混凝土防滲墻檢測(cè)鉆孔技術(shù)探討

楊建坤，竇波元，滿志強(qiáng)

（廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，南寧 530023）

混凝土防滲墻檢測(cè)鉆孔技術(shù)探討

楊建坤，竇波元，滿志強(qiáng)

（廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，南寧 530023）

針對(duì)混凝土防滲墻由于其本身厚度小、埋深大的構(gòu)造特性，在鉆孔檢測(cè)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)偏出墻體的現(xiàn)象，導(dǎo)致下部墻體無(wú)法檢測(cè)的問(wèn)題，探討了防滲墻鉆孔、測(cè)斜、糾偏的關(guān)鍵技術(shù)方法，經(jīng)工程實(shí)例驗(yàn)證：該技術(shù)方法在防滲墻鉆孔檢測(cè)時(shí)取得了很好效果，具有一定的借鑒意義。

混凝土防滲墻；鉆孔技術(shù)；鉆孔測(cè)斜；鉆孔糾偏

1 概述

混凝土防滲墻作為一種新型防滲技術(shù)在工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，從早期的試驗(yàn)研究到實(shí)際工程中應(yīng)用，發(fā)展非常迅速。隨著大批工程的投入運(yùn)行，塑性混凝土防滲墻從設(shè)計(jì)理論到施工方法，都在逐步完善[1]。如何確保墻體質(zhì)量、發(fā)揮工程效益是至關(guān)重要的課題，防滲墻質(zhì)量檢測(cè)是檢驗(yàn)其能否安全發(fā)揮效益的基本環(huán)節(jié)。由于防滲墻本身厚度小、埋深大的構(gòu)造特性，防滲墻的檢測(cè)一直是個(gè)比較棘手的問(wèn)題。

目前，防滲墻質(zhì)量檢測(cè)較為常用可靠的檢測(cè)方法為鉆孔檢測(cè)。在墻體中心部位鉆孔取芯，取出的芯樣封存做室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)；鉆孔完成后，利用鉆孔進(jìn)行墻體抗?jié)B性試驗(yàn)、井下可視電視、彈性波CT等檢測(cè)[2]。由于防滲墻厚度小、埋深大的構(gòu)造特點(diǎn)，在一些工程檢測(cè)中經(jīng)常出現(xiàn)鉆孔未達(dá)墻體底部而偏出墻外，導(dǎo)致防滲墻下部無(wú)法有效檢測(cè)。因此，控制鉆孔垂直度使其不偏出墻體成為檢測(cè)成敗的關(guān)鍵。要垂直鉆穿薄壁的防身墻體是一項(xiàng)技術(shù)要求十分高的任務(wù)。以防滲墻體寬度0.6 m、深度50 m為例，保證鉆孔不偏出墻體情況下，終孔孔斜須控制在0.5%以內(nèi)?？梢?jiàn)，采用一般的地質(zhì)鉆探方法是無(wú)法滿足防滲墻檢測(cè)鉆孔質(zhì)量要求的。為此，在總結(jié)多個(gè)防滲墻鉆孔經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探討出有效控制鉆孔垂直度的鉆孔技術(shù)方法，并取得了很好的效果。

2 鉆孔技術(shù)

2.1 鉆孔設(shè)備的選用

鉆機(jī)要求機(jī)械技術(shù)性能良好，轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍廣，鉆機(jī)穩(wěn)定性能好，一般選用油壓300型、500型均可；鉆桿應(yīng)采用無(wú)壓彎變形鉆桿；鉆具直徑根據(jù)鉆孔深度來(lái)定，深度在50 m以上鉆孔采用110 mm，50 m以下可采用91 mm鉆具。塑性混凝土防滲墻采用金剛石復(fù)合片取芯鉆頭，普通混凝土防滲墻采用金剛石取芯鉆頭。

2.2 鉆機(jī)安裝

對(duì)鉆孔進(jìn)行定位，保證鉆孔位于防滲墻的中心；鉆機(jī)就位后在下面采用10 cm左右的方形枕木作為基礎(chǔ)，方形枕木對(duì)穩(wěn)固鉆機(jī)效果較好；隨后用水平尺校正鉆機(jī)，保持鉆機(jī)立軸垂直地面。

2.3 鉆進(jìn)技術(shù)要求

在鉆孔初始階段，控制開(kāi)孔段的精度、保證鉆孔的垂直度至關(guān)重要。開(kāi)孔用的鉆具要保持較好的同心度，開(kāi)孔壓力要小，隨著鉆孔不斷加深逐漸加長(zhǎng)鉆具。鉆孔每回次進(jìn)尺控制在l m左右，每回次的芯樣要采完，否則會(huì)造成鉆孔偏斜。另外，在鉆進(jìn)過(guò)程中，還要控制進(jìn)尺速度，保持鉆機(jī)平穩(wěn)鉆進(jìn)，鉆機(jī)噪音正常。

