石头河水库大坝安全监测系统土建工程施工技术

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1、石头河水库大坝安全监测系统土建工程施工技术摘要石头河水库拦河坝最大坝高114m，由于大坝结构和地层复杂的特点及对仪器埋设工艺要求严格，致使大坝安全监测系统土建工程的成孔及仪器埋设难度非常大。我们经过反复的实践、摸索、攻关，解决了深度大拉径卵砾石层的钻孔成孔与护壁技术，遇水膨胀缩径深厚粒土层的成孔、下管、提管技术及在深度111m钻孔中埋设三套监测仪器的工艺技术和方法。该监All系统埋设监测仪器的最大钻孔深度超过了我国已埋设仪器钻孔最大深度为80m的最高纪录。　　关键词石头河水库大坝安全监测土建工程施工技术1概述石头河水库位于陕西眉县境内，水库拦河坝最大坝高114m，拦河坝主段为

2、粘土心墙堆石坝，与两岸相连结的坝段为均质土坝。全坝总长970m，河床段坝长590m，坝顶宽lom，坝顶高程808m。该水库1972年动工，1981年开始运行，总库容为1.47X108m'。由于部分观测仪器损坏，大坝安全监测项目不全及两岸绕渗问题尚无有效的监测设施等原因，为保证大坝的安全运行及水库效益的发挥，建立安全监测自动化系统，实施对石头河水库大坝安全监测系统改造工程。 　　该安全监测系统工程总体分为两个标段实施。两个标段的土建工程均由陕西水利电力设计研究院地勘总队石头河项目部承担，监测仪器的购置、接线、调试及软件开发等由西安理工大学兰特公司承担。大坝安全监测土建工程于20

3、00年10月初开始动工，于2001年11月底完工，历时11个月(中间因故停3个月)，开动3-5台钻机，共完成钻孔31个，实进尺1646.5m，共埋设孔隙水压力计57套，完全满足了设计要求。　　2设计与施工技术要求2.1设计监测设计主要分坝基坝体、两坝肩绕坝渗流、右岸防渗墙渗流三部分。　　坝基坝体渗透压力监测共设4个断面，布置钻孔13个，进尺772m，共埋设孔隙水压计25套，其中有5个深孔(超过105m)，每孔要埋设3套。绕坝渗流及浸润线监测设计在左、右坝肩各布置6个钻孔，进尺541m，共埋设22套孔隙水压力计。右岸防渗墙防渗流效果监测设计共布置6个钻孔，进尺317m，共埋设孔

4、隙水压力计10套。　　2.2施工技术要求2.2.1时钻孔技术要求①在卵砾石层采用套管跟进，套管长度为1.5-2.Om。一孔内埋设一支测头者，套管采用CD108mm;二支以上时，套管直径不小于W127mm。套管层数依钻孔深度和地质条件确定。　　陕西水利水电技术总第8a期②在土层必须采用干钻法。　　③钻孔倾斜度要求落2丫100m,绕坝渗流孔(10/100mo④配备3^-5台300型钻孔。　　⑤详细记录各土层的性质、土质分界线、初见水位、稳定水位及跟进套管规格、长度、根数。　　⑥钻至基岩1-2m后清孔，并提交钻孔柱状图。　　2.2.2对埋设仪器的要求①测头周围反滤集水带，应用洗净、

5、风丰、过筛的中粗砂，填砂层厚度100^120cm②封孔泥球用膨胀率大于125膨润土制成，其粒径在0.5-1.0cm，并有一定级配。封孔厚度)4m.　　③泥球做好后，置阴凉处风干，不得晒干或烘烤，同时对所用土料做膨胀试验，对泥球进行浸水观察试验。泥球http://www.shlunwen.com/数量为回填量的1.5-2.0倍。　　④仪器埋设前，应检查钻孔是否达到设计层位和要求，检查合格后，将测头按设计要求就位。　　⑤埋设过程中，要量测各回填料段、套管底口高程，并记录回填料量及仪器状况，及时填写仪器埋设考证表、考证图。　　3钻孔的成孔方法钻孔的成孔是大坝监测系统工程的前提和基础

6、，钻孔质量的好坏是监测仪器能否顺利埋设的关键，也是监测系统工程成败的关键。　　石头河大坝安全监测工程埋设仪器钻孔的地层包括卵砾石层、土层及基岩。由于提供的原始资料不全，地层的复杂性、多变性及对钻孔深度、孔斜度、终孔口径、护壁套管等的特殊要求，致使钻孔的成孔，特别是护壁难度非常大。下面仅就卵砾石层、土层成孔方法进行探讨。　　3.1卵砾石层钻孔的成孔方法3.1.1成孔及护壁方法的选择卵砾石层钻孔主要指坝体上部厚度为20-50m卵砾石层钻孔。该部位卵砾石层为人工堆积，卵石粒径为0.4-1.3m，硬度8^-9级，极为松散，空隙大，漏失和坍塌都很严重。下部有厚5^10m,粒径5^80n

7、ine的粗、细反滤料，也很难成孔。　　(1)套管护壁成孔口按照设计要求，在卵砾石层成孔要用套管进行护壁。但这种方法在实施中，因卵砾石粒径和硬度大，用打管超前法进度很慢，不是孔斜，就是套管断裂，反反复复3-5天也进尺不到1m。用合金钻头超前钻进，大一级的套管根本无法砸下去，又不准孔内放炮，很难继续施工，先后报废了50多米不同规格的大管材，说明此法不适宜该地层。　　(2)泥浆护壁法成孔。由于该卵石层由人工堆积，空隙很大，用泥浆进行护壁，漏失量特严重，有进无出，供不应求。顶漏钻进还继续塌孔，达不到护壁的目的，