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1、目 錄一、前言二、地質條件1、工程地質條件2、水文地質條件三、設計與施工方案規劃說明1、墻體厚度2、墻體材料3、施工平臺高度4、防滲墻軸線長度5、墻體深度6、防滲墻工程量7、防滲墻施工方案8、其他四、施工總布置及臨建工程1、施工總布置2、臨建工程五、防滲墻成槽施工1、防滲墻施工工藝流程2、槽孔劃分3、槽孔開挖4、槽孔開挖質量控制及檢測5、墻段連接方法六、固壁泥漿及清孔換漿1、 固壁泥漿2、 泥漿的拌制3、 泥漿的循環使用于回收處理4、 清孔換漿七、混凝土工程1、 墻體材料設計指標2、 混凝土原材料3、 混凝土配合比4、 混凝土拌制5、 混凝土運輸6、 混凝土澆筑八、質量控制與檢查7、 質量保證2、體系及措施（略）2、施工質量檢查項目及內容3、混凝土物理力學性能質量檢查4、墻體質量檢查九、主要施工設備十、施工進度計劃黃崗鐵礦III礦區尾礦壩混凝土防滲墻施工組織設計一、 前言內蒙古自治區黃崗礦業有限責任公司為加速礦山開拓步伐，在III礦區擬建包括中央混合井、井塔及廠房、選礦廠、尾礦庫等采選工程。其中尾礦庫工程主要建筑物包括截滲帷幕攔水壩和截洪溝等。在攔水壩軸線處覆蓋層深厚（最大達60.3m），其主要地層為砂質粉土、角礫、粉細砂、含礫石粉質粘土、中細砂。地層滲透性較強，砂質粉土K=0.230.83m/d，粉細砂K=0.741.2m/d。覆蓋層下基巖為安山巖，強風化帶節理裂隙發育，堅固性較差。3、根據勘察結果，勘察單位建議對攔水壩基采取地下連續墻或其他地基處理方法（如旋噴樁、排樁等）進行截滲處理。由于覆蓋層深厚，旋噴樁、排樁的處理方式達不到K110-7cm/s的標準，采用地下連續墻（以下稱混凝土防滲墻）的方案是合適的。二、 地質條件1、工程地質條件：尾礦庫范圍內主要地層分述如下：砂質粉土：由風積形成。灰黑色，較松散、均勻、稍濕。植物根系發育，偶含角礫、碎石，夾含薄層粉砂。厚度0.62.05m，一般厚度1.5m左右，滲透系數0.230.83米/日。角礫：灰色、灰黑色，不均勻較均勻，稍密中密，稍濕，粒徑大于2mm20mm的骨架顆粒占總含量的85%以上，角礫呈棱角狀碎塊，沖積或坡洪積形成，礫4、塊以安山巖為主，磨圓極差，鉆孔揭露在場地內分布不均，多呈透鏡狀分布，厚度2.06.8m不等。粉細砂、細砂：灰黃色、黃色、灰白色，較松散、均勻、稍密中密、稍濕濕，河流沖積或風積形成，粒徑大于0.075mm的顆粒占總含量的85%以上,級配較差，夾有少量碎石、角礫或極少量粉土顆粒，碎石、角礫成分以安山巖為主，揭露厚度1.2037.60m。滲水試驗計算滲透系數為0.741.20米/日。碎石：灰黑色、灰色，分選較差，呈棱角狀，為不均勻碎塊狀，稍密中密、稍濕濕，粒徑大于20mm的顆粒占總含量的70%以上，顆粒級配差，最大粒徑80mm。主要為基巖強風化破碎，坡積或坡洪積形成的塊石與粉細砂、粉土混合而成。碎石5、含量大于50%，厚度1.0013.90m，場地內分布厚度不均勻。含礫石粉質粘土：灰黑色、灰色，硬塑，無均質感，能搓成比粘土條粗的短土條，可感覺有砂粒存在，干后較堅硬，碎石、角礫、礫砂等含量占45%左右，層厚1.406.00m，坡洪積形成。