沖擊鉆配合洛陽(yáng)鏟應(yīng)用于高壩混凝土防滲墻施工

劉蒲華

（邵東縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室 邵陽(yáng)市 422000）

張雄華

（湖南省水利水電科學(xué)研究所 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

六都寨水庫(kù)位于資水支流辰水中上游，行政區(qū)劃隸屬隆回縣六都寨鎮(zhèn)。水庫(kù)壩址控制集雨面積338 km2，水庫(kù)總庫(kù)容1.237 億m3，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪、供水等綜合效益的大（Ⅱ）型水庫(kù)。水庫(kù)工程屬Ⅱ等，其主要建筑物大壩、溢洪道、引水隧洞及放空隧洞等永久性建筑物為2 級(jí)建筑物。大壩按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2 000年一遇洪水較核。水庫(kù)大壩為粘土心墻壩，最大壩高72.5 m。局限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和施工水平，處理措施考慮不周全，加之施工質(zhì)量問(wèn)題和工程運(yùn)行多年，壩體防滲方案采用垂直混凝土防滲墻。

2 造孔成槽

高壩混凝土防滲墻施工時(shí)，槽段成槽的時(shí)間長(zhǎng)短是關(guān)鍵，減少成槽時(shí)間可降低槽段施工過(guò)程中的垮孔、漏漿等一系列不確定因素發(fā)生的幾率[1]。根據(jù)六都寨水庫(kù)壩體地質(zhì)情況，防滲墻造孔采用沖擊鉆配合洛陽(yáng)鏟。高壩粘土心墻壩采用沖擊鉆成槽有以下優(yōu)勢(shì)： 鉆頭在沖擊成孔過(guò)程中可對(duì)下方土層有個(gè)擠壓、密實(shí)的功效，可在一定程度上阻斷裂隙滲流通道，防止施工過(guò)程中漏漿等情況的發(fā)生。但由于沖擊鉆在高壩粘土心墻中施工工效不高，可借助洛陽(yáng)鏟等這類設(shè)備加以解決。

2.1 單元槽的劃分和導(dǎo)向槽制作

施工槽段劃分一般需要根據(jù)地質(zhì)條件、墻體深度、施工方法等諸多因素來(lái)確定，本工程經(jīng)研究分析確定槽段長(zhǎng)度6 m； 導(dǎo)向槽采用C25 混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)向槽，尺寸：500×1 200 mm，配筋：HRB 400，受力筋7Ф14；分布筋Ф6@500。

2.2 造 孔

（1）沖擊鉆機(jī)造孔工藝。本工程采用沖擊鉆，鉆劈法造孔成槽，成槽時(shí)先鉆進(jìn)主孔，后劈打副孔。選用（1.3～1.5）t 十字沖擊鉆頭和空心長(zhǎng)鉆頭造孔。為保證終孔孔徑不小于80 cm，施工中及時(shí)進(jìn)行修正。主副孔的鉆進(jìn)，主要依靠鉆頭的沖擊切削作用成孔，對(duì)于主、副孔之間小隔墻劈打，要將鉆機(jī)移到小墻中心才能進(jìn)行，劈打時(shí)適當(dāng)控制沖程，做到輕打穩(wěn)打。打副孔時(shí)在主孔內(nèi)放入掏渣桶，及時(shí)掏抽槽底鉆渣。一、二期槽孔同時(shí)施工時(shí)，其間距應(yīng)大于槽孔寬度1.5 倍以上。主孔寬度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，副孔搭接處的寬度應(yīng)大于主孔寬度，主、副孔高差不得小于3 m。鉆劈副孔時(shí)，應(yīng)在相鄰兩主孔內(nèi)放置接石筒，每鉆進(jìn)（0.3～0.4）m 時(shí)，提取鉆渣一次。鉆進(jìn)中應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)速度，均勻放松鋼絲繩，做到勤松、少放。當(dāng)孔內(nèi)鋼絲繩擺動(dòng)過(guò)大時(shí)，應(yīng)停鉆調(diào)整后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中出現(xiàn)斜坡、小墻、梅花瓣和探頭石等，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行修孔。鉆進(jìn)中遇到漏失地層，孔內(nèi)泥漿也柱突然下降時(shí)，應(yīng)立即提升鉆具，加大泥漿黏度和投入黏土球堵漏，保持孔內(nèi)泥漿液面，并快速鉆透漏失層。

（2）地層因素造成的鉆進(jìn)困難。由于水庫(kù)大壩為粘土心墻壩，分兩次填筑而成，第一次為20 世紀(jì)70年代人工填筑至40 m 高度，第二次為90年代采用機(jī)械化施工填筑加高30 m 到現(xiàn)在的72 m 高度，在試驗(yàn)槽段施工過(guò)程中，反映出兩次填筑的心墻質(zhì)量有很大差別，上層30 m 粘土質(zhì)量好、密實(shí)度高，粘土糊鉆現(xiàn)象嚴(yán)重，造成沖擊鉆施工進(jìn)度極其緩慢，實(shí)驗(yàn)槽施工時(shí)平均施工進(jìn)度約為5 m/天·臺(tái)（定額為16.7 m/天·臺(tái)）。

