鉆劈法防滲施工在南寨水庫施工中的應用

趙廣章，郝中立，陳寶玲

鉆劈法防滲施工在南寨水庫施工中的應用

趙廣章1，郝中立1，陳寶玲2

（1.山東臨沂水利工程總公司，山東臨沂276000；2.東營市水利局，山東東營257100）

針對昌樂南寨水庫工程中溢洪閘和放水洞底板以下截滲施工，使用抓斗設備進場費用較高，經比較選擇了鉆劈法施工，論述了改進常規鉆頭，可以加快施工速度，并且節約了投資成本。

防滲墻；鉆劈法；扁型鉆頭

南寨水庫位于昌樂縣城南6 km，彌河支流小丹河上游，控制流域面積25.5 km2，現狀是一座小（1）型水庫，興建于1959年，總庫容425萬m3，興利庫容237萬m3。

南寨水庫擴建工程按五十年一遇洪水設計，一千年一遇洪水校核，擴建后水庫規模為中型，工程等別Ⅲ等，地震設防烈度Ⅷ度，興利水位117.20 m，興利庫容820萬m3；死水位106.50 m，死庫容66萬m3；設計洪水位117.95 m，校核洪水位118.56 m，總庫容1 036萬m3。

壩基防滲采用50.0 cm厚塑性混凝土防滲墻，防滲墻底部嵌入全（強）風化基巖以下1.0 m，主要對溢洪閘閘底板、放水洞涵洞底板以下的地基進行截滲處理，防滲墻長度為38.2 m，深度12~ 13 m之間，成墻面積約583 m2。

1 槽孔施工方案對比

針對該工程中防滲墻面積數量較少，并且在不同的施工部位，施工的區域狹小等難題。分析常用的施工方法：鉆劈法、鉆抓法和抓取法。

鉆劈法屬于傳統的施工工藝，適用于各類復雜地層，其設備是沖擊鉆機或沖擊反循環鉆機。

鉆抓法由抓斗和鉆機配合進行施工，普遍用于多數復雜地層，總體功效比鉆劈法高。

抓取法僅用抓斗施工，適用于較細顆粒層，總體功效比以上兩種方法都要高，但是精度較低，常用施工機械為機械抓斗或液壓抓斗。

由于抓斗設備體積較大，進出場費用較為昂貴，安裝調試也需要時間。針對于該工程的實際情況，工程量較小，施工區域不集中的特點，采用鉆劈法施工，同時對傳統的設備進行改進。

2 改造后設備與傳統設備的對比

傳統設備多數使用圓錐體鉆頭，底部為圓形帶有鋸齒。根據本工程施工特點并結合現場實際情況，防滲墻厚度為50.0 cm，深度約12.5 m，地質構造以壤土、碎石土、玄武巖為主，使用CZ-6D沖擊鉆，配備直徑0.6 m的圓形鉆頭，同時配備一個扁型鉆頭，鉆頭寬度為0.5 m，長度為1.1 m，高度為2 m，鋼板厚度為3 cm，鋼板材質為Q235，底部利用剛性耐磨材料，焊接成凸體磨頭。

3 槽段和單孔劃分

3.1 槽段劃分

溢洪道防滲墻設計總長共38.2 m，參照以往類似工程施工經驗，并結合現場地質條件，防滲墻自西向東，每5.6 m劃分為一個槽段，共分為7個槽段，最后一個槽段長4.6 m。放水洞防滲墻設計總長10.5 m，劃分為2個槽段，第二個槽段長4.9 m。槽段長度的設置滿足防滲墻施工規范中導管下設及澆筑中的有關要求。

根據槽段施工順序，將槽段劃分Ⅰ、Ⅱ期槽段，依次序進行，每期槽段劃分為“主、副孔”，先施工主孔，后施工副孔，每期槽段打通后澆筑混凝土。施工前用紅油漆在導墻頂部兩側標出槽段號和槽孔編號，并用磚墻將劃分的槽段分隔，起到阻隔泥漿的作用。