中細砂：棕色，結構松散。以中細砂為主，含少量角礫及碎石。碎石直徑3-5cm；角礫及碎石成分為安山巖。砂的成分以石英為主，長石少量。該層為一套風積坡積物，粗細混雜，無分選，透水性較好。稍濕、松散。安山巖：灰黑色，斑狀結構，塊狀構造，致密強風化帶巖芯多呈碎塊狀，短柱狀，堅固性較差，節理裂隙發育，每米最多可見19條裂隙，大部分裂面屬剪切，擠壓、力學性質、平直、閉合，6、張開寬度甚小，部分裂有粉土，細粉砂充填，主要裂隙面與巖芯軸夾角30；40；10；20；15；35。安山巖：灰黑色，斑狀結構，塊狀構造，致密，中風化帶巖芯較完整，一般為10-20cm柱狀，余者達30cm。巖芯堅固性一般，錘擊易斷裂。節理裂隙發育，每米可見9條裂隙，裂面多平直，閉合，多壓扭性，剪切性質。延伸較遠。裂隙中充填較少，褐鐵染現象極發育。主要裂隙面與巖心軸夾角分別為：15；20；45；30；60；50。2、水文地質條件地下水主要為第四系孔隙潛水，埋藏較深，在地表以下15m左右，含水層厚度較厚且不均勻，粉細砂、細砂層中含水稍好，但含水量較小，其他角礫、砂質粉土、粉質砂土細顆粒成分較多，幾乎為7、不含水層。水質分析結果，地下水質良好，為HCO3-Ca型水，PH值9.5，As含量為0.05mg/l。水、土的腐蝕性指標均低于規范規定腐蝕性評價的界限值，對鋼筋、混凝土不具腐蝕性。基巖風化帶深度一般為2.05.0m，裂隙含水微弱。三、 設計與施工方案規劃說明1、 墻體厚度考慮到尾礦壩最終與壩頂標高是1650m，地下水位標高為1595m，墻體承受最大水頭不超過55m，所以初步確定墻體厚度為0.8m，其所承受的水力坡降最大為68.8，而墻體極限水力坡降大于300，是十分安全的。2、 墻體材料國內外不少混凝土防滲墻均采用塑性混凝土作為墻體材料，如三峽二期圍堰混凝土防滲墻，承受水頭近90m，采用的就是8、這種材料，根據實際運行效果來看，也是十分理想的。該種材料強度與彈模均較低，能適應較大的土水壓力而不開裂，而同時其抗滲性能良好，可達到110-7cm/s的要求。根據國內有關工程的經驗，可初步確定塑性混凝土物理力學性能指標是： 抗滲強度：R28=45Mpa 彈性模量：E28=15002000Mpa抗滲標號：W8（其相應的滲透系數為2.6110-9cm/s）3、 施工平臺高度為減少挖填方工程量，防滲墻施工在四個平臺上進行。它們的高程分別為1615m、1610m、1615m、1620m。4、 防滲墻軸線長度根據地質勘探結果，防滲墻軸線長度370m，即從勘探孔bk11# bk21#。bk21#孔以左的左9、壩肩和bk11#以右的右壩肩第四系覆蓋層厚度一般不超過10m，可采用明挖明澆的方法構筑防滲體系，可大幅度降低工程造價。在勘探孔bk23#周邊約50m長地段第四系覆蓋層厚度較深，但因下伏較厚的粉質粘土，其滲透性較弱，可考慮采用其他方案處理。5、 墻體深度勘察報告稱，第四系覆蓋層底部為安山巖，進入中等風化帶一定深度后，巖石致密，裂隙不發育，滲透性能差。因此本方案初步確定防滲墻墻體穿透安山巖即可，嵌巖深度15m，平均為2.8m，下部不再布置灌漿帷幕，從而簡化施工程序。按此方案，墻體最大深度61m，平均深度38m。