备重量大,为了槽孔及设备的安全,故对其作业平台提出了较高的要求。51 DL/T5199一20046泥浆6.0.1 本条简明扼要地阐述了泥浆应具备的功能。泥浆首先必须具有良好的物理性能,如较小的失水量,能形成稳定致密的泥皮:适当的比重,才能起到支承孔壁、稳定地层的作用。泥浆良好的流变性能主要有以F三个方面的作用:一是有利于稳定地层:二是适当的动切力和塑性黠度之比(动塑比),有利于悬浮和携带钻渣,提高钻进效率:三是可减少钻进时槽内泥浆的压力波动,以防止泥浆的漏失和塌孔。泥浆的稳定性是指在正常钻
10、进时,泥浆中的分散粗颗粒不易下沉和它们不易聚结变大而沉降的性质。条文中的“水泥污染”是由于用钻凿法钻接头孔,处理漏失地层向槽内投放水泥,浇筑时泥浆和混凝土表面接触以及向槽内散落混凝土所致。水泥污染即是钙污染。当钙离子含量达到0.1%。时就足以使泥浆失去胶体性质,水泥污染后泥浆失水量增大,泥皮增厚且松散,新度、动切力增加,pH值升高,形成所谓“絮凝”。所以,应尽量避免向槽内加水泥和向槽内散落混凝土。为提高泥浆的抗水泥污染能力和处理轻度污染的泥浆,可在泥浆中加纯碱、复合磷酸盐等分散剂。6.0.2 本条阐明了选择制浆土料的重要因素。施工条件主要包括防渗墙轴线上的工程及水文地质条件和士料的开采、采购、
11、运输及质量等条件。本条中的成槽工艺主要是指出渣方式,如采用间断出渣(冲击钻、抓斗),宜用妻自土浆:如采用连续出渣(液压镜槽机、反循环钻机),宜用膨润土浆。膨润士泥浆性能优于黠土泥浆,如采用循环出渣、回收净化再重复使用的工艺,其耗量和成本将大幅度下降,对环境的52 DL IT 5199 - 2004 污染也小,因此宜优先选用膨润土制浆。在当地无较好的黠土,而膨润士因运距等原因成本太高时,可考虑使用两种士料的混合料制浆,其配比通过试验确定。6.0.3 膨润士是以蒙脱石为主要矿物成分的一种黠土。在进行矿物成分分析时,可以确定茹土的类型,而根据蒙脱石含量的高低,还可初步确定其造浆性能。对土样进行化学分
12、析后,依据Si02( Al203+Fe203)克分子的比值(约为4)和MgO的含量,也可确定黠土的类型。另外根据蒙脱石所含的高碱性阳离子的种类和含量的分析,可把膨润土划分为铀质膨润土和钙质膨润士。对于商品膨润士可不作矿物成分和化学成分分析,而可直接依据SY厅5060进行鉴定与选用。对当地开采的膨润土,应对其矿物成分和化学成分进行分析,并采取土样制浆化验,参照上述标准判定其质量。6.0.4 应根据本条中的标准尽量选择优质茹士拌制泥浆。因素占粒含量大于50%的优质茹士来源有限,故本标准修订为45%。6.0.6 对于商品膨润士,在鉴定其士料造浆性能时,可按SY厅5060标准执行即可。对施工过程中的泥
13、浆测试项目,只列出了最基本的三项指标。在实际工程中,可针对不同的施工阶段(成槽、清孔换浆、混凝土浇筑),成槽的不同工艺和是否吊放钢筋笼等条件,视需要增加若干指标,以满足施工的特殊需要。6.0.7 现依据国外的资料和近年来国内应用膨润土泥浆的实践,制定了一个常用的膨润土泥浆的重要性能指标。这个指标,应根据地层情况予以修正,如漏失地层、松软地层、高承压水位地层等。上述指标中未包括反映泥浆流变性能的一些指标,如塑性勤度、动切力等,根据工程地质条件和钻探工艺的要求,也可提出标准进行检测。本条及6.0.8条中涉及到两类泥浆试验仪器,这反映目前在53 DL/T 5199 - 2004 国内是两类仪器并存的
