淺談特殊地質(zhì)條件下防滲墻成槽施工技術(shù)

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(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，611130)

防滲墻施工技術(shù)在水利、公路、鐵路行業(yè)已成為普遍的地基處理方式，但面對近年來水利水電工程項(xiàng)目工期緊、任務(wù)重、強(qiáng)度高、地層越來越復(fù)雜的情況，防滲墻與地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)理論、成槽工藝等的研究仍顯不足，在很大程度上制約了防滲墻施工技術(shù)的發(fā)展，因此，對傳統(tǒng)式防滲墻成槽工藝適應(yīng)性的完善，尤其是在一些特殊地質(zhì)條件下成槽技術(shù)的研究已迫在眉睫。

1 特殊地質(zhì)條件下施工難點(diǎn)及解決思路

在水利水電工程防滲墻施工時(shí)經(jīng)常會遇到以下特殊地質(zhì)條件：

(1)圍堰截流的龍口段部位：圍堰截流龍口部位的填筑料，在水力沖刷的作用下，小顆粒料被水帶走，大粒徑的填筑料留在了龍口部位，從而形成架空層，大孤漂石聚集；

(2)山區(qū)河流上游圍堰邊坡開挖爆破堆積區(qū)：山區(qū)河流的特點(diǎn)是洪水期流量大、歷時(shí)短，而枯水期則流量很小，水位暴漲暴落，變幅很大。山區(qū)河流上游圍堰邊坡開挖爆破，在圍堰兩端形成破碎料堆積區(qū)，細(xì)小顆粒被水運(yùn)走，較大顆粒沉淀形成了松散架空層；

(3)超厚的砂層和淤泥層：在防滲墻施工軸線上常常會遇到超厚砂層和淤泥層，施工過程中因鉆具及槽內(nèi)固壁漿液對孔壁的擾動(dòng)，容易使砂及淤泥層液化，造成漏漿、塌孔等孔內(nèi)事故；

(4)全高堆填式填筑強(qiáng)漏失區(qū)：采用大體積混凝土六面體、塊石串等進(jìn)行全高堆填式填筑，因回填材料體積較大，回填料之間存在較大空隙，從而在防滲墻施工時(shí)形成強(qiáng)漏失區(qū)，影響成槽施工進(jìn)度及安全；

(5)河床取砂采空區(qū)：防滲墻施工軸線有可能布置于原河床取砂后形成的采空區(qū)，在該類條件下施工存在槽段孔壁坍塌或因采空區(qū)巖層的不穩(wěn)定造成施工平臺沉降，容易引發(fā)施工安全事故。

鑒于以上特殊地質(zhì)條件下防滲墻成槽存在的松散、強(qiáng)漏失、易垮塌、漏漿嚴(yán)重、孔故多、成槽施工難度大的特點(diǎn)，針對松散地層和強(qiáng)漏失地層槽段的穩(wěn)定問題進(jìn)行反復(fù)研究、改進(jìn)，最終形成了防滲墻“平行鉆進(jìn)”成槽施工技術(shù)。此技術(shù)可做到最大限度地發(fā)揮鉆具對地層的擠密加固作用，有效解決了上述特殊地質(zhì)條件下快速成槽的施工難題。

2 平行鉆進(jìn)施工成槽技術(shù)原理

在平行鉆進(jìn)成槽過程中，槽段的主孔和副孔均采用鉆具對地層擠密加固、泥漿護(hù)壁模式成孔，因此，特殊地層槽段的主孔與副孔不易塌孔，槽壁穩(wěn)定。在主孔造孔至10m時(shí)，便停止鉆進(jìn)向主孔內(nèi)回填粘土，然后開始副孔鉆進(jìn)至8m，再鉆小墻至3m～5m時(shí)；又開始鉆主孔，如此循環(huán)至槽段成槽完成。

槽段施工示意見圖1(圖中部序號①表示主孔，②表示副孔，③表示小墻)。

圖1 槽段示意

3 平行鉆進(jìn)成槽施工技術(shù)