防滲墻縱剖圖見附圖。6、 防滲墻工程量按上述墻體軸線長度和墻體深度計算，防滲墻成槽總工程10、量為14060m2，其中：覆蓋層工程量為13024 m2，巖石工程量為1036 m2。混凝土澆筑方量為110810 m3（擴孔系數為1.05）。7、 防滲墻施工方案我國目前防滲墻成槽施工方法有“鉆劈法”、“鉆抓法”、“抓取法”、“銑削法”等四種，根據地質條件和工期要求，除“抓取法”外，其余三種方法均可用于本工程。但經認真比選后，我公司推薦采用使用銑槽機的“銑削法”， 該施工方法的優點是： 對地層適應性強，銑槽機既可銑削第四系覆蓋層，也可銑削強風化安山巖。 成槽精度高，孔斜率1/300，墻體平滑順直。 施工效率高，在本工程地質條件下，工效可達到150m2/d。 用電負荷小，總負荷（含混凝土拌和站11、）為500kv.A。 用水量最少，廢漿排放量最低，對環境污染小。 全部采用優質膨潤土泥漿固壁，可確保清孔換漿和水下混凝土澆筑的質量。8、 其他為使本設計及施工方案更為合理可靠，我公司如中標后，擬在以下幾個方面做深入的工作。 根據尾礦壩的運行情況，對墻體受力情況進行有限元分析，以最終確定其墻體性能指標。 根據墻體性能指標，設計塑性混凝土配合比并進行室內試驗，以確定施工配合比。 對強、中風化花崗巖補充勘探和試驗，定量確定其透水性能，以確定墻體嵌巖深度和墻下帷幕灌漿的必要性。四、 施工總布置及臨建工程1、 施工總布置 施工平臺：沿墻軸線建造四個防滲墻施工平臺。施工平臺寬度一般為16m，墻軸線上游為寬12、10m的液壓銑工作平臺，墻軸線下游為寬5m的交通道路。 在1610m平臺中部，在液壓銑工作平臺上游側布置制漿站，占地1540m2。 在1610m平臺中部，交通道路下游側布置泥漿凈化站和混凝土拌和站，占地分別為1212m2和1540m2。 變壓器：500kv.A變壓器安裝在1610m平臺中部。2、 臨建工程 防滲墻導墻及施工平臺導墻采用“L”形鋼筋混凝土，液壓銑施工平臺為厚30cm混凝土，施工道路鋪設30cm厚的石渣。 防滲墻導墻布置剖面圖 供水系統用3水管將水由水源地供應至現場儲水池，供水能力為40m3/h，然后經管道泵加壓后分別供至泥漿站、混凝土拌和站和施工現場。 泥漿制輸系統泥漿制漿站包括13、膨潤土庫房、制漿平臺和泥漿池。泥漿池由一個膨化池(100m3)、一個新漿池(320m3)、兩個回收池(各560m3)組成，制漿站安設2臺1500L高速攪拌機，新制漿液通過4英寸供漿鋼管輸送至現場液壓銑和泥漿凈化系統之間的回路中，澆筑時的回漿通過回漿管路(6英寸)返回回漿池，經處理后重新輸送到現場使用 排渣系統液壓銑通過設置在豎井外側的BE500型泥漿凈化系統（見圖3-7）分離集中出渣，經集渣坑沉淀后，采用裝載機裝車，用5t自卸汽車運至指定棄料場。 圖 BE500型泥漿凈化系統 混凝土系統生產能力不小于40m3/h，擬安裝兩臺0.75 m3拌和站，拌制好的混凝土通過混凝土泵輸送到槽孔前的溜槽內進14、行澆筑。 本施工組織設計未對上壩道路、變壓器高壓端以上供電線路和水源地至儲水池供水系統做出規劃。