14、现状:一类是符合国际上通用的APIC美国石油协会)标准的,一类是仿前苏(联)式的。例如946/1500ml马氏漏斗是符合A目标准的,而500月OOml漏斗是仿苏式的。6.0.8 本条文中仅列入了lmin静切力标准,原因是国内数卡道防渗墙使用的勤土泥浆试验证明,l臼回n静切力相对于lmin静切力并无明显增长,这说明茹土泥浆并不具备良好的触变性能。6.0.9 本条提出的“洁净的淡水”,指的是矿物质含量不高,清洁无泥沙,不含有机质、油质等有害物质,适于饮用的水。6.0.10 高速搅拌机是指搅拌转速达1200r/min以上的搅拌机。旋流式搅拌机的送浆泵的泵叶也起搅拌作用,其转速达1200r/min以上
15、,也属高速搅拌机。如用高速搅拌机拌制膨润士泥浆,新浆的溶胀时间可由普通搅拌机的24h减至4h。54 DL IT 5199 - 2004 7槽孔建造7.0.2 本条为确定槽孔长度时的一般原则。“墙体平面形状”是指墙段的拐弯、分叉等具体形状,此时应根据结构要求和施工方便考虑墙段划分。“条件较好”指成槽难度相对较小和地层渗漏量较小的部位,以减少槽孔建造时间和避免渗透水流对墙壁稳定的影响和对龄期较短混凝土的溶蚀。7.0.3 如两期槽孔同时施工并相距过近,在成槽或槽孔浇筑过程中,两槽间土体可能因明塌或被混凝土挤穿,而造成槽孔连通的事故。7.0.4 近年来,越来越多的先进设备应用于防渗墙工手里中进行槽孔建
16、造,但是任何先进设备均有其局限性,同一设备不可能在所有地层中都可以达到高效施工,如先进的液压镜槽机在均质砂层中挖槽效率明显高于抓斗,却不能处理地层中的孤石。所以,在地质条件复杂的地层建造防渗墙,有必要选用多种设备组合施工,以发挥各自优势。钻劈法、钻抓法和抓取法是当前槽孔建造的常用方法。钻劈法属于传统的槽孔建造方法,对地层适应性强,多用于砂卵石或含漂石地层中,但工效较低,其设备是冲击钻机或冲击反循环钻机。钻抓法由钻机和抓斗配合施工,适用于多数复杂地层,总体工效高于钻劈法。钻机可以是冲击钻机、冲击反循环钻机或回转钻机等,抓斗可以是液压抓斗或机械抓斗。抓取法为纯抓斗施工,目前在国内属于较新的槽孔建造
17、工艺,多适用于细颗粒地层,工效高于上述两种方法,但成槽精度相对稍低。施工设备可以是液压抓斗或机械抓斗。机械抓斗配以重凿也可用于复杂地基处理甚至嵌岩作业。55 DL/T5199一2004就削法是用液压就槽机镜削地层形成槽孔的一种方法,是最新的槽孔建造方法,多用于砾石以下细颗粒松散地层和软弱岩层。该法施工效率高、成槽质量好,但成本较高。7.0.5 选定钻头直径时应考虑地层特点,既能满足墙厚要求,又不加大扩孔系数,以免造成混凝土严重超方。钻劈法的副孔长度一般为主孔直径的1.5倍,视地层的密实程度和墙体的厚度,可作适当调整。7.0.6 钻抓法施工时,在槽孔的两端必须钻凿主孔,其目的主要是保证墙段连接质
18、量。槽孔中间可根据地层情况决定是否再钻凿主孔,其目的是为抓斗导向,便于切割土体。7.0.7 抓取法和镜削法施工时,副孔长度小于抓斗开度,并为其开度的1/22/3,是为了使抓斗施工副孔时,便于切割士体,井可保证槽孔的连通。7.0.8 本条的规定是为了保持槽内足够的泥浆静压力,以维持孔壁的稳定。7.0.9 由于近年来引进了先进防惨墙施工设备,开发了先进施工工艺,重凿冲砸硬岩和钻孔预爆均在实际施工中处理孤石和硬岩地层时取得了良好效果。重凿重量可达8tlOt,可以用履带式吊车驱动,效果明显优于传统的冲击钻头:钻孔预爆是在槽孔开挖前进行,其钻孔设备可采用岩芯钻或各类快速跟管钻机。7.0.10 对己知的漏
