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(jì)的埋設(shè)對(duì)觀測(cè)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(cè)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(jìn)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(biāo)貫復(fù)判在Ⅶ度地震工況下可能發(fā)生液化，因此在檢測(cè)儀器造孔時(shí)存在困難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jìn)行闡述，并為類似施工提供參考。

關(guān)鍵詞：滲壓計(jì) 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(diǎn)項(xiàng)目也是西藏自治區(qū)“十三五”的能源接續(xù)項(xiàng)目，是易貢藏布干流上規(guī)劃的第5個(gè)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(hù)要求的前提下發(fā)電，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。水庫(kù)正常蓄水位為3425.00m，死水位為3422.00m，水庫(kù)總庫(kù)容38.17萬m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容11.83萬m3;首部樞紐建筑物大壩最大壩高為26m，電站裝機(jī)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(shí)5873h。電站屬Ⅲ等中型工程，主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。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(jìn)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(jì)圖紙?jiān)谧笥野稉跛畨味沃行杪裨O(shè)鉆孔滲壓計(jì)和電磁沉降儀：

鉆孔滲壓計(jì)造孔，共計(jì)3個(gè)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(jì)3個(gè)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(shí)際地質(zhì)情況、施工條件等因素，并結(jié)合以往對(duì)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)鉆孔滲壓計(jì)造孔采取跟φ110mm套管成孔施工，對(duì)電磁沉降管造孔采用跟φ150mm套管的方式進(jìn)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(jìn)采用哈邁70潛孔鉆，空壓機(jī)選用21m3油動(dòng)空壓機(jī)。哈邁70潛孔鉆施工的特點(diǎn)是鉆具配套適應(yīng)性強(qiáng)，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(jìn)的偏心鉆頭和潛孔錘，哈邁70潛孔鉆利用高壓空氣作為動(dòng)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(zhǎng)度為1.5m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，套管接長(zhǎng)時(shí)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(jìn)行套管同步跟進(jìn)，套管的主要作用是防止在成孔過程中對(duì)巖體擾動(dòng)掉塊、防止孔壁坍塌或流砂充塞鉆孔。另一個(gè)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(chǎng)地→測(cè)量放線→鉆機(jī)就位→鉆具安裝→套管安放→鉆孔（套管同步跟進(jìn)）→成孔清孔→鉆具鉆桿拆除→終孔驗(yàn)收→儀器安裝→拔套管。

3.施工要點(diǎn)

1）場(chǎng)地應(yīng)平坦，堅(jiān)實(shí)可靠，場(chǎng)地承載力要滿足鉆進(jìn)過程中的振動(dòng)沖擊等荷載。

2）鉆機(jī)、套管、鉆具做好準(zhǔn)備工作（施工前反復(fù)檢查），嚴(yán)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(dāng)遇到地質(zhì)條件復(fù)雜地段時(shí)輕壓、慢鉆、反復(fù)掃孔，緩慢通過，當(dāng)出現(xiàn)有卡鉆與突進(jìn)現(xiàn)象時(shí)查明原因，及時(shí)排除故障后方可繼續(xù)鉆孔。在鉆孔過程中要隨時(shí)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(shí)及時(shí)更換，避免發(fā)生由于套管、官靴和鉆桿損壞導(dǎo)致無法鉆進(jìn)的情況發(fā)生。

4）在鉆進(jìn)過程中，導(dǎo)管隨鉆頭跟進(jìn)，在鉆進(jìn)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(dāng)造孔完成后退鉆具時(shí)，施工速度要緩慢、動(dòng)作要輕柔，避免由于操作力度過大損壞鉆頭、官靴。

6）當(dāng)鉆頭拔出后進(jìn)行拔套管施工，拔套管時(shí)液壓千斤頂頂升動(dòng)作要緩慢、用力要均勻，防止套管從絲扣處斷裂。

4.跟管鉆進(jìn)注意事項(xiàng)

