砂礫石、砂層透鏡體基礎(chǔ)小孔徑、深孔造孔施工工藝

周燕 郎青青

摘 要：在現(xiàn)代水利樞紐工程施工工程中，滲壓計的埋設(shè)對觀測壩體滲流壓力有及其重要的意義，西藏金橋水電站壩址主要處于河谷砂礫石層或砂層地帶，在這種地質(zhì)條件下施工，使得滲流量檢測尤為重要，如何在確保安全、質(zhì)量的前提下，保證工期成了施工中的突出問題。西藏金橋水電站工程泄洪排漂閘、右岸擋水壩段以及右岸電站進水口等建筑物基礎(chǔ)為沖積砂卵石層，存在2#砂層透鏡體，透鏡體在壩軸線處最厚18.8m，埋深較淺的部位深度1.7m～2.5m，15m以上部分經(jīng)標貫復判在Ⅶ度地震工況下可能發(fā)生液化，因此在檢測儀器造孔時存在困難。根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，將砂礫石、砂層透鏡體基礎(chǔ)小孔徑、深孔造孔施工工藝進行闡述，并為類似施工提供參考。

關(guān)鍵詞：滲壓計 埋設(shè) 造孔 砂礫石 砂層透鏡體

1.工程概況

金橋水電站是西藏自治區(qū)“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃重點項目也是西藏自治區(qū)“十三五”的能源接續(xù)項目，是易貢藏布干流上規(guī)劃的第5個階梯電站，電站位于西藏自治區(qū)那曲地區(qū)嘉黎縣境內(nèi)，上距離嘉黎縣100公里，下距離忠玉鄉(xiāng)10公里，嘉忠公路（嘉黎縣-忠玉鄉(xiāng)）從首部樞紐及廠區(qū)通過，交通較為便利。

金橋水電站為引水式電站，工程的主要任務(wù)是在滿足生態(tài)保護要求的前提下發(fā)電，促進地方經(jīng)濟社會發(fā)展。水庫正常蓄水位為3425.00m，死水位為3422.00m，水庫總庫容38.17萬m3，調(diào)節(jié)庫容11.83萬m3;首部樞紐建筑物大壩最大壩高為26m，電站裝機總?cè)萘?6MW（3×22MW），年發(fā)電量為3.88億KW.h，保證出力13.5MW，年利用小時5873h。電站屬Ⅲ等中型工程，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，地震設(shè)防烈度也為Ⅶ度，本工程樞紐建筑物主要由左岸堆石混凝土壩、泄洪沖沙閘、排漂閘、右岸岸邊式電站進水口、引水發(fā)電隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、地下發(fā)電廠房、開關(guān)站等組成。

根據(jù)設(shè)計圖紙在左右岸擋水壩段中需埋設(shè)鉆孔滲壓計和電磁沉降儀：

鉆孔滲壓計造孔，共計3個孔，有效孔徑不小于φ110mm，最深鉆孔深度為77.8m，地質(zhì)狀況均為砂礫石地層，鉆孔若使用套管，則按要求須使用花管。

電磁沉降管造孔，共計3個孔，有效孔徑φ150mm，最深鉆孔深度為37.5m，地質(zhì)狀況均為砂礫石地層。

2. 施工概述

綜合考慮該工地實際地質(zhì)情況、施工條件等因素，并結(jié)合以往對類似工程的施工經(jīng)驗，決定對鉆孔滲壓計造孔采取跟φ110mm套管成孔施工，對電磁沉降管造孔采用跟φ150mm套管的方式進行鉆孔施工，鉆孔結(jié)束后拔出孔內(nèi)的套管。

1）跟套管造孔工藝原理：鉆進采用哈邁70潛孔鉆，空壓機選用21m3油動空壓機。哈邁70潛孔鉆施工的特點是鉆具配套適應(yīng)性強，扭矩和頂升壓力大，且成孔深、質(zhì)量高。配套鉆具是跟管鉆進的偏心鉆頭和潛孔錘，哈邁70潛孔鉆利用高壓空氣作為動力來做功。

2）鉆具組成：偏心鉆頭、空心鉆桿、潛孔鉆沖擊器、官靴、拔罐器、套管（套管長度為1.5m標準節(jié)，套管接長時利用跟管接頭絲扣連接）

3）工作原理：通過潛孔鉆錘擊連接套管上的官靴進行套管同步跟進，套管的主要作用是防止在成孔過程中對巖體擾動掉塊、防止孔壁坍塌或流砂充塞鉆孔。另一個作用是套管剛度好，直接比鉆桿大，可防止鉆桿彎曲，提高成孔質(zhì)量。

4）工藝流程：平整場地→測量放線→鉆機就位→鉆具安裝→套管安放→鉆孔（套管同步跟進）→成孔清孔→鉆具鉆桿拆除→終孔驗收→儀器安裝→拔套管。

3.施工要點

1）場地應(yīng)平坦，堅實可靠，場地承載力要滿足鉆進過程中的振動沖擊等荷載。

2）鉆機、套管、鉆具做好準備工作（施工前反復檢查），嚴禁使用有絲扣滑絲、裂紋等的套管及鉆桿。

3）鉆孔施工過程中，當遇到地質(zhì)條件復雜地段時輕壓、慢鉆、反復掃孔，緩慢通過，當出現(xiàn)有卡鉆與突進現(xiàn)象時查明原因，及時排除故障后方可繼續(xù)鉆孔。在鉆孔過程中要隨時檢查套管、官靴、鉆桿的質(zhì)量情況，若發(fā)現(xiàn)有裂紋等異常情況時及時更換，避免發(fā)生由于套管、官靴和鉆桿損壞導致無法鉆進的情況發(fā)生。

