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摘要:受小浪底库区“调水调水”影响,黄河小浪底项目作业时间集中且紧张,为了保障临水侧挡土墙有序完成、不影响整体计划,结合工程实际情况,对临水侧重力式挡土墙的施工工艺进行了分析,从基槽开挖、底板施工、墙身施工、墙后回填等多方面进行了研究,并经过施工工艺的优化调整,有效保障了挡土墙施工的质量、进度及安全,在类似项目中值得推广应用。
关键词:临水,重力式挡土墙,高效施工
1 工程简介
黄河小浪底项目位于小浪底库区范围,挡土墙高约3-5m,10m每段布置,以重力式为主,主要为布置于临水侧的边坡防护结构,挡土墙底板水平,各段顶部呈渐变式并随道路高程变化,基础为中风化岩层及强风化岩层,基础承载力不足时采用12%水泥土进行换填,换填厚度不小于0.5m,挡土墙底板为C20钢筋混凝土结构,墙身采为C20素混凝土。示意如下图所示。
挡土墙施工横断面图
挡土墙施工纵断面图
小浪底水库以防洪、防凌和减淤为主,为了保持长期有效库容,采用“蓄清排浑”的运用方式,即每年汛期7~9月,水库降低水位泄洪排沙,调水调沙;十月至次年6月,水库蓄水调节进行供水、灌溉和发电。库区历史水位如下。
小浪底坝前水位过程线
2 挡土墙施工特点
(1)库区“调水调沙”影响,挡土墙作业时间集中,主要为7-8月低水位期,施工紧张,且主要施工期为雨季,工期难以保障。
(2)与其它工作面同步施工,作业空间有限。
(3)临水临边结构,且库区水位存在周期性变化,对挡土墙质量、安全考验大。
3 重力式挡土墙施工工艺
挡土墙施工工艺流程主要为:施工准备→基坑开挖→底板施工→墙身施工。
3.1 施工准备
挡土墙施工准备工作主要包括:施工方案、测量放样、人员、设备准备等工作,准备工作的充分程度直接关系到后期施工的进度及质量。
(1)挡土墙方案准备
挡土墙属于支挡工程,施工前需根据《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》做好危险性较大工程的辨识,3m≤h<5的为危险性较大的分部分项工程,h≥5m的为超过一定规模的危险性较大分部分项工程。施工涉及边坡开挖、模板施工、脚手架搭设及混凝土等施工,在编制方案时,需做好边坡稳定、模板及脚手架安全性的验算,同时优化施工布置,方便各工序施工。
(2)测量放样
施工前需提前进行地形的复核,地形与设计基本一致,再放样准备开挖工作,测量放出基坑边线,在测量放线经监理工程师审核通过后再进入基坑开挖工序。
(3)人员、材料及设备准备
为保证施工进度及效果,进场的人员需符合规定,电工、架子工、电焊工需持证上岗,确保模板平整且满足强度、刚度要求,模板安装及混凝土浇筑需有经验丰富的人员主导,振捣设备功率需满足要求。
3.2 基槽开挖
地基承载力是重力式挡土墙稳定的重点,当挡墙天然地基不能满足要求时,需进行地基处理,处理至满足地基承载力、稳定和变形要求后再进行结构施工。岩基中的全风化带宜清除,强风化带或风化带根据挡墙的受力条件和重要性进行适当处理,土基根据设计要求进行处理。
基槽采用挖掘机放坡开挖,岩石采用凿岩锤破碎后由挖掘机开挖,库区临水区域受水位、土壤湿度等影响较大,随水位变化逐层开挖降低高程,临近基底时再分段清理,能第一时间为挡土墙创造施工条件,挡土墙根据分段(一般长度为10m)进行施工,统一采用挖掘机开挖至基底标高以上10-20cm,岩石地基开挖破碎层厚控制难度较大,保护层可适当加厚;下步工序施工前人工进行清基,清除表面松软岩石、棱角和反坡,并清理边坡上不稳定的土石方,挖方及时清运,禁止堆放至临边区域。