五、 防滲墻成槽施工1、 防滲墻施工工藝流程（參見下圖）防滲墻施工工藝流程圖2、 槽孔劃分槽孔劃分成I、II期槽施工：I期槽長度6.8m，分三銑成槽；II期槽長2.8m，一銑成槽（參見下圖）。I、II期槽搭接長度0.20.3m（視槽段深度而定，淺者用小值，深者用大值）。槽段劃分示意圖3、 槽孔開挖主要成槽設備：主要成槽設備包括一臺BC-32液壓銑槽機，其性能參數見表。 BC32液壓銑槽機技術參數表泥漿凈化能力450m3/h泵口直徑6吋主機型號CAT 3176B功率291kw主機起重能力30T銑削寬度15、2790mm主機工作扭矩680KN.m銑削厚度1500mm內履帶寬度35504950mm銑削深度80m 成槽工藝流程：流程詳細見下圖 成槽方法成槽過程中，雙輪銑槽機垂直槽段，將雙輪銑成槽機切割輪照準標志徐徐入槽切削。雙輪銑成槽機切割輪的切齒將土體或巖體切割成7080mm或更小的碎塊，并使之與泥漿相混合，然后由雙輪銑成槽機內的離心泵將碎塊和泥漿溶液一同抽出開挖槽。為了能夠切割到兩個切割輪之間在開挖槽底部形成的脊狀土，在切割輪上安裝偏頭齒。這個特殊的偏頭齒可以在每次到達開挖槽底部的時候通過機械導向裝置向上翻轉，切割兩個切割輪之間的脊狀土，其形式如下圖： 雙輪銑成槽機偏頭齒圖寶峨雙輪銑槽機采用兩個獨16、立的測斜器沿墻板軸線和垂直與墻板的兩個方向進行測量。這些設備提供的數據將由車內的計算機進行處理并顯示出來，操作人員可以連續不斷的監測，并在需要的時候對開挖的垂直度加以糾偏，沿墻板軸線方向的垂直度的調整可以通過調整切割輪的速度的方法得以實現。雙輪銑成槽機的除渣，由設在成槽機兩個切割齒中間的吸渣口，依靠離心泵的吸力將渣土吸出槽段內。首先，切割輪的切齒將土體或巖體切割成小的碎塊，并使之與泥漿相混合，然后機內的離心泵將碎塊和泥漿溶液一同抽出開挖槽。圖為雙輪銑槽機反循環示意圖隨著開挖深度增加，連續不斷向槽內供給新鮮泥漿，保證泥漿高度，各項泥漿指標符合技術要求，使泥漿起到良好的護壁作用，防止槽壁坍塌，在遇17、到含砂量較大的土層，槽壁易塌時，加大泥漿比重，當接近槽底時，放慢開挖速度，仔細測量槽深，防止超挖和欠挖。由于槽底基巖面局部坡度較大，為便于液壓銑銑削，可采用50T履帶式起重機帶動重鑿將高處基巖鑿平。4、槽孔開挖質量控制及檢測質量控制標準槽孔開挖要求槽孔寬度：80cm，滿足設計要求。 槽孔的開孔孔位偏差3cm，滿足設計要求。槽孔垂直度成槽偏斜率1/300，所有槽段孔斜率均滿足設計要求。檢測措施銑槽機上配備隨鉆測斜儀，隨時可以對孔斜和孔深進行測量。通過連貫進行檢查和觀察，可以及時發現鉆孔中的異常情況并采取針對措施予以解決，以避免孔斜擴大。終孔后，進行槽孔驗收。終孔驗收的項目有深度、寬度和孔形，采用18、日本KODEN公司的DM-602型超聲波測井儀進行測量。超聲波測井儀同時測繪X軸和Y軸兩個方向的孔形，快捷方便、精度高。5、 墻段連接方法本工程墻段連接采用“銑接法”。即在兩個期槽中間進行期槽成槽施工時，銑掉期槽端頭的部分混凝土形成鋸齒形搭接，、期槽孔在地連墻軸線上的搭接長度為30cm。此法在國內外大型地連墻項目中應用廣泛，施工工藝成熟。“銑接法”接頭施工見圖4.5-1。