沖擊鉆配合洛陽鏟應用于高壩混凝土防滲墻施工

劉蒲華

（邵東縣水利水電勘測設計室 邵陽市 422000）

張雄華

（湖南省水利水電科學研究所 長沙市 410007）

1 工程概況

六都寨水庫位于資水支流辰水中上游，行政區劃隸屬隆回縣六都寨鎮。水庫壩址控制集雨面積338 km2，水庫總庫容1.237 億m3，是一座以灌溉為主，兼有發電、防洪、供水等綜合效益的大（Ⅱ）型水庫。水庫工程屬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 級建筑物。大壩按100年一遇洪水設計，2 000年一遇洪水較核。水庫大壩為粘土心墻壩，最大壩高72.5 m。局限于當時的設計和施工水平，處理措施考慮不周全，加之施工質量問題和工程運行多年，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，槽段成槽的時間長短是關鍵，減少成槽時間可降低槽段施工過程中的垮孔、漏漿等一系列不確定因素發生的幾率[1]。根據六都寨水庫壩體地質情況，防滲墻造孔采用沖擊鉆配合洛陽鏟。高壩粘土心墻壩采用沖擊鉆成槽有以下優勢： 鉆頭在沖擊成孔過程中可對下方土層有個擠壓、密實的功效，可在一定程度上阻斷裂隙滲流通道，防止施工過程中漏漿等情況的發生。但由于沖擊鉆在高壩粘土心墻中施工工效不高，可借助洛陽鏟等這類設備加以解決。

2.1 單元槽的劃分和導向槽制作

施工槽段劃分一般需要根據地質條件、墻體深度、施工方法等諸多因素來確定，本工程經研究分析確定槽段長度6 m； 導向槽采用C25 混凝土結構導向槽，尺寸：500×1 200 mm，配筋：HRB 400，受力筋7Ф14；分布筋Ф6@500。

2.2 造 孔

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

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

（3）洛陽鏟施工技術的應用。針對沖擊鉆施工進度極其緩慢的問題，經過咨詢、考察，決定引入洛陽鏟施工工藝，其原理就是根據槽段主孔位的分布，利用鏟頭自由落體運動把土體抓上來，最后在槽段內形成（4～5）個間距相等直徑同墻厚的深井，一臺洛陽鏟設備正常情況下每天可施工（30～40）m，槽內各深井之間的土體再用沖擊鉆配合清除，經核算，采用洛陽鏟工藝施工的槽段，平均施工進度約為（20～24）m/臺·天，洛陽鏟施工工程量分別只占工作量的10%（80 cm 墻體）、16%（60 cm 墻體），但因為其解決了上部30 m 范圍內密實度大的粘土層，直接減少了沖擊鉆的沖孔工作量、抽漿時間，減少了后續施工的難度，解決了沖擊鉆頭施工上部土層糊鉆的困擾，從而大大加快了進度，工程效益明顯。

2.3 泥漿的生產和供應

泥漿具有穩定孔壁，懸浮巖屑，沖洗孔底和冷卻鉆頭等作用。泥漿應具有良好的物理性、流變性和穩定性。本工程利用當地粘土制作泥漿，拌制泥漿應采用攪拌機，攪拌時間不應少于30 min。在成孔槽段現場安裝了泥漿攪拌機，備好膨潤土、純堿，并在相鄰槽段設置簡易泥漿池。成槽施工中斷過程中要求操作工人每隔1 h 把槽內泥漿攪動一次，遇到跑漿、漏漿情況及時往槽內補增泥漿。

3 防滲墻混凝土澆筑

混凝土澆筑采用 “直升導管法”，導管內徑為230 mm，壁厚4 mm，提升導管采用16 t 汽車吊車作業。每槽段內下入二導管，兩導管間距不大于3.0 m，每根導管距離槽頭不大于1.5 m。導管的選用與混凝土澆筑強度和混凝土面上升速度相匹配，導管安裝豎直，接頭連接緊密不漏水。每根導管均置于槽寬的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到埋管1 m 以上的要求，按以往的慣例，導管中應設隔水球，但是現場試驗，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。接頭開始施工的時間，應根據混凝土的強度等級與澆筑時的氣溫結合現場情況綜合進行考慮，接頭鉆鑿法施工為混凝土澆筑后12 h 實施。同時，鉆鑿法接頭施工時應控制好垂直度，Ⅱ序槽澆筑前須進行泥皮的洗刷，使接觸面混凝土清理達到規范技術要求。

5 結 語

（1）對墻體質量檢查。混凝土鉆芯取樣12 組，測得抗壓強度最小值為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抽檢5 個槽段，所檢查5 個槽段的防滲墻質量均評價為合格；防滲墻注水試驗抽檢6 個槽段，每個試段長度為5 m，共取得51 個試驗實測值(滲透系數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，全部符合設計值（K＜i×10-7cm/s，1≤i＜10）。

（2）沖擊鉆配合洛陽鏟成孔這種工藝只適合在粘土層，在砂礫層、或土體內含水量過高的情況下，由于目標土體與鏟頭壁的粘聚力、摩擦力小于土體的自重，目標土體不能取出。同時洛陽鏟施工時應考慮與沖擊鉆機在時間上和空間上的協調配合，因為洛陽鏟施工時要占用有限的施工場地，會對相鄰槽段施工造成一定的影響； 洛陽鏟成孔的深井長時間暴露會有垮孔的危險，因此在一個槽段內洛陽鏟施工完畢后需注入泥漿進行固壁，并盡快組織沖擊鉆對此槽段進行施工。

[1] 高鐘璞.壩基礎混凝土防滲墻[M].北京:中國電力出版社，2000.