基坑开挖过程中需控制好标高,基坑周围设置排水措施,避免积水,并注意地下水情况,做好基坑排水工作。同时应重点关注土质情况,采用动力触探仪测定地基承载力,并根据土质及承载力情况选定处理方式。
3.3 底板施工
黄河小浪底项目重力式挡土墙底板为钢筋混凝土结构,厚40cm(墙高区段为60cm),断面图如下所示。
挡土墙底板钢筋配筋大样图
3.3.1 钢筋绑扎
钢筋根据图纸要求提前进行预制,确保具备条件后可及时进行安装,同时,由于挡土墙底板平面呈梯形布置,底板钢筋长度依次递增,预制期间做好分类,编序预制,有效减少现场布筋所需时间。
钢筋布置前应平整底部,并打扫干净,根据设计图纸、操作要求,对号入座,先根据序号按间距布置好,量测检查无误,再进行绑扎,底板钢筋网除靠近外围两行钢筋的相交点全部扎牢外,中间部分交叉点可间隔交错扎牢,但必须保证受力钢筋不产生位置偏移。
基础中钢筋的混凝土保护层厚度结合环境类别进行取值控制,黄河小浪底项目重力式挡土墙属于干湿交替、水位频繁变动环境,保护层厚度应不小于30mm,采用梅花形30×35mm垫块进行固定,前趾部分的钢筋可通过钢筋网布置的位置进行控制,浇筑混凝土期间注意避免。
3.3.2 模板安装
模板施工质量直接影响混凝土结构的施工质量,模板刚度、表面平整度必须满足要求,施工前需做好模板的验收,提前进行控制,模板安装必须稳固牢靠,接缝严密,不得漏浆。
钢模板不易变形,组装效率高,但弯道线形调整难度大;木模板人工施工方便,但加固不到位易发生变形。需根据现场施工条件及模板安全验算进行模板的选择,首选新模板,若采用旧模板,则需在使用前进行模板完好程度及平整度检查,必要时打磨修整,不满足要求的模板禁止投入使用;如转弯位置及浇筑层厚较小的底板,优先选择木模板。
浇筑混凝土时,模板底部受到的力最大,需特别做好底部的支撑固定,通过拉杆张拉与侧面支撑相结合,同时在模板外侧面打设固定钢筋支撑,多重保护保证模板的稳固,模板拼接需严密,接缝处保持平整,并将模板间隙封住,避免漏浆,检查合格后在浇筑前需均匀涂刷脱模剂。
3.3.3 底板浇筑
为便于浇筑控制,提前在模板上放好浇筑线,提高底板浇筑过程中高程及平整度可控程度。浇筑前将基底淋湿,控制好塌落度,可采用溜槽浇筑入模。底板厚度为40cm/60cm,采用斜层浇筑法浇筑,混凝土振捣棒不得触碰模板,并保持5~10cm的保护距离,每次插入振捣的距离不超50cm,振捣需充分均匀,谨防漏振。混凝土振捣完成以表面平坦泛浆而不冒泡且混凝土面不下沉为准。混凝土浇筑应持续进行,若因故导致浇筑中断,则中断浇筑的时间应短于前面一层混凝土的初凝时间或重塑时间。
底板与墙身衔接面在初凝后终凝前进行拉毛处理,墙趾和墙踵部分打磨光滑。终凝后立即进行养护,底板位置低矮,可铺设土工布喷水保湿。
为保证浇筑质量,挡土墙较高时,宜分层进行施工,也可以通过增加照明,提高模板内亮度,采取带有标示的长振动棒进行振捣等措施,提高振捣质量可控性,因模板安装布置较多拉杆加固,振捣棒需垂直通过间隙放入振捣,根据标示进行插入深度控制。
3.4 墙身施工
3.4.1 模板安装
挡土墙墙身设有排水管,模板需提前开孔以便于排水管设置,墙身高度较大时,分层进行施工,确保施工振捣质量。
当挡墙底板混凝土浇筑完毕并具有一定强度(≥1.2MPa),方可进行轴线投测,首先引出结构尺寸控制线,并以该控制线为起点,引出墙身控制线,用墨线弹出模板的内线、边线以及外侧控制线,施工前三线必须到位,以便于模板的安装和校正。挡土墙胸面及墙背设有一定的坡度,模板底放置到位后,需支撑、张拉固定。
