淺談“鉆劈法”深厚砂礫石層防滲墻施工工法

徐堅偉

(浙江省第一水電建設(shè)集團有限公司 杭州 310051)

1 引言

隨著水電建設(shè)的快速發(fā)展，水利工程規(guī)模的不斷擴大，供水、蓄水工程的日益增多，水利工程供水蓄水中的地下防滲做得越來越深，防滲規(guī)模也越來越大，地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜;近幾年常用液壓抓斗成槽機進行成槽施工，但對于較深、地質(zhì)條件復(fù)雜、需要進入基巖的地下連續(xù)墻，液壓抓斗成槽機有它的局限性，抓桿深度不夠，適應(yīng)地層能力不強;造價偏高，施工難度大，入基巖效果差，對于較深的防滲墻質(zhì)量無法保證。

經(jīng)過逐步探索、不斷研究和實踐，對垂直結(jié)構(gòu)防滲施工工藝、機具設(shè)備配置以及方案進行了系統(tǒng)分析，并在工地現(xiàn)場安排防滲墻造孔的生產(chǎn)性試驗，對用沖擊反循環(huán)成孔、液壓抓斗成槽機成槽與采用“鉆劈法”配合CZ—6型沖擊鉆機成孔施工對比。液壓抓斗成槽機雖然成槽較快，但由于砂礫石層較深、地質(zhì)條件復(fù)雜、需要進入基巖，液壓抓斗成槽機與沖擊反循環(huán)有它的局限性，抓桿深度不夠，適應(yīng)地層能力不強，造價偏高，入基巖效果差，對于較深的防滲墻質(zhì)量無法保證。而采用“鉆辟法”配合CZ—6型沖擊鉆機成槽施工是一種成功有效的施工方法，解決了深厚砂礫石層、復(fù)雜地基等垂直防滲工程的技術(shù)難點和施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題，取得了良好的效果，在這方面又有了更大的進展、更多的創(chuàng)新和更廣泛的應(yīng)用。

2 施工準備、測量放線

施工前，應(yīng)先做準備工作，按照規(guī)范及有關(guān)技術(shù)標準要求，根據(jù)圖紙測量定位防滲墻中心線;并對混凝土防滲墻有關(guān)的施工參數(shù)、材料、設(shè)備及施工工藝措施等做現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗。

3 固壁泥漿

為防止塌孔及護壁泥漿中的粘土凝聚、沉淀分離，防滲墻造孔采用膨潤土配制成優(yōu)質(zhì)的護壁泥漿。

a.應(yīng)按實驗選定的配合比配制泥漿，泥漿性能指標應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范技術(shù)要求。

b.配置泥漿的水質(zhì)應(yīng)符合指定技術(shù)條款的相關(guān)規(guī)定。

c.泥漿應(yīng)凈化，循環(huán)使用。循環(huán)使用的泥漿應(yīng)每隔30min檢測一次性能指標，性能指標不符合要求的作廢漿處理。

d.儲漿池內(nèi)的泥漿采取VY9/7空壓機供風(fēng)，進行定時攪動，保證不結(jié)塊和沉淀。

e.槽孔內(nèi)泥漿面始終保持在槽口板頂面以下30～50cm的范圍內(nèi)。

4 防滲墻槽段劃分

在防滲墻施工過程中，常根據(jù)工程地質(zhì)情況、水文地質(zhì)情況、混凝土攪拌強度、混凝土澆筑強度、單個槽孔的造孔延續(xù)時間以及泥漿質(zhì)量等因素劃分槽孔長度(根據(jù)施工經(jīng)驗一般都在4～8m)，并根據(jù)施工情況對槽段的長度進行適當調(diào)整。劃分槽孔時盡量做到墻段接頭少，有利于快速、均衡和安全施工。

砂礫石地層中的槽段劃分應(yīng)注意以下問題:

a.比較密實的地層，槽孔可長些，疏松、易坍塌的地層宜分短些。

b.深墻造孔時間長，槽孔宜分短些;反之，可長些。

c.地下水位較高，滲透性強的地層、地段，槽孔宜分短些;反之，可長些。

d.槽孔長度應(yīng)與混凝土的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，保證槽孔混凝土澆筑時上升速度大于2m/h。

e.含大漂石較多的地段造孔時間長，槽孔長度要分得短些。漂石地層大多易漏失固壁泥漿，槽段太長泥漿供應(yīng)不足，不利于槽壁的穩(wěn)定。

5 導(dǎo)向槽制作

為了便于開孔，可提前形成一個2～3m深的導(dǎo)向槽。一般導(dǎo)向槽施工時采用“7”形，根據(jù)每個工程的具體情況，也可采用更有利于孔壁穩(wěn)定的“L”形。導(dǎo)向槽施工時先完成1.50m寬底板，厚20cm、高1.20m的墻體，等到兩側(cè)各6m的操作平臺土石方回填夯實到相應(yīng)標高后，進行剩余1m墻體板及導(dǎo)向槽下游側(cè)操作平臺的厚20cm C25混凝土制作。