（3）洛陽(yáng)鏟施工技術(shù)的應(yīng)用。針對(duì)沖擊鉆施工進(jìn)度極其緩慢的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)咨詢、考察，決定引入洛陽(yáng)鏟施工工藝，其原理就是根據(jù)槽段主孔位的分布，利用鏟頭自由落體運(yùn)動(dòng)把土體抓上來(lái)，最后在槽段內(nèi)形成（4～5）個(gè)間距相等直徑同墻厚的深井，一臺(tái)洛陽(yáng)鏟設(shè)備正常情況下每天可施工（30～40）m，槽內(nèi)各深井之間的土體再用沖擊鉆配合清除，經(jīng)核算，采用洛陽(yáng)鏟工藝施工的槽段，平均施工進(jìn)度約為（20～24）m/臺(tái)·天，洛陽(yáng)鏟施工工程量分別只占工作量的10%（80 cm 墻體）、16%（60 cm 墻體），但因?yàn)槠浣鉀Q了上部30 m 范圍內(nèi)密實(shí)度大的粘土層，直接減少了沖擊鉆的沖孔工作量、抽漿時(shí)間，減少了后續(xù)施工的難度，解決了沖擊鉆頭施工上部土層糊鉆的困擾，從而大大加快了進(jìn)度，工程效益明顯。

2.3 泥漿的生產(chǎn)和供應(yīng)

泥漿具有穩(wěn)定孔壁，懸浮巖屑，沖洗孔底和冷卻鉆頭等作用。泥漿應(yīng)具有良好的物理性、流變性和穩(wěn)定性。本工程利用當(dāng)?shù)卣惩林谱髂酀{，拌制泥漿應(yīng)采用攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間不應(yīng)少于30 min。在成孔槽段現(xiàn)場(chǎng)安裝了泥漿攪拌機(jī)，備好膨潤(rùn)土、純堿，并在相鄰槽段設(shè)置簡(jiǎn)易泥漿池。成槽施工中斷過(guò)程中要求操作工人每隔1 h 把槽內(nèi)泥漿攪動(dòng)一次，遇到跑漿、漏漿情況及時(shí)往槽內(nèi)補(bǔ)增泥漿。

3 防滲墻混凝土澆筑

混凝土澆筑采用 “直升導(dǎo)管法”，導(dǎo)管內(nèi)徑為230 mm，壁厚4 mm，提升導(dǎo)管采用16 t 汽車吊車作業(yè)。每槽段內(nèi)下入二導(dǎo)管，兩導(dǎo)管間距不大于3.0 m，每根導(dǎo)管距離槽頭不大于1.5 m。導(dǎo)管的選用與混凝土澆筑強(qiáng)度和混凝土面上升速度相匹配，導(dǎo)管安裝豎直，接頭連接緊密不漏水。每根導(dǎo)管均置于槽寬的1/2 處，下端高出槽底0.4 m。漏斗容量須滿足開澆混凝土封底并達(dá)到埋管1 m 以上的要求，按以往的慣例，導(dǎo)管中應(yīng)設(shè)隔水球，但是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在不加隔水球的條件下，更能保證混凝土開澆順利，本工程采用漏斗底部加裝活板的方法。

4 防滲墻接頭施工

采用鉆鑿法施工，在澆筑好的Ⅰ序槽段的兩端重新鉆孔，把已澆筑的混凝土鑿除掉。接頭開始施工的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)與澆筑時(shí)的氣溫結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況綜合進(jìn)行考慮，接頭鉆鑿法施工為混凝土澆筑后12 h 實(shí)施。同時(shí)，鉆鑿法接頭施工時(shí)應(yīng)控制好垂直度，Ⅱ序槽澆筑前須進(jìn)行泥皮的洗刷，使接觸面混凝土清理達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

（1）對(duì)墻體質(zhì)量檢查?；炷零@芯取樣12 組，測(cè)得抗壓強(qiáng)度最小值為10.2 MPa、最大值為13.5 MPa、平均值為11.2 MPa；防滲墻聲波透射檢測(cè)抽檢5 個(gè)槽段，所檢查5 個(gè)槽段的防滲墻質(zhì)量均評(píng)價(jià)為合格；防滲墻注水試驗(yàn)抽檢6 個(gè)槽段，每個(gè)試段長(zhǎng)度為5 m，共取得51 個(gè)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值(滲透系數(shù)K 值)，其中最小值為3.34×10-7cm/s、最大值為7.98×10-7cm/s、平均值為5.85×10-7cm/s，全部符合設(shè)計(jì)值（K＜i×10-7cm/s，1≤i＜10）。

（2）沖擊鉆配合洛陽(yáng)鏟成孔這種工藝只適合在粘土層，在砂礫層、或土體內(nèi)含水量過(guò)高的情況下，由于目標(biāo)土體與鏟頭壁的粘聚力、摩擦力小于土體的自重，目標(biāo)土體不能取出。同時(shí)洛陽(yáng)鏟施工時(shí)應(yīng)考慮與沖擊鉆機(jī)在時(shí)間上和空間上的協(xié)調(diào)配合，因?yàn)槁尻?yáng)鏟施工時(shí)要占用有限的施工場(chǎng)地，會(huì)對(duì)相鄰槽段施工造成一定的影響； 洛陽(yáng)鏟成孔的深井長(zhǎng)時(shí)間暴露會(huì)有垮孔的危險(xiǎn)，因此在一個(gè)槽段內(nèi)洛陽(yáng)鏟施工完畢后需注入泥漿進(jìn)行固壁，并盡快組織沖擊鉆對(duì)此槽段進(jìn)行施工。

[1] 高鐘璞.壩基礎(chǔ)混凝土防滲墻[M].北京:中國(guó)電力出版社，2000.