3.2 防滲墻單孔劃分示意圖：

主孔間距1.3 m，采用加工制作的長度為1.1 m的扁鉆頭劈鉆副孔，主、副孔單側搭接寬度為0.2 m，經實測，搭接處墻厚為0.57 m，滿足設計要求。

4 成槽施工方法及優點

4.1 施工平臺

施工平臺修筑高程定為106.50 m左右，導墻頂面標高設置比防滲墻頂高程高0.6 m左右。導墻形式采用“┘└”型。導墻凈寬0.60 m，墻體厚度0.3 m的C20鋼筋混凝土。

4.2 施工順序

施工時先施工Ⅰ期槽段，后施工Ⅱ期槽段，按照順序進行施工。每一期槽段先用鉆頭直徑為0.6 m的沖擊鉆鉆取主孔，主孔鉆完后，以寬0.6 m、長1.1 m的扁型鉆頭代替沖擊鉆鉆頭鉆取副孔，副孔鉆取時控制兩側搭接長度。Ⅱ期槽段同樣先用鉆頭直徑為0.6 m的沖擊鉆鉆取主孔，然后鉆取副孔。在Ⅰ期槽段澆筑混凝土終凝后方可開始鉆鑿接頭孔，Ⅱ期槽孔主孔與相鄰Ⅰ期槽孔主孔圓心距保證小于0.2 m，圓心距可通過劃分的槽段、坐標的定位進行控制。

4.3 終孔及清孔驗收

1）孔壁平整垂直，孔位中心偏差小于3 cm；

2）孔斜率不大于0.4%；

3）對于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值不大于墻厚的1/3，并保證設計厚度。

4.4 墻體材料及混凝土澆筑

1）墻體原材料。水泥選用P·O42.5級；石子最大粒徑小于20 mm，含泥量小于1.0%，吸水率小于1.50%；砂子細度模數在2.4～2.8之間，其含泥量小于1.0%，吸水率小于1.50%；外加劑與膨潤土性能指標要滿足設計要求，使用的數量應根據實驗室配合比和現場試驗確定；拌和用水直接從水庫中抽取。

2）混凝土配合比。墻體滲透系數不大于1×10-7cm/s；壓強度為3～5 MPa；彈性模量不大于1 000 MPa。塑性混凝土配合比如表1。

表1 塑性混凝土配合比kg

3）混凝土拌合及運輸。現場設置拌和站，用混凝土罐車運輸至施工現場進行澆筑。

4）混凝土澆筑。混凝土澆筑采用導管法，導管中心距≤3.5 m，下設雙導管，導管中心至槽孔端部距離宜為1.0～1.5 m。

導管的接頭連接和密封要牢固可靠，嚴禁在接頭處和管壁出現漏漿現象，導管下設前做接頭密封實驗，保證導管底口與槽底距離控制在15～25 cm范圍內，在下設導管時要長管和短管搭配，通常將2節短管放在導管上部，以便在防滲墻澆筑過程中可隨時拆除導管。混凝土防滲墻澆筑最終高程按設計墻頂高程加0.5 m控制。4.5施工的優點

1）減少了施工程序。常規做法一般先進行Ⅰ序孔施工，再進行Ⅱ序孔施工，然后再進行Ⅰ序和Ⅱ序孔之間隔墻施工。采用扁形鉆頭后，不需要再進行隔墻的劈打施工，施工完成Ⅰ序孔后，再進行Ⅱ序孔施工即可完成槽孔的劈打。

2）縮短了槽孔施工時間。在2 m的槽段上，如果只使用圓錐形鉆頭，至少需要用4個孔，而采用扁形鉆頭施工后只需要3個孔即可完成，槽孔成槽時間將縮短1/4的時間。

5 結語

本工程介紹的鉆劈法是在防滲墻滲施工過程中不斷探索、改進的一種施工工藝，采用沖擊鉆頭打主孔，偏形鉆頭打副孔相結合的成槽工藝。這種施工工藝不但大大縮短了工期也節約了施工成本，具有較好的應用前景和推廣價值。

（責任編輯 遲明春）

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2017-04-27

趙廣章（1978—），男，工程師