6 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗

為確定混凝土防滲墻造孔的有關(guān)參數(shù)、固壁材料、挖槽設(shè)備及施工工藝措施的合理性，在工程地質(zhì)條件類似地段或在防滲墻中心線部位做現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗。試驗的項目有:固壁泥漿配合比及拌制工藝、造孔工藝及工效、澆筑工藝、槽段接頭復(fù)打。

7 防滲墻成槽

復(fù)雜地層大多含有較多的卵石、漂石，采用CZ—6鋼繩沖擊鉆擊和“鉆劈法”造孔成槽施工，先鉆鑿主孔，副孔采用沖擊鉆機兩邊劈打，最后形成槽孔。施工中，現(xiàn)場施工管理人員嚴格控制槽孔孔斜，確?？孜恢行钠畈淮笥?cm、孔斜率不大于0.4%。技術(shù)人員隨時對孔斜情況進行抽檢，保證孔斜率滿足設(shè)計要求。

用沖擊鉆機鉆進細砂層時，可采取以下方法:

a.向孔內(nèi)投放加有石子的黏土球，石子含量約34% ～40%，石子粒徑可為50～60mm、30～40mm和20mm三種，黏土球直徑約200mm，也可做成立方塊。主孔鉆進時投放5～6塊即可，待5min后用鉆頭慢放輕打幾下即可正常鉆進。鉆進時每班投土球2～3次、抽渣2～3次，抽渣完畢后立即投放黏土球。

b.掏槽擴孔法。此法在投放黏土球的同時，用φ400小鉆頭快速鉆進，先鉆透粉細砂層，再擴大至全斷面。這對于較薄(如1m左右)的粉細砂層很有效。黏土球要勤投、少投，投球后要少抽渣重沖擊。用此方法可以達到0.8～1.2m/臺班的鉆進工效。

c.防滲墻施工時還常常會遇到漂石層或大孤石，給鉆進帶來很大困難，在這種情況下常用的措施是重錘沖鑿。此法比較簡便，多用于孤石埋藏較淺、不宜爆破的部位。具體做法是:將重5～12t、帶有底齒的特制重錘吊起，然后使其自由下落，以巨大的沖擊力將大漂石擊裂、擊碎?？墒褂肅Z—6沖擊式鉆機或履帶式起重機吊掛重錘。對于較大的孤石，可先用巖芯鉆或液壓沖擊回轉(zhuǎn)鉆機在孤石上鉆出很多孔洞，破壞巖石的完整性，然后再用重錘擊碎，這樣可以大大加快施工進度。

8 巖面鑒定

防滲墻嵌入基巖深度的鑒定是槽孔建造中的重要一環(huán)。其確定方法是依照防滲墻中心線地質(zhì)剖面圖，當孔深接近預(yù)計的基巖面時，開始留取巖樣，根據(jù)巖樣的性質(zhì)、對照臨孔基巖面并分析本孔鉆進情況確定基巖面。槽孔進入基巖的嵌入深度采用巖芯取樣方法確定巖面高程，巖芯應(yīng)妥善保存。當上述方法難以確定基巖面，或?qū)ζ浠鶐r面發(fā)生懷疑時，應(yīng)鉆取巖芯驗證確定?；鶐r巖樣是槽孔嵌入基巖的主要依據(jù)，必須真實可靠，并按順序、深度、位置編號，填好標簽并裝箱，妥善保存。鑒定入巖深度要特別注意防止誤判，因為對含有與基巖巖性相同的大漂石，往往容易將接近孔底部的大漂石當做基巖，從而發(fā)生對基巖面的誤判，給工程帶來巨大損失，這種事故在我國防滲墻施工中曾多次發(fā)生?？碧劫Y料和施工階段都不能馬虎。特別提醒的是:石灰?guī)r河床各種溶溝、溶槽乃至溶洞都有可能臥在防滲墻下形成滲流通道。