塑性混凝土防滲墻和普通混凝土防滲墻由于其設(shè)計(jì)參數(shù)差異較大，在鉆孔過(guò)程中泵送水量具有較大差別。由于塑性混凝土強(qiáng)度很低，在鉆進(jìn)的過(guò)程中要嚴(yán)格的控制水量，以“孔口不返水、孔底不燒鉆”為標(biāo)準(zhǔn)，這樣既可以保證較高的取芯率，又可以消除大水量鉆孔時(shí)孔底沉渣問(wèn)題。普通混凝土泵送水量以孔口緩慢返水即可。以上這些既是鉆孔鉆進(jìn)技術(shù)要求，又是減小孔斜的主要措施。

2.4 鉆孔測(cè)斜

在防滲墻鉆孔實(shí)施過(guò)程中，由于鉆孔設(shè)備、墻體材料、人員素質(zhì)等各方面的影響，鉆孔經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一定的偏斜量。鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)測(cè)量孔斜，分析鉆孔偏斜位置及偏斜值，及時(shí)進(jìn)行糾偏是十分重要的，越小的偏差糾正起來(lái)越容易。鉆孔的前10 m，保證垂直度尤其重要，這是后面鉆孔質(zhì)量達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)，一般每鉆進(jìn)l m進(jìn)行一次測(cè)斜。目前通常采用浮桶吊錘測(cè)斜法，即從孔口將與孔徑相匹配的重錘下放到測(cè)量的深度，通過(guò)重錘在孔內(nèi)豎直方向的重力作用，浮桶中的浮體在擺動(dòng)后逐漸穩(wěn)定，穩(wěn)定時(shí)重錘中心點(diǎn)與浮體中心的連線形成一條豎直的垂線，如圖1所示。浮體穩(wěn)定后，在孔口就可以測(cè)量鉆孔目標(biāo)深處相對(duì)于孔口的偏斜量和偏斜方向，如圖2所示。此方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，量測(cè)可靠。測(cè)量范圍及精度：鉆孔半徑范圍內(nèi)，1.0 mm。

圖1 浮筒吊錘測(cè)斜法裝置示意圖

圖2 浮筒吊錘測(cè)斜法測(cè)量示意圖

2.5 鉆孔糾偏

每鉆取一段后，根據(jù)測(cè)出的偏斜量和偏斜方向，采取切實(shí)可行的糾偏方法，及時(shí)糾偏。常用的鉆孔糾偏方法主要有以下幾種。

2.5.1 立軸跟蹤糾偏

立軸跟蹤方法是鉆孔糾偏較為常用的方法，對(duì)偏斜量較小的情況較為實(shí)用。根據(jù)鉆孔測(cè)量的偏斜方向和偏斜量，對(duì)鉆機(jī)立軸進(jìn)行反方向調(diào)整，從而改變鉆頭在鉆孔內(nèi)的鉆進(jìn)方向。在糾偏鉆進(jìn)時(shí)同樣遵守小壓力、低轉(zhuǎn)速的操作要求，采用輕壓慢轉(zhuǎn)達(dá)到糾偏效果。這種方法適在孔深在20 m范圍內(nèi)偏斜小于20 mm效果比較明顯。

2.5.2 回填糾偏

回填糾偏法是針對(duì)偏斜量較大時(shí)的一種糾偏方法，回填糾偏分兩種，第一種在鉆孔的初始階段5 m以內(nèi)時(shí)，采用大規(guī)格鉆頭擴(kuò)孔至一定深度，在孔內(nèi)垂直放入一段與后續(xù)鉆孔相匹配的鋼管，把鋼管調(diào)豎直后用木塞固定，然后用水泥砂漿填滿鋼管與孔壁間隙，待砂漿達(dá)一定強(qiáng)度后鉆孔。另一種回填糾偏時(shí)在鉆孔達(dá)到一定深度時(shí)，將偏斜過(guò)大的孔段回填一定強(qiáng)度的水泥砂漿，待水泥漿硬化后用立軸跟蹤糾偏方法鉆進(jìn)，糾正鉆孔偏斜量。

2.5.3 定向楔子糾偏

定向楔子糾偏方法是回填糾偏方法的延伸，該方法在鉆孔較深上述方法不易糾偏情況下使用。根據(jù)浮桶吊錘法測(cè)量的偏斜值和偏斜方向，加工一定形狀規(guī)格的楔體；把加工好的楔體放入鉆孔預(yù)定位置灌注水泥砂漿，待砂漿硬化后再鉆孔，鉆具在楔子的導(dǎo)向下將按預(yù)定方向鉆進(jìn)。從而達(dá)到定向楔子糾偏的效果。

3 工程實(shí)例

3.1 廣西六陳水庫(kù)塑性混凝土防滲墻

廣西六陳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大壩塑性混凝土防滲墻，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)：防滲墻厚度0.6 m，抗壓強(qiáng)度R28=2～4MPa，初始彈模E281 000 MPa，滲透系數(shù)k 1.0×10-7cm/s，允許滲透比降[J] 60。鉆孔完成后采用鉆孔電視查看，鉆孔完成情況見(jiàn)表1，鉆孔電視照片見(jiàn)圖3、4。