“銑接法”接頭施工示意圖六、 固壁泥漿及清孔換漿1、 固壁泥漿 制漿材料地連墻成槽施工，采用膨潤土泥漿護壁，其主要材料性能如下： 水：潔凈的井水和江水，水質要求按照水工混凝土施工規范（DL/T）的規定執行。 膨潤土：其質量符合19、石油天然氣行業鉆井液膨潤土標準（SY/T506093）的二級膨潤土技術指標。 羧甲基纖維素鈉（CMC）：其型號為工業級IM8，其質量符合GB1904-89標準。 工業輕質碳酸鈉：其質量符合GB210.1-2004一等品標準。 食用小蘇打：其質量符合GB1887-98合格品標準。 漿液配合比及性能工程中采用的新制泥漿配比見表2，泥漿性能指標見表3。表2新制泥漿配比序號材料用量（kg/ m3）水膨潤土CMCNa2CO31981500.43.0297080/4.02、 泥漿的拌制將水加至攪拌機筒1/3后，啟動制漿機。在不斷加水的同時，加入膨潤土粉、堿粉CMC等外加劑，攪拌2min后，在水加至予計量時20、后可停止攪拌，放入膨化池中，待其膨化68h后使用。3、 泥漿的循環使用于回收處理成槽過程中，置于銑削架底部的泥漿泵抽吸槽底泥漿并經輸漿管路送至地面的泥漿凈化系統進行除砂處理，處理后的泥漿經管路返回槽孔中，經較長時間使用，如泥漿粘度指標降低，適當摻加新漿進行調整：如粘度指標升高，可加入分散劑改善泥漿性能。被嚴重污染的泥漿必須廢棄。圖2.3-5 液壓銑槽機泥漿凈化流程圖液壓銑槽機泥漿循環系統流程圖澆筑混凝土時，自槽口返回的泥漿一般均直接用泵輸送至回收漿池中，作為其它槽孔開挖用泥漿。混凝土頂面以上2m左右的泥漿會被嚴重污染而造成劣化，予以廢棄。4、 清孔換漿 槽孔建造完畢后，混凝土澆筑前必須進行清孔21、換漿，其方法是用銑槽機或潛水泥漿泵抽取槽底泥漿送至泥漿凈化站除砂，同時補充新漿，循環往復，直至達到表3中“混凝土澆筑前泥漿標準”。表3 泥漿性能指標控制標準表性 質階 段試驗方法新制泥漿循環再生泥漿砼澆筑前槽內泥漿密度(g/m3)1.051.151.15泥漿比重秤馬氏粘度(s)3045305040馬氏漏斗失水量(mL/30min)2040不要求1009型失水量儀泥皮厚(mm)1.53不要求PH值10.59.5129.512PH試紙含砂量(%)不要求不要求51004型含砂量測定儀檢測頻次2次/d2次/d1次/槽 洗刷接頭期槽清孔換漿后，采用50T履帶式起重機帶動特別設計的鋼絲刷子（如圖）自上而下22、分段刷洗期槽端頭的砼壁。利用自重使鋼絲刷子緊貼于鋸齒形的砼壁上，對其進行較為徹底的刷洗，刷洗后把液壓銑槽機下入孔底抽出刷洗掉的泥皮。圖鋼絲刷子示意圖 清孔換漿標準清孔換漿結束后，孔底淤積厚度10cm，在鋼筋籠下設完畢后混凝土開澆前檢查。從距孔底0.5m處取漿進行試驗，應達到表3中“混凝土澆筑前槽內泥漿”標準。七、 混凝土工程1、 墻體材料設計指標其物理力學性能指標除滿足設計要求外，施工性能應滿足如下指標： 入倉坍落度為1822cm；擴散度為3440cm，坍落度保持15cm以上時間不小于1h。 凝結時間：初凝6h；終凝24h。2、混凝土原材料水泥：采用國家大型水泥廠生產的新鮮無結塊的P.O.3223、.5礦渣硅酸鹽水泥；河砂：細度模數應在2.42.8范圍內，含泥量3%，表觀密度不小于2500g/cm3。膨潤土：其質量符合三級膨潤土標準（sy/T506093）。