4）在鉆進過程中，導管隨鉆頭跟進，在鉆進過程中禁止鉆桿回轉(zhuǎn)，防止造成鉆頭、鉆桿脫節(jié)的現(xiàn)象。

5）當造孔完成后退鉆具時，施工速度要緩慢、動作要輕柔，避免由于操作力度過大損壞鉆頭、官靴。

6）當鉆頭拔出后進行拔套管施工，拔套管時液壓千斤頂頂升動作要緩慢、用力要均勻，防止套管從絲扣處斷裂。

4.跟管鉆進注意事項

1）偏心跟管鉆具在施工前應(yīng)逐一檢查沖擊器、偏心錘頭、導正器、套管靴和風動潛孔鉆等，使之工作正常。偏心鉆頭應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動，鉆桿與潛孔錘、潛孔錘與偏心鉆具連接牢靠，鎖緊機構(gòu)、連接銷應(yīng)當牢固，套管、套管靴無任何裂紋。

2）當跟管鉆進時，如確認鉆頭接觸到碎石土層后，應(yīng)首先回轉(zhuǎn)，待鉆進正常后，在供風沖動鉆進。

3）每鉆進一定距離立刻用強風吹孔排粉清理一次，以保持鉆孔內(nèi)清潔。

4）鉆進過程中，當偏心頭回轉(zhuǎn)部分被巖石渣卡住偏心頭無法收攏時，應(yīng)立即開動供風系統(tǒng)重新對鉆孔進行清掃，潛孔錘做短時間工作，然后進行嘗試提鉆具，反復操作，直至提出鉆具。

5.滲壓計安裝埋設(shè)方法

滲壓計埋設(shè)采用鉆孔法，在滲壓計埋設(shè)位置附近基礎(chǔ)處理完成后鉆孔埋設(shè)。

5.1 鉆孔

1）鉆孔直徑為φ110mm，平面位置誤差不大于10cm，孔深誤差不大于±20cm，鉆孔傾斜度不大于1°。

2）基巖、砂層或砂卵石層造孔采用清水鉆進，禁止使用泥漿進行固壁，在造孔施工過程中為了防止塌孔應(yīng)當采用套管護壁（當預估套管很難拔出時，可以在監(jiān)測部位的套管管壁上提前鉆好透水孔）;土層造孔采用干鉆，套管同步跟進。

3）在造孔施工過程中應(yīng)當連續(xù)取芯樣，并對芯樣做詳細描述，記錄水位（初見水位、終孔水位），成孔后測量孔斜、孔深，繪制鉆孔柱狀圖。

5.2 埋設(shè)準備

1）滲壓計現(xiàn)場安裝前外殼及透水石須在清水中浸泡24小時以上，使其充分飽和。

2）加工砂囊[用土工布和過濾料（中、粗砂）]并用細鋼絲將砂囊固定在儀器及電纜上。

3）安裝在測壓管內(nèi)的滲壓計用φ1.2mm鋼絲懸吊，慢慢放入孔內(nèi)，下放時儀器應(yīng)靠近孔壁以便于人工比測。儀器就位測值正常后，將鋼絲固定在電纜保護管管口處的鋼筋上，鋼筋呈十字交叉焊于管口處，儀器電纜綁扎在鋼絲上，每隔1.5m綁扎一處，電纜應(yīng)保持適當?shù)乃沙冢瑑x器安裝無誤后，盡快安設(shè)管口保護裝置。

4）在結(jié)構(gòu)物底部埋設(shè)的滲壓計按照設(shè)計圖紙和相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

5）埋設(shè)在建筑物兩側(cè)的滲壓計按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范中深孔內(nèi)滲壓計埋設(shè)方法進行。

6.電磁沉降管安裝埋設(shè)

1）電磁沉降管（采用ABS沉降管）埋設(shè)在壩基以下，鉆孔埋設(shè)。沉降管在安裝前應(yīng)逐根進行檢查，不合格的沉降管嚴禁使用。

2）在壩體施工開始前，先測量確定電磁沉降管的位置，按設(shè)計要求鉆入基巖內(nèi)設(shè)計高程。

3）鉆孔要求。①在壩基清理完成后開始鉆孔，鉆孔至設(shè)計深度以下2m位置，鉆孔有效孔徑一般不小于φ150mm，須滿足沉降管及沉降環(huán)孔徑要求（不適宜沉降板）。②連接沉降管、沉降環(huán)安裝及連接管固定及密封，下入孔后孔底設(shè)計深度后用細沙回填（設(shè)計要求）。③將沉降管和沉降環(huán)一同放入孔內(nèi)，測量每層沉降環(huán)的埋設(shè)高程作為基準高程。壩體內(nèi)的沉降管和保護管隨壩體澆筑上升。壩體澆筑過程中應(yīng)注意沉降管周圍料的填筑要求。

4）回填至孔口后，用沉降儀檢測全孔暢通及沉降環(huán)反映情況，及時做好孔口保護裝置，測量孔口坐標及高程。

7.結(jié)束語

近年來隨著社會的進步和科學的快速發(fā)展，我國在水利工程方面的管理方式也向著現(xiàn)代化和科學化發(fā)展，水工建筑物的安全監(jiān)測方法日新月異，尤其在大壩滲流方面通過埋設(shè)滲壓計進行監(jiān)測，給大壩安全、驗證設(shè)計成果、提供設(shè)計水平，提供了寶貴的資料。通過西藏金橋水電站砂礫石、砂層透鏡體基礎(chǔ)小孔徑、深孔造孔施工工藝，節(jié)省了大量時間，而且施工相對方便，也節(jié)省了人力，同時加快了施工進度。為同類水電站基礎(chǔ)施工提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。

參考文獻：

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