3.1 施工流程

平行鉆進(jìn)法成槽施工技術(shù)流程見圖2。

圖2 平行鉆進(jìn)法成槽施工技術(shù)流程

3.2 技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 前期準(zhǔn)備階段

(1)技術(shù)及資源準(zhǔn)備

針對松散、漏失地層，弄清地質(zhì)、水情及設(shè)計(jì)要求和意圖，以便據(jù)此確定施工方案，選擇機(jī)具。

(2)導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)形式確定

根據(jù)防滲墻深度、地層施工難易程度等確定影響成槽周期、導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)形式。對松散地層、漏失地層，孤漂石含量大、防滲墻深、成槽周期長的地層，需對導(dǎo)墻基礎(chǔ)進(jìn)行5m～8m深度的預(yù)灌漿、鋼管樁等處理，同時(shí)對導(dǎo)墻鋼筋布置、導(dǎo)墻厚度及混凝土標(biāo)號等方面也需綜合考慮。

(3)施工平臺

對防滲墻施工平臺進(jìn)行碾壓密實(shí)，特別針對水下填筑起的施工平臺需注意填筑塊石粒徑等因素。

(4)測量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在作業(yè)面采用全站儀放樣，并做控制點(diǎn)標(biāo)記并沿點(diǎn)放出導(dǎo)向槽開挖線。

(5)槽段劃分

一般槽段長6.8m，劃分5個(gè)孔，3個(gè)主孔、2個(gè)副孔，主孔寬0.8m，副孔寬2.2m，以利于相鄰主孔可同時(shí)施工。

(6)補(bǔ)充勘探

設(shè)計(jì)地勘資料不詳細(xì)，地層成分復(fù)雜的非懸掛墻，應(yīng)采取打補(bǔ)充勘探孔以弄清基巖埋深情況。特別是對岸坡有可能存在倒懸體的部位，補(bǔ)充勘探孔應(yīng)加密和重點(diǎn)控制。

3.2.2 施工階段

(1)成槽施工要點(diǎn)

①在主孔鉆至10m時(shí)，采用黃泥及時(shí)回填主孔，利于主孔打回填和導(dǎo)向作用；

②主孔與小墻孔深高差需超過2m，以利于保障主孔孔位及鉆具導(dǎo)向作用；

③小墻與副孔深度高差不超過3m～5m，以利于孔故處理；

④對漏失地層及時(shí)補(bǔ)充漿液，始終保持漿面不低于導(dǎo)墻頂面50cm，同時(shí)貯備一定膨潤土漿、鋸沫、黃泥等，以利于及時(shí)堵漏；

⑤在主副孔鉆至相應(yīng)的孔深時(shí)，及時(shí)移動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行循環(huán)造孔；

⑥造孔過程中及時(shí)孔斜測量并記錄；

⑦槽段連續(xù)性檢查采用“拖槽”方式；

⑧基巖鑒定最好由地質(zhì)人員進(jìn)行，技術(shù)人員在槽孔現(xiàn)場見證。

(2)清孔

清孔采用氣舉反循環(huán)法，根據(jù)單元槽段內(nèi)各孔孔深不同，清孔次序?yàn)橄葴\后深。并用刷壁器和鋼絲鉆頭清除已澆墻段接頭處的凝膠物和泥皮。

(3)混凝土澆筑

混凝土澆筑使用直徑250mm導(dǎo)管。導(dǎo)管間距需滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。

(4)完工清場

防滲墻施工完成后，做到工完場清。

4 特殊地質(zhì)條件下平行鉆進(jìn)成槽施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)成槽技術(shù)相比，在特殊地質(zhì)條件下，平行鉆進(jìn)成槽施工技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)。

4.1 特殊地質(zhì)條件下常規(guī)成槽技術(shù)缺點(diǎn)

(1)“鉆抓法”在一般地層中能快速抓取成槽，但在河床取砂采空區(qū)、大江截流龍口段、山區(qū)河流上游圍堰邊坡開挖爆破堆積區(qū)、超厚(≥3.0m)砂層和淤泥層、全高堆填式填筑強(qiáng)漏失等覆蓋地層成槽施工，由于采用斗體閉合力進(jìn)行抓取出渣成槽，極易發(fā)生漏漿、塌槽、埋鉆、埋斗等事故，將出現(xiàn)反復(fù)抓取或無法抓取不能進(jìn)尺。事故后需反復(fù)回填槽段，工效相當(dāng)緩慢，處理漏漿、塌槽的事故槽段漿液用量特別大，成槽后的擴(kuò)孔系數(shù)大而造成浪費(fèi)混凝土。同時(shí)，受處理事故的影響，施工工期難以保障。