钢模板适合采用组合钢板,能满足支挡强度、施工高效方便的要求,模板组装前进行组装设计,板缝留设一致,拉杆孔间距要在满足设计要求的基础上达到美观要求。组装时严格按照模板配板设计图尺寸拼装成整体,模板在现场拼装时,要控制好相邻板面之间拼缝,以防漏浆。
首先进行后模及前模的安装,模板就位后,利用法兰螺丝将模板加固成整体,保持所有的接缝都应按一致的形式位于水平或垂直平面上,接缝应严密、不漏浆。通过调整对拉螺杆及模板的加固斜撑,使模板安装到位并准确。主体模板安装完毕后,最后安装封头模板,并进行整体加固。为满足模板稳定及施工需求,
最后进行左右两侧模板安装,合模前完成脱模剂涂刷及基础杂物清洗工作。每段挡墙间设一道伸缩缝,缝宽2cm,缝中填塞沥青麻絮,可在相邻段挡土墙支模时设置。
3.5 墙身浇筑、养护
为减小混凝土浇筑对模板的压力,墙身采用平铺法进行铺料浇筑,浇筑前,将底板冲洗干净,混凝土浇筑过程中,应随时对混凝土进行振捣并使其均匀密实,振捣宜采用插入式振捣器垂直点振。应避免重复振捣,防止过振。加强对模板支撑的稳定性和接缝的密合情况检查,防止振捣过程中模板变形及漏浆。
采用插入式振捣器振捣混凝土时,插入式振捣器的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍,且插入下层混凝土内的深度宜为50~100mm,与侧模应保持50~100mm的距离。振捣完毕需变换振捣棒在混凝土拌和物中的水平位置时,应边振动边竖向缓慢提出振动棒,不得将振动棒放在拌和物内平拖或驱赶混凝土,表面振动器的移动距离应能覆盖已振动部分的边缘,避免碰撞模板及其他预埋件。每一振点的振捣延续时间宜为20~30s,以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度,防止过振、漏振。
挡土墙较高,为防止混凝土离析,应使用溜槽进行浇筑,混凝土倾落高度不宜超过2m,以不发生离析为准。同时为降低对挡土墙模板的压力,分层进行浇筑,每一浇筑层厚度为50cm左右,各层混凝土适当间隔,但不得超过下层混凝土初凝时间,避免留置施工缝,振捣浇筑上层结构时,需振捣插入下层结合面。
混凝土振捣完成后,及时修整、抹平混凝土裸露面,待定浆后再抹第二遍并压光。抹面时严禁洒水,并应防止过渡操作影响表面层混凝土的质量。
在混凝土强度达到2.5MPa,能保证其表面及棱角不因拆除而损坏时方能拆除模板,拆除顺序与安装模板顺序相反,先拆外模,再拆除内模。首先拆下穿墙螺栓,再松开地脚螺栓,使模板向后倾斜与墙体脱开,不得撬或用大锤砸模板,确保拆模不晃动混凝土墙体。
混凝土终凝后及时进行洒水养护,保持暴露面持续湿润,拆完模板再覆盖土工布洒水养护,保持结构表面潮湿并不少于14天。
3.6 墙后回填
当墙身到达设计强度的75%以上时进行墙背回填,回填料采用开山石石渣或卵砾石等透水性较好的材料,墙背回填按40cm一层分层填筑,并采用中型压路机进行压实,距离墙面较近或机械设备无法碾压的区域采用人工或小型机械夯实。
墙后在排水管位置设置反滤包,反滤包管底高程位置布置的黏土层需夯实,确保起到截水排水的作用,反滤包可采用粒径20mm的粗砾或碎石,反滤包的厚度及深度按设计要求布置。
回填材料采用开山石,采用沉降差检测其压实程度,采用20t以上压路振压两遍沉降差不大于2mm控制。
4 总结
综上所述,临水重力式挡土墙施工重点在于把控基础的稳定性,并通过规范化、流水化施工保障施工质量及进度,以优质施工保障后期水库各工况条件下正常运行,黄河小浪底项目采用该施工工艺有效地降低施工成本,并在保证质量的基础上抓住黄金施工期,顺利完成临水侧挡土墙施工。
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