表1 塑性混凝土防滲墻鉆孔完成情況

3.2 廣西百色澄碧河水庫(kù)普通混凝土防滲墻

廣西百色澄碧河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大壩普通混凝土防滲墻，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)：防滲墻厚度0.8 m，抗壓強(qiáng)度R2815 MPa，彈模E2820 000 MPa，滲透系數(shù)k i×10-7cm/s（1 i＜10）。鉆孔完成后采用鉆孔電視查看，鉆孔完成情況見(jiàn)表2，鉆孔電視照片見(jiàn)圖5、圖6。

圖3 塑性混凝土防滲墻（30.23 m孔深處）

圖4 塑性混凝土防滲墻（34.84 m孔深處）

表2 普通混凝土防滲墻鉆孔完成情況

圖5 普通混凝土防滲墻（30.99 m孔深處）

圖6 普通混凝土防滲墻（41.84 m孔深處）

3.3 小結(jié)

（1）由圖3-6可看出，實(shí)例1、2鉆孔底部周邊均在墻體范圍內(nèi)，防滲墻鉆孔終孔時(shí)未偏出墻體。根據(jù)表1、2可知，實(shí)例1、2終孔孔斜率分別為1.5‰、3.5‰，鉆孔垂直度非常高，滿足檢測(cè)孔質(zhì)量要求；

（2）由圖3-6可看出，塑性混凝土防滲墻中孔壁較粗糙，存在較多小凹坑，而普通混凝土防滲墻中孔壁較光滑、平整。這是因?yàn)樗苄曰炷翉?qiáng)度整體較低，而粗骨料強(qiáng)度相對(duì)較大所致，在鉆進(jìn)過(guò)程中，孔壁的粗骨料未被鉆頭磨斷而是摩擦擠出。普通混凝土防滲墻由于強(qiáng)度較大，墻體材料被均勻鉆穿，孔壁光滑；

（3）混凝土防滲墻鉆孔測(cè)斜方法還不完善。浮筒吊錘法雖然測(cè)量精準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果可靠，但由于其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，浮筒吊錘法最大測(cè)量范圍只有孔徑一半。廣泛應(yīng)用于地質(zhì)鉆孔測(cè)斜工作的陀螺測(cè)斜儀，目前開(kāi)發(fā)出的儀器頂角精度均在±0.1度以上，無(wú)法滿足防滲墻鉆孔測(cè)斜的精度要求[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)的鉆孔技術(shù)，在防滲墻鉆孔檢測(cè)時(shí)取得了很好的效果。采用該方法取得的鉆孔質(zhì)量能夠滿足檢測(cè)要求，為防滲墻從上至下的全斷面檢測(cè)提供了保障。在防滲墻鉆孔檢測(cè)時(shí)具有借鑒意義。防滲墻測(cè)斜方法還不完善，測(cè)量方法有局限性，需要研究新的技術(shù)方法來(lái)保障測(cè)斜工作。目前，浮筒吊錘法可以保證鉆孔半徑范圍內(nèi)偏斜的測(cè)量精度；對(duì)于鉆孔較大的偏斜量，還沒(méi)有較為實(shí)用的方法進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。

防滲墻的鉆孔是一項(xiàng)繁瑣的工作，鉆孔糾偏有時(shí)需要反復(fù)多次，耗時(shí)耗力。除了運(yùn)用基本的鉆孔糾偏技術(shù)方法外，選擇鉆探經(jīng)驗(yàn)豐富、責(zé)任心強(qiáng)的人員也是必不可少的。

[1] 夏可風(fēng)，我國(guó)水工混凝土防滲墻技術(shù)進(jìn)展[J].水利水電施工.2006（4）：4-8.

[2] 樓加丁，劉驊標(biāo)，葉 勇，等.黏土混凝土防滲墻檢測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用[J].2015（6）:164-168.

[3] 張典榮，朱曉榮.高精度全方位鉆孔測(cè)斜儀的研究及應(yīng)用[J].煤田地質(zhì)與勘探.2003（4）：58-60.

（責(zé)任編輯：周 群）

Discussion on drilling technology for concrete anti-seepage wall inspection

YANG Jian-kun，DOU Bo-yuan，MAN Zhi-qiang

（Guangxi Hydraulic Research Institute，Nanning 530023，China）

Concrete anti-seepage wall is characterized by low thickness and deep embedding，which frequently leads to borehole deviation out of wall in the course of drilling and the lower parts of wall fail to be inspected.The authors discuss the key technologies of drilling，incline measurement and deviation correction which have been ad?opted by actual concrete anti-seepage wall inspection with good effects.

Concrete anti-seepage wall；drilling technology；borehole incline measurement；borehole deviation correction

P634.7

B

1003-1510（2016）03-0067-04

2016-03-22

楊建坤（1982-）男，河南濮陽(yáng)人，廣西水利科學(xué)研究院工程師，碩士，主要從事巖土工程研究及相關(guān)工作。