粗骨料：為粒徑520mm天然或人工礫石，含泥量1,表觀密度2600kg/m3，堅固性12；水：潔凈井水，符合混凝土拌制要求。3、混凝土配合比施工前根據原材料的情況進行混凝土配合比試驗以取得最適合的配合比。施工時據現場材料的含水量等調整各種材料的用量。4、混凝土拌制采用2臺0.75m3的攪拌站集中拌制。單個槽孔澆筑時，砼拌合的最小強度應達到40m3/h。5、混凝土運輸采用2臺HB30A型混凝土泵輸送至槽孔處溜槽內，經漏斗及澆筑導管進倉入24、槽。6、混凝土澆筑采用泥漿下直升導管法水下澆筑。澆筑前，擬定澆筑計劃，根據導管的布置和混凝土澆灌量，研究導管底端與混凝土上升高度的關系，預先擬定泵送混凝土及拔出導管的計劃，作到周密，施工有序。導管距孔底30cm左右。采用滿管法開澆。槽孔澆筑導管間距不宜大于4m，導管距端壁應小于1.5m，故期槽布置兩根導管，期槽布置一根導管。導管裝好后，將球膽置于漏斗口下方導管中，混凝土澆筑后，從導管壓出，漂浮于泥漿表面，在整個澆筑過程中，導管下端始終保持埋入混凝土中。各導管均勻進料，混凝土面高差不大于0.5m，導管埋深不小于1m，不宜超過6m。混凝土面平均上升速度不應小于3m/h。澆筑過程中應每不超過30分鐘25、測量混凝土面深度，每隔2h測量一次導管內的混凝土面深度，做好原始記錄，并在現場繪制澆筑指示圖。八、 質量控制與檢查1、質量保證體系及措施（略）。2、施工質量檢查項目及內容 槽孔建造質量檢查：孔位、孔深、孔斜、嵌巖深度； 槽孔清孔換漿質量檢查：槽內泥漿性能、淤積厚度、接頭刷洗質量； 混凝土澆筑質量：原材料的檢驗、導管間距、混凝土上升情況、終澆高程、混凝土施工性能。3、混凝土物理力學性能質量檢查 質量檢查試件數量：試件每100m3混凝土成型1組，每個墻體至少成型1組；彈性模量試件每10個墻段1組；抗滲等級試件每3個墻段1組； 試件經養護28d后進行檢測； 檢測成果進行數理統計分析后，對混凝土質量進26、行評定。4、墻體質量檢查 開挖檢查：對墻頂處23m深度內進行開挖檢查，主要檢查墻段接縫，也可從墻頂取樣送試驗室進行物理力學性能檢查。 鉆孔檢查：檢查孔數量每20個槽孔1個。需在該部位混凝土齡期達到28d后方可檢查，在檢查孔中采取芯樣，并進行注水試驗。九、 主要施工設備（見下表）主要施工設備統計表序號設備名稱規格數量額定功率（kw）1液壓雙輪銑BC-3214502泥漿凈化器BE-50011803高速泥漿攪拌機ZJ-15002284泥漿泵3PN4PN422285排污泵2456管道泵80200A17.57電焊機28kv.A2288潛水泥漿泵41289履帶式起重機QUY50112010挖掘機Wy-160113011裝載機ZL-3017512裝載機ZL-50112013自卸汽車15T16614混凝土拌和站0.75m326615混凝土輸送泵HB30A245十、 施工進度計劃 2007年4月15日部分人員進場； 2007年4月16日5月25日臨建工程施工，設備組裝，人員全部進場； 2007年5月26日8月28日防滲墻施工； 2007年8月29日9月25日質量檢查尾工，竣工資料整理，設備、人員退場。說明：如氣候條件允許，臨建工程可提前進行，防滲墻竣工時間可相應提前。