19、失地层,在开挖槽孔以前,应备足堵漏材料如茹土球、水泥、锯末等,也可采用预灌浓浆的方法先行处理。7.0.11 清除槽孔周围的各类废弃物,是为了避免其进入槽孔污染泥浆,影响孔壁稳定或浇筑质量。7.0.14 槽孔建造是防渗墙施工的关键工序,如质量不合格即进行清孔换浆,修孔处理又会影响固壁泥浆质量,以后需再次清孔换浆,造成浪费。终孔质量检查中的孔斜检测方法有多种:对于般工程,56 DL IT 5199 - 2004 可用测量悬吊钻头或抓斗的钢绳的偏斜值并进行计算的重锤法:对于重要或对孔形有严格要求的工程,应采用超声波测井仪进行检测:成槽设备携带的测斜仪器,其测量精度经校检合格后,检测成果也可作为验收依
20、据。7.0.15 槽孔的孔斜率是槽孔建造质量的主要控制因素,端孔的孔斜率更是决定墙段是否可靠连接的重要因素。总体原则是要保证墙体厚度、槽段内部的连通性以及墙段连接部位的墙体厚度。根据抓取法施工特点,并结合国内外地连墙施工经验,此处规定了其孔斜率控制在6%。8%。范围内,比国内以前的相关规范要求稍低,具体操作时仍要遵循上述原则。应该注意的是:不能把孔斜率确定为检验和控制槽孔建造质量的惟一标准。浅槽孔孔斜率即使较大,可能超过规范的要求,但其绝对偏差值可能较小,不会影响墙段连接质量,没有必要耗费资源进行处理:对于深度较大的槽孔(比如达到60m以上),接头孔的孔斜率可能并没有超出规范要求,但绝对偏差值
21、可能超过了设计墙体厚度的1/3,此时已不能满足墙体连接质量要求。因此,施工中对孔斜率既要严格控制,又要根据实际情况具体掌握。7.0.16 清孔换浆方法应根据地层特点、槽孔建造工艺综合确定。泵吸法和气举法相对于传统的抽筒法更能保证清孔质量,所以加以推荐。7.0.18 近年来,越来越多的防渗墙施二中采用膨润士泥浆固壁,不但有利于孔壁稳定,也有利于保证洁孔质量。此处的膨润土清孔控制指标是根据近年来众多的工程实践提出的。7.0.19清孔合格后于他内开烧混凝土,是完全可以做到的,对于因吊放钢筋笼等不能在4h内开浇混凝土的工程,为确保浇筑质量,可采用优质膨润土泥浆,以提高清孔换浆质量。并应在浇筑前重新进行
22、检测,淤积厚度若不合格,需补充清孔或采取其他补救措施。57 DL/ T 5199一一20048 墙体材料及成墙施工8.1墙体材料8.1.1 本条列出了防渗墙常用墙体材料的种类,这些墙体材料已在第3章“术语和定义”中予以定义。钢筋油凝土与普通混凝土在泪凝土本身的物理性能方面无本质区别,故本规范不再单独列出。近年来,国内墙体材料有两个发展趋势:是在吸取国外经验的基础七,塑性混凝土等柔性墙体材料的应用越来越广泛,如三峡、小浪底等工程的围堪防渗墙以及堤防垂直防渗均大量采用塑性混凝土,取得了良好的技术经济放果。二是随着商品膨润土在墙体材料中的广泛使用,普通黠土的使用较少,有逐渐为膨润士所取代的趋势。不同
23、种类的墙体材料有不同的性能适用范围,其材料组成、施工方法及造价也各不相同,应根据具体用途和工程条件选择墙体材料。墙体材料各项性能指标之间的匹配应合理,否则在施工中难以兼顾各项性能要求,既造成资源浪费,也不利于工程质量评定。各种墙体材料性能的)般适用范围参见表lo表1防渗墙墙体材料性能的一般适用范围抗压强度弹性模量抗渗等级渗透系数允许MP a MP a 巳mis渗透坡降普通混凝土15.0 35 0 22000 31500 二三W6运4.19l9150 250 秸土混凝土7.0J 12 0 12000 20000 ?oW4 运7.8JO80 150 塑性混凝土I 0 5.0 300 2000 fl
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