液壓抓斗純抓法造槽技術(shù)在嵌巖混凝土防滲墻施工中的應用

劉 初，黃小華，陳惠忠

（1.江西省水利科學院，江西 南昌，330029；2.江西省水利水電建設(shè)集團有限公司，江西 南昌，330200）

0 引言

在總結(jié)江西省玉山縣七一水庫、豐城市潘橋水庫等水庫大壩和堤防防滲加固工程中混凝土防滲墻施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對混凝土防滲墻造槽施工和控制松散地層槽孔壁坍塌等問題，形成了嵌巖混凝土防滲墻液壓抓斗純抓法造槽施工技術(shù)。應用本項造槽新技術(shù)完成了江西省峽江水利樞紐工程庫區(qū)樟山防護區(qū)樟山堤與隴洲防護區(qū)隴洲堤防滲加固處理混凝土防滲墻工程、江西省上高縣保豐水庫擴建工程主壩和1#、2#、3#、6#、7#副壩的壩體混凝土防滲墻工程的造槽施工，取得了較好的成效，施工質(zhì)量滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

1 技術(shù)原理

1.1 工藝原理

嵌巖混凝土防滲墻液壓抓斗純抓法造槽施工技術(shù)的工藝原理是混凝土防滲墻造槽分兩期槽段跳槽段施工，先施工Ⅰ期（單號）槽段，后施工Ⅱ期（雙號）槽段；每期槽段采用液壓抓斗三抓純抓法造槽，膨潤土泥漿固壁，泵吸法清孔換漿施工[1]。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)原理

嵌巖混凝土防滲墻液壓抓斗純抓法造槽施工技術(shù)的關(guān)鍵為液壓抓斗純抓法入巖造槽與自動糾偏及松散地層槽孔壁坍塌控制技術(shù)，其技術(shù)應用的基本原理如下：

（1）液壓抓斗沖擊入巖造槽技術(shù)應用的基本原理是選用具有液壓抓斗斗體自重較大（9～30t）、閉合力大（800～1200kN）和主卷揚機配置了自由脫鉤功能裝置的液壓抓斗純抓法造槽，由液壓抓斗直接抓取槽孔內(nèi)的土體及其下部的中風化帶以上的巖體成槽，簡化了嵌巖槽的造槽施工工藝；如遇較硬的風化巖體，可再使用液壓抓斗主卷揚機特有的自由脫鉤功能，對較硬的風化巖體進行自由脫鉤沖擊破碎，從而完成較硬風化巖體嵌巖槽的造槽。

（2）槽孔自動糾偏技術(shù)應用的基本原理是在液壓抓斗機的抓斗斗體上安裝了一個用于監(jiān)測槽孔孔壁垂直度的電腦測斜儀（測量精度≤0.01°）和液壓糾偏裝置（國內(nèi)領(lǐng)先水平），在抓槽過程中實時自動監(jiān)測造槽孔壁的垂直度，操作人員可以根據(jù)抓斗的偏斜度，實時對槽孔孔壁垂直度進行自動糾偏操作。

（3）松散地層槽孔壁坍塌控制技術(shù)是在進行松散填筑土層、砂質(zhì)地層、砂卵石地層等槽孔壁易坍塌的松散地層造槽時，為了有效控制槽孔壁的坍塌，采取了濃泥漿固壁（泥漿密度≥1.30g/cm3）[2]、抓斗抓槽時慢速下落輕放、抓斗上提出渣時慢速提升（目的是有效降低抓槽時對槽孔壁的擾動，防止槽孔壁坍塌）、抓斗上提出渣時應及時向槽孔內(nèi)補足泥漿，使槽孔內(nèi)的泥漿始終保持在正常抓槽時的高度等有效控制槽孔壁坍塌的操作工藝技術(shù)，使控制松散地層造槽時的槽孔壁坍塌得到了有效控制。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

2.1.1 施工工藝流程

嵌巖混凝土防滲墻液壓抓斗純抓法造槽施工技術(shù)的施工工藝流程見圖1。

2.1.2 每期槽段的抓槽順序

每期槽段的抓槽順序見圖2。

2.2 施工操作要點

（1）施工準備階段的主要工作內(nèi)容

施工準備階段的主要工作內(nèi)容為熟悉設(shè)計文件和合同文件要求，熟悉施工環(huán)境，進行施工圖審查，參加設(shè)計交底會議，編制造槽施工方案，建立施工測量控制網(wǎng)，確定項目劃分方案，進行混凝土防滲墻地層復核勘探和施工臨時道路及施工排水系統(tǒng)施工，對施工作業(yè)人員進行技術(shù)、質(zhì)量、安全、環(huán)境保護與文明施工技術(shù)交底，確定混凝土防滲墻的底線高程等。

（2）Ⅰ期槽段造槽施工

造槽采用液壓抓斗三抓純抓法抓槽，膨潤土泥漿固壁，泵吸法清孔換漿施工。在松散填筑土層、砂質(zhì)地層、砂卵石地層等槽孔壁易坍塌的松散地層造槽時，施工操作要點見關(guān)鍵技術(shù)原理第3點；在較硬的風化巖體中造槽時，采用主卷揚機自由脫鉤沖擊破碎風化巖體，進行嵌巖槽的造槽。