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(dǎo)正器、套管靴和風(fēng)動(dòng)潛孔鉆等，使之工作正常。偏心鉆頭應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿與潛孔錘、潛孔錘與偏心鉆具連接牢靠，鎖緊機(jī)構(gòu)、連接銷應(yīng)當(dāng)牢固，套管、套管靴無任何裂紋。

2）當(dāng)跟管鉆進(jìn)時(shí)，如確認(rèn)鉆頭接觸到碎石土層后，應(yīng)首先回轉(zhuǎn)，待鉆進(jìn)正常后，在供風(fēng)沖動(dòng)鉆進(jìn)。

3）每鉆進(jìn)一定距離立刻用強(qiáng)風(fēng)吹孔排粉清理一次，以保持鉆孔內(nèi)清潔。

4）鉆進(jìn)過程中，當(dāng)偏心頭回轉(zhuǎn)部分被巖石渣卡住偏心頭無法收攏時(shí)，應(yīng)立即開動(dòng)供風(fēng)系統(tǒng)重新對(duì)鉆孔進(jìn)行清掃，潛孔錘做短時(shí)間工作，然后進(jìn)行嘗試提鉆具，反復(fù)操作，直至提出鉆具。

5.滲壓計(jì)安裝埋設(shè)方法

滲壓計(jì)埋設(shè)采用鉆孔法，在滲壓計(jì)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(jìn)，禁止使用泥漿進(jìn)行固壁，在造孔施工過程中為了防止塌孔應(yīng)當(dāng)采用套管護(hù)壁（當(dāng)預(yù)估套管很難拔出時(shí)，可以在監(jiān)測(cè)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(jìn)。

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

5.2 埋設(shè)準(zhǔn)備

1）滲壓計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝前外殼及透水石須在清水中浸泡24小時(shí)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(xì)鋼絲將砂囊固定在儀器及電纜上。

3）安裝在測(cè)壓管內(nèi)的滲壓計(jì)用φ1.2mm鋼絲懸吊，慢慢放入孔內(nèi)，下放時(shí)儀器應(yīng)靠近孔壁以便于人工比測(cè)。儀器就位測(cè)值正常后，將鋼絲固定在電纜保護(hù)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(dāng)?shù)乃沙?，儀器安裝無誤后，盡快安設(shè)管口保護(hù)裝置。

4）在結(jié)構(gòu)物底部埋設(shè)的滲壓計(jì)按照設(shè)計(jì)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(jì)按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范中深孔內(nèi)滲壓計(jì)埋設(shè)方法進(jìn)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(jìn)行檢查，不合格的沉降管嚴(yán)禁使用。

2）在壩體施工開始前，先測(cè)量確定電磁沉降管的位置，按設(shè)計(jì)要求鉆入基巖內(nèi)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)深度后用細(xì)沙回填（設(shè)計(jì)要求）。③將沉降管和沉降環(huán)一同放入孔內(nèi)，測(cè)量每層沉降環(huán)的埋設(shè)高程作為基準(zhǔn)高程。壩體內(nèi)的沉降管和保護(hù)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(cè)全孔暢通及沉降環(huán)反映情況，及時(shí)做好孔口保護(hù)裝置，測(cè)量孔口坐標(biāo)及高程。

7.結(jié)束語

近年來隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的快速發(fā)展，我國(guó)在水利工程方面的管理方式也向著現(xiàn)代化和科學(xué)化發(fā)展，水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)方法日新月異，尤其在大壩滲流方面通過埋設(shè)滲壓計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，給大壩安全、驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果、提供設(shè)計(jì)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(shí)間，而且施工相對(duì)方便，也節(jié)省了人力，同時(shí)加快了施工進(jìn)度。為同類水電站基礎(chǔ)施工提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T12897-2006.國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范.

[2]GB50026-2007.工程測(cè)量規(guī)范.

[3]DL/T5178-2016.混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范.

[4]DL/T5259-2010.土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范.

[5]SL678-2014.膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則.