(2)“鉆劈法”采用鉆劈成槽，但在上述復(fù)雜地層成槽施工，由于采用鉆劈出渣成槽，極易發(fā)生漏漿、塌槽、埋鉆等事故，處理事故需反復(fù)回填槽段，工效低，處理漏漿、塌槽事故的漿液用量大，成槽后的擴(kuò)孔系數(shù)大，造成混凝土超量。同時(shí)，處理事故時(shí)間長，工期難以保障。

4.2 特殊地質(zhì)條件下平行鉆進(jìn)成槽技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

(1)防滲墻“平行鉆進(jìn)”成槽施工技術(shù)主要針對河床取砂采空區(qū)、大江截流龍口段、山區(qū)河流上游圍堰邊坡開挖爆破堆積區(qū)、超厚(≥3.0m)砂層和淤泥層、全高堆填式填筑區(qū)等強(qiáng)漏失特殊地層成槽施工，避免了由于松散、強(qiáng)漏失等造成槽段漏漿、塌槽等事故的風(fēng)險(xiǎn)。相對國內(nèi)傳統(tǒng)成槽工藝，對各種地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、工期短﹑成本低、墻體連續(xù)、平整、擴(kuò)孔系數(shù)小且均勻，對今后類似地質(zhì)條件下的防滲墻成槽施工具有參考價(jià)值和指導(dǎo)意義；

(2)槽內(nèi)回填粘土具有孔內(nèi)造漿功能，起到護(hù)壁的作用，大大減少了泥漿制備系統(tǒng)的投入，能有效降低施工成本；

(3)在鉆進(jìn)過程中，利用孔內(nèi)回填粘土包裹鉆渣，充分?jǐn)D壓填充至架空強(qiáng)漏失通道中，最大限度地發(fā)揮了鉆具對地層的擠密加固作用，可以較好地解決松散地層和強(qiáng)漏失地層的槽段穩(wěn)定問題；

(4)在類似地層中使用該工藝，工序簡單易操作，具有適用性強(qiáng)、操作性強(qiáng)、施工效率高等特點(diǎn)。同時(shí)加快了施工進(jìn)度，確保了墻體質(zhì)量，節(jié)約了工程投資，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；

(5)“平行鉆進(jìn)”成槽技術(shù)采用鋼絲繩沖擊鉆機(jī)即可，操作方便、作業(yè)流程單一，施工占用場地較小，對施工場地開闊度要求不高，克服了“鉆抓法”等成槽施工對場地平整、密實(shí)等要求；

(6)針對回填松散強(qiáng)漏失層、河床取砂采空區(qū)、大江截流龍口段、山區(qū)河流爆破截流區(qū)、超過5.0m厚的砂層和淤泥層、全高堆填式填筑等地層，使用防滲墻“平行鉆進(jìn)法”成槽工法，解決了上述等特殊地層成槽難的問題。實(shí)現(xiàn)了最大限度地發(fā)揮鉆具對地層的擠密加固作用，有效解決槽段的不穩(wěn)定問題，回填后的粘土在平行鉆進(jìn)過程中自然形成護(hù)壁泥漿，很好的起到護(hù)壁作用，大大減少了泥漿制備系統(tǒng)的投入。且槽段孔壁穩(wěn)定性得以較好改善，墻體混凝土充盈系數(shù)有所降低。

5 結(jié)語

平行鉆進(jìn)成槽施工技術(shù)是對特殊地質(zhì)條件下防滲墻施工技術(shù)的補(bǔ)充和完善，該技術(shù)在安谷、桐子林、去學(xué)、雙江口、楊房溝等防滲墻工程中的應(yīng)用，已完成防滲墻成槽施工10余萬m2，在保證防滲墻施工質(zhì)量的前提下，同時(shí)保證了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本。該技術(shù)值得類似工程施工借鑒、應(yīng)用。