鉆劈法防滲施工在南寨水庫(kù)施工中的應(yīng)用

趙廣章，郝中立，陳寶玲

鉆劈法防滲施工在南寨水庫(kù)施工中的應(yīng)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(yíng)市水利局，山東東營(yíng)257100）

針對(duì)昌樂(lè)南寨水庫(kù)工程中溢洪閘和放水洞底板以下截滲施工，使用抓斗設(shè)備進(jìn)場(chǎng)費(fèi)用較高，經(jīng)比較選擇了鉆劈法施工，論述了改進(jìn)常規(guī)鉆頭，可以加快施工速度，并且節(jié)約了投資成本。

防滲墻；鉆劈法；扁型鉆頭

南寨水庫(kù)位于昌樂(lè)縣城南6 km，彌河支流小丹河上游，控制流域面積25.5 km2，現(xiàn)狀是一座?。?）型水庫(kù)，興建于1959年，總庫(kù)容425萬(wàn)m3，興利庫(kù)容237萬(wàn)m3。

南寨水庫(kù)擴(kuò)建工程按五十年一遇洪水設(shè)計(jì)，一千年一遇洪水校核，擴(kuò)建后水庫(kù)規(guī)模為中型，工程等別Ⅲ等，地震設(shè)防烈度Ⅷ度，興利水位117.20 m，興利庫(kù)容820萬(wàn)m3；死水位106.50 m，死庫(kù)容66萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)洪水位117.95 m，校核洪水位118.56 m，總庫(kù)容1 036萬(wàn)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(qiáng)）風(fēng)化基巖以下1.0 m，主要對(duì)溢洪閘閘底板、放水洞涵洞底板以下的地基進(jìn)行截滲處理，防滲墻長(zhǎng)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(duì)比

針對(duì)該工程中防滲墻面積數(shù)量較少，并且在不同的施工部位，施工的區(qū)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(tǒng)的施工工藝，適用于各類復(fù)雜地層，其設(shè)備是沖擊鉆機(jī)或沖擊反循環(huán)鉆機(jī)。

鉆抓法由抓斗和鉆機(jī)配合進(jìn)行施工，普遍用于多數(shù)復(fù)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(xì)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(jī)械為機(jī)械抓斗或液壓抓斗。

由于抓斗設(shè)備體積較大，進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用較為昂貴，安裝調(diào)試也需要時(shí)間。針對(duì)于該工程的實(shí)際情況，工程量較小，施工區(qū)域不集中的特點(diǎn)，采用鉆劈法施工，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。

2 改造后設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備的對(duì)比

傳統(tǒng)設(shè)備多數(shù)使用圓錐體鉆頭，底部為圓形帶有鋸齒。根據(jù)本工程施工特點(diǎn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，防滲墻厚度為50.0 cm，深度約12.5 m，地質(zhì)構(gòu)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(shí)配備一個(gè)扁型鉆頭，鉆頭寬度為0.5 m，長(zhǎng)度為1.1 m，高度為2 m，鋼板厚度為3 cm，鋼板材質(zhì)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(shè)計(jì)總長(zhǎng)共38.2 m，參照以往類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，防滲墻自西向東，每5.6 m劃分為一個(gè)槽段，共分為7個(gè)槽段，最后一個(gè)槽段長(zhǎng)4.6 m。放水洞防滲墻設(shè)計(jì)總長(zhǎng)10.5 m，劃分為2個(gè)槽段，第二個(gè)槽段長(zhǎng)4.9 m。槽段長(zhǎng)度的設(shè)置滿足防滲墻施工規(guī)范中導(dǎo)管下設(shè)及澆筑中的有關(guān)要求。

根據(jù)槽段施工順序，將槽段劃分Ⅰ、Ⅱ期槽段，依次序進(jìn)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(dǎo)墻頂部?jī)蓚?cè)標(biāo)出槽段號(hào)和槽孔編號(hào)，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(zhǎng)度為1.1 m的扁鉆頭劈鉆副孔，主、副孔單側(cè)搭接寬度為0.2 m，經(jīng)實(shí)測(cè)，搭接處墻厚為0.57 m，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 成槽施工方法及優(yōu)點(diǎn)

4.1 施工平臺(tái)

施工平臺(tái)修筑高程定為106.50 m左右，導(dǎo)墻頂面標(biāo)高設(shè)置比防滲墻頂高程高0.6 m左右。導(dǎo)墻形式采用“┘└”型。導(dǎo)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(shí)先施工Ⅰ期槽段，后施工Ⅱ期槽段，按照順序進(jìn)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(zhǎng)1.1 m的扁型鉆頭代替沖擊鉆鉆頭鉆取副孔，副孔鉆取時(shí)控制兩側(cè)搭接長(zhǎng)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(guò)劃分的槽段、坐標(biāo)的定位進(jìn)行控制。

4.3 終孔及清孔驗(yàn)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(duì)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(shè)計(jì)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(jí)；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(xì)度模數(shù)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(rùn)土性能指標(biāo)要滿足設(shè)計(jì)要求，使用的數(shù)量應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室配合比和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；拌和用水直接從水庫(kù)中抽取。

2）混凝土配合比。墻體滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s；壓強(qiáng)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(yùn)輸?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置拌和站，用混凝土罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑。

4）混凝土澆筑?；炷翝仓捎脤?dǎo)管法，導(dǎo)管中心距≤3.5 m，下設(shè)雙導(dǎo)管，導(dǎo)管中心至槽孔端部距離宜為1.0～1.5 m。

導(dǎo)管的接頭連接和密封要牢固可靠，嚴(yán)禁在接頭處和管壁出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，導(dǎo)管下設(shè)前做接頭密封實(shí)驗(yàn)，保證導(dǎo)管底口與槽底距離控制在15～25 cm范圍內(nèi)，在下設(shè)導(dǎo)管時(shí)要長(zhǎng)管和短管搭配，通常將2節(jié)短管放在導(dǎo)管上部，以便在防滲墻澆筑過(guò)程中可隨時(shí)拆除導(dǎo)管。混凝土防滲墻澆筑最終高程按設(shè)計(jì)墻頂高程加0.5 m控制。4.5施工的優(yōu)點(diǎn)

1）減少了施工程序。常規(guī)做法一般先進(jìn)行Ⅰ序孔施工，再進(jìn)行Ⅱ序孔施工，然后再進(jìn)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(jìn)行隔墻的劈打施工，施工完成Ⅰ序孔后，再進(jìn)行Ⅱ序孔施工即可完成槽孔的劈打。

2）縮短了槽孔施工時(shí)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(gè)孔，而采用扁形鉆頭施工后只需要3個(gè)孔即可完成，槽孔成槽時(shí)間將縮短1/4的時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程介紹的鉆劈法是在防滲墻滲施工過(guò)程中不斷探索、改進(jìn)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(jié)合的成槽工藝。這種施工工藝不但大大縮短了工期也節(jié)約了施工成本，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

（責(zé)任編輯 遲明春）

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2017-04-27

趙廣章（1978—），男，工程師