9 清孔、終孔驗收

槽孔鉆掘完成后，泥漿中的鉆渣都將沉淀在槽底，這些鉆渣必須在混凝土澆筑前清理干凈。否則，下一道澆筑混凝土工序，因槽底沉渣過稠，導(dǎo)管內(nèi)混凝土下不去發(fā)生堵管事故。清除孔底淤積的方法主要有抽筒出渣法、泵吸排渣法、氣舉排渣法、潛水泵排渣法。本方法采用抽筒出渣法出渣。清孔完畢，相關(guān)人員進行終孔驗收、簽字。

10 鋼筋骨架制安

鋼筋選用具有質(zhì)量保證書，并通過抽樣復(fù)檢合格的鋼筋。鋼筋骨架由專職鋼筋工和持證電焊工上崗制作，鋼筋骨架在槽段口加工成型。鋼筋骨架底端垂直鋼筋加工成微閉合形狀，做到成型主筋直，制作誤差小，直觀效果好。為保證鋼筋籠在吊放過程中不扭曲變形，在鋼筋籠制作時，加設(shè)支撐鋼筋。鋼筋骨架下放時選擇合適起吊點，采用兩點法起吊。

11 導(dǎo)管安放、混凝土澆筑

15t履帶吊安放鋼筋骨架結(jié)束后，用鉆機下放導(dǎo)管。澆注用導(dǎo)管在全面使用前，應(yīng)進行一次密閉承壓試驗，試驗壓力為80～120N/cm2，要求穩(wěn)定30min不漏水。混凝土澆筑開倉時，先在導(dǎo)管內(nèi)下設(shè)隔離球，將導(dǎo)管下至距孔底小于25cm處，待導(dǎo)管及料斗儲滿料后，將導(dǎo)管上提適當距離，讓混凝土一舉將導(dǎo)管底封住，避免混漿。導(dǎo)管埋入混凝土的深度在1～5m之間?；炷翝仓r，因槽內(nèi)下設(shè)有鋼筋骨架，要嚴格控制槽內(nèi)混凝土的高差。

12 深槽段的連接

防滲墻一般由各單元墻連接而成，墻段間的接縫是防滲墻的薄弱環(huán)節(jié)。如果連接不好，就有可能產(chǎn)生集中滲漏，降低防滲效果。對墻段連接的基本要求是接觸緊密、滲徑較長和整體性較好。對于大深度防滲墻，其槽段之間的連接是防滲墻防滲效果的關(guān)鍵。

接觸緊密的接縫，其抗?jié)B能力與墻體基本相同;若接縫寬度在5mm以內(nèi)，且被致密的膨潤土所充填，其抗?jié)B性和耐久性也能滿足一般水利水電工程的防滲要求，接縫的滲透系數(shù)一般不大于1×10－6cm/s;如果局部接縫夾泥過厚，就可能留下集中滲漏的隱患。因此，防滲墻施工應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)低固相膨潤土泥漿，并嚴格控制清孔和接頭刷洗質(zhì)量。

在多種類型的接頭型式中本方法采用“鉆鑿法”。

鉆鑿法即施工二期墻段時在一期墻段兩端套打一鉆的連接方法，其接縫呈半圓弧形，一般要求接頭處的墻厚不小于設(shè)計墻厚。為了避免對已澆筑墻體造成不利影響，一般要求接頭孔在槽孔澆筑結(jié)束后24h開鉆，對于塑性混凝土，待凝時間應(yīng)更長一些。

13 結(jié)語

以永嘉楠溪江供水工程為例，工程的地下防滲規(guī)模較大，防滲墻較深(最深處達72m，是浙江省目前最深的防滲墻)，砂卵石等覆蓋層較厚，并含有大粒徑漂石、塊石，且地下經(jīng)過采砂等造成地質(zhì)條件非常復(fù)雜。選用CZ—6型鉆機和“鉆辟法”施工，成功地摸索出了一套解決深厚覆蓋、松散、復(fù)雜地層垂直防滲工程的適用工藝和施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其可用于防滲墻體超深超厚且需要嵌入基巖的防滲施工，為水利工程類似防滲情況下的施工提供了非?？煽康墓に嚪桨浮⒓夹g(shù)指標，并促進了深層防滲墻技術(shù)的進步。本方法能迅速組織現(xiàn)場施工，無須復(fù)雜的工藝設(shè)備配合，處理異常情況方法簡單多樣，施工時有條不紊，能控制工期、節(jié)約施工成本。施工結(jié)束后，經(jīng)與其他方案對比分析，節(jié)約總造價在20%左右。同時，采用本方法可以保證工期和質(zhì)量，在復(fù)雜地質(zhì)條件和其他類似地質(zhì)條件的基礎(chǔ)防滲施工中進一步推廣應(yīng)用，將產(chǎn)生良好的社會效益。