抓槽施工過程中，槽孔內(nèi)泥漿面應保持在導墻頂面以下30～50cm。對漏失地層，應采取預防措施。在抓槽施工之前就應做好對漏失地層堵漏的準備，儲備好如粘土球、鋸末、水泥等各種不同的堵漏材料和足夠的泥漿。一旦發(fā)現(xiàn)泥漿漏失，應立即堵漏補漿[3]。

根據(jù)駕駛室內(nèi)的彩色電腦自動測斜控制系統(tǒng)顯示屏顯示的抓斗偏斜度，實時糾偏，與槽孔孔壁應保持平整垂直，壩體土層孔斜率不得大于0.4%，含孤石、漂石地層以及基巖面傾斜度較大等特殊情況，孔斜率應控制在0.6%以內(nèi)。

（3）清孔換漿

清孔換漿采用泵吸法，清孔換漿結(jié)束后lh，應達到下列清孔驗收質(zhì)量標準：

①孔底淤積厚度≤10cm；

②當使用粘土泥漿時，孔內(nèi)泥漿的密度≤1.30g/cm3，粘度≤35s（500/700mL），含砂量≤8%；當使用膨潤土泥漿時，孔內(nèi)泥漿的密度≤1.15g/cm3，粘度 32～50s（馬外觀質(zhì)量漏斗），含砂量≤4%。

（4）Ⅱ期槽段造槽施工與清孔換漿

Ⅱ期槽段的造槽施工與清孔換漿除按照（2）～（3）的規(guī)定施工外，Ⅱ期槽段清孔換漿結(jié)束前，應清除接頭混凝土孔壁上的泥皮。清除接頭混凝土孔壁上的泥皮宜用鋼絲刷子鉆頭進行分段刷洗，刷洗的合格標準是刷子鉆頭上基本不帶泥屑和孔底淤積不再增加。

3 質(zhì)量控制

3.1 質(zhì)量控制的主要依據(jù)

施工質(zhì)量控制的主要依據(jù)為《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL 174-2014）、《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》（SL 176-2007）、《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗收評定標準—地基處理與基礎(chǔ)工程》（SL 633-2012），以及設(shè)計要求、施工質(zhì)量保證措施和施工質(zhì)量檢測計劃等。

3.2 施工質(zhì)量控制標準

工序質(zhì)量控制重點項目是槽孔的入巖深度、垂直度、清孔換漿1h后孔底淤積厚度。工序質(zhì)量控制的關(guān)鍵點是保證槽孔的垂直度與入巖深度要符合設(shè)計要求。工序質(zhì)量控制標準見表1。

表1 混凝土防滲墻造槽工序質(zhì)量標準表

4 工程實踐驗證

4.1 工程概況

峽江水利樞紐工程庫區(qū)隴洲防護區(qū)位于峽江水利樞紐工程贛江左岸，距壩址上游16km處，隴洲堤起點位于上隴洲村西部的低山丘崗，經(jīng)上、下隴洲，并利用現(xiàn)有贛江堤防，終點與同南河右堤相接，堤線全長4.47km。2015年11月，贛江發(fā)生罕見冬汛，水位猛漲，峽江水利樞紐庫區(qū)隴洲防護區(qū)隴洲堤1＋680～3＋600段出現(xiàn)了堤基滲漏險情，為了確保2016年汛期該堤段能夠安全度汛，該滲漏險情段的防滲加固處理工程列為應急防汛工程。

隴洲防護區(qū)隴洲堤防滲加固處理混凝土防滲墻工程位于隴洲堤3+606.70～1+826.70和1+826.70～堤變0+000.00樁號堤段?；炷练罎B墻布置在堤頂，其軸線位置位于堤軸線上游側(cè)1.0m處，防滲墻墻體厚度30cm、墻底伸入強風化基巖1.0m、墻體混凝土抗壓強度R28≥10.0MPa、墻體混凝土抗?jié)B系數(shù)為 K≤1×10-6cm/s、墻體允許滲透坡度J≥50。

4.2 施工效果

隴洲堤防滲加固處理混凝土防滲墻工程施工中應用的嵌巖混凝土防滲墻液壓抓斗純抓法造槽施工技術(shù)，加快了施工速度，使該工程達到了江西省防汛抗旱指揮部辦公室要求的在2016年3月底前完工的要求，及時消除了峽江水利樞紐庫區(qū)隴洲防護區(qū)隴洲堤1＋680～3＋600段在2015年11月贛江發(fā)生罕見冬汛時出現(xiàn)的堤基滲漏險情，經(jīng)受住了5個汛期的高水位洪水考驗。

5 結(jié) 語

液壓抓斗純抓法造槽技術(shù)有效控制了松散地層造槽時的槽孔壁坍塌、造槽速度快、槽孔垂直度測量與糾偏方法先進、嵌巖槽造槽工藝簡單、槽孔壁穩(wěn)定性能好。該技術(shù)適用于土質(zhì)地層、砂質(zhì)地層、砂卵石地層、弱風化（中等風化）帶以上巖層的土壩壩體及基礎(chǔ)防滲工程、堤身及堤基防滲工程、圍堰防滲工程的造槽施工，具有較好的推廣應用前景。