貢介全　郝松臣

【摘要】混凝土防滲墻廣泛應(yīng)用于土石壩除險(xiǎn)加固工程中，是病危水庫(kù)除險(xiǎn)加固的一種比較常見(jiàn)、有效的方法。本文對(duì)施工中的導(dǎo)向槽設(shè)計(jì)、特殊地層鉆孔技術(shù)、卡鉆處理做了論述。

【關(guān)鍵詞】 混凝土防滲墻；導(dǎo)向槽；鉆孔技術(shù)；槽段坍塌；卡鉆處理

塑性混凝土防滲墻具有變形模量低、可在與周?chē)馏w變形保持基本協(xié)調(diào)的情況下而不開(kāi)裂、以及防滲性能有保證等相對(duì)于剛性混凝土及其他混凝土防滲墻所不具備的良好特性，是水庫(kù)大壩基礎(chǔ)防滲處理的一種常見(jiàn)方法。通過(guò)對(duì)若干水庫(kù)混凝土防滲墻等工程的實(shí)踐，對(duì)提高防滲墻施工技術(shù)作了一些嘗試性改進(jìn)，在導(dǎo)向槽制作、特殊地層鉆孔技術(shù)、槽段坍塌、卡鉆處理等方面具有一定的先進(jìn)性。

1. 常用的導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)形式

按照目前的混凝土防滲墻的施工工藝，為了保持槽口的穩(wěn)定，導(dǎo)向槽是必須的臨時(shí)設(shè)施，其安全性是追求的目標(biāo)，是保證工程順利進(jìn)行和施工企業(yè)取得經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。

1.1目前常用的導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)不同的地質(zhì)條件，導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)有多種形式，但一般情況下均采用“┓┏”形式的鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，與其它結(jié)構(gòu)形式相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、開(kāi)挖和回填工程量小等優(yōu)點(diǎn)。為了保持槽口穩(wěn)定，在導(dǎo)向槽設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)采取其他配套措施：

1.1.1鋼筋混凝土梁埋深1m，梁高0.7～0.8m，梁上架設(shè)定制鋼槽板，鋼槽板的上口用拉筋加以固定。

1.1.2當(dāng)?shù)貙訛楹哟采奥咽蛉斯ぬ钪膹?qiáng)透水層時(shí)，為防止在鉆孔時(shí)因漏漿引起坍塌，防滲墻軸線兩側(cè)各2m范圍用粘土加以置換，置換深度一般為3m左右，粘土分層夯填密實(shí)。粘土回填至梁上口高程時(shí)，采用兩次開(kāi)挖的方式立模澆灌混凝土連續(xù)梁。

1.1.3在配筋時(shí)，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，計(jì)算長(zhǎng)度為槽段長(zhǎng)度加2m，荷載取最不利工況下的荷載，即梁上部地層的靜荷載、設(shè)備自重、施工時(shí)設(shè)備的動(dòng)荷載、其他非正常的荷載（如卡鉆時(shí)反沖鉆頭的附加荷載）的組合。不計(jì)地基反力，按施工槽段梁以下全部坍塌考慮。

這種結(jié)構(gòu)形式，在浙江地區(qū)奉化橫山水庫(kù)、樂(lè)清淡溪水庫(kù)混凝土防滲墻工程中得到了應(yīng)用，實(shí)踐證明是安全可靠的。

1.2導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。導(dǎo)向槽一般結(jié)構(gòu)形式雖然安全可靠，但尚不經(jīng)濟(jì)，有較大的改進(jìn)余地。

1.2.1在梁的斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用地基的承載力。按照上述做法進(jìn)行，梁的斷面積大、配筋率高，因而制作成本高，同時(shí)拆除費(fèi)用也大。

在實(shí)際施工過(guò)程中，當(dāng)槽口不出現(xiàn)坍塌時(shí)，梁的豎向承載力是次要的，地基的承載力起主要作用，梁主要承受側(cè)向壓力。雖然也存在梁以下地層嚴(yán)重坍塌這種最不利狀況，但極少出現(xiàn)，只要在鉆孔時(shí)措施恰當(dāng)，是可以避免的。況且，當(dāng)出現(xiàn)這種不利工況時(shí)，即便梁可以承受上部荷載，同時(shí)采用一些措施可以勉強(qiáng)成槽，但由于澆筑的水下混凝土面積過(guò)大，也不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，所以當(dāng)出現(xiàn)槽口嚴(yán)重坍塌這種情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理以后才能繼續(xù)施工，在梁的斷面計(jì)算時(shí)可以不考慮這種工況。

1.2.2取消梁上架設(shè)的鋼槽板，采用適當(dāng)增加梁的高度的辦法同樣可以增強(qiáng)槽口松散地層的穩(wěn)定性。當(dāng)鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重坍塌時(shí)，鋼槽板后面的填筑料也將坍塌，槽板將失穩(wěn)。為降低工程成本，連續(xù)梁采用薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚為20～25cm。

1.2.3遇強(qiáng)透水層時(shí)，不必用粘土進(jìn)行置換。需要用粘土進(jìn)行置換的原因是強(qiáng)透水層由于結(jié)構(gòu)松散，極易因漏漿引起坍孔，但采用粘土置換也有其特點(diǎn)，（1）在開(kāi)挖土料時(shí)易引起土地資源的破壞；（2）在填筑時(shí)往往由于工期和雨季等原因，填筑質(zhì)量得不到保證，在鉆孔過(guò)程中容易坍塌。所以正確的思路應(yīng)該是在鉆孔過(guò)程中采取適當(dāng)措施，保持孔壁穩(wěn)定。

1.2.4鑒于以上分析，在浙江地區(qū)如諸暨石壁水庫(kù)、浦江通濟(jì)橋水庫(kù)等混凝土防滲墻工程施工中采用了上面的設(shè)計(jì)方法，大幅度減少了導(dǎo)向槽的制作工程量，縮短了施工準(zhǔn)備時(shí)間，在整個(gè)施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

2. 特殊地層鉆孔技術(shù)

2.1強(qiáng)透水層。在混凝土防滲墻施工過(guò)程中經(jīng)常遇到的強(qiáng)透水層一般有兩種情況：河床淺層砂卵石地層；人工填筑的強(qiáng)透水層（如采用砂卵石填筑的施工圍堰等）。在鉆孔時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)透水性的特點(diǎn)，易引起孔內(nèi)泥漿大量流失，導(dǎo)致坍孔。

為維持孔壁穩(wěn)定，可采用以下常規(guī)措施以及在鉆孔工藝上進(jìn)行一些改進(jìn)，以取得較好的效果。

2.1.1宜選用帶側(cè)刃的大刃腳十字形沖擊鉆頭，鉆頭重量要大，沖程要高。

2.1.2使用粘性大、塑性指數(shù)高的粘性土制作泥漿。

2.1.3保持孔內(nèi)有足夠的水頭高度，不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，保持一定壓力防止因漏漿過(guò)量而坍孔。

2.1.4在大塊石層中鉆進(jìn)時(shí)，要注意控制沖程和鋼絲繩的松緊，防止孔斜。

2.1.5直接向孔內(nèi)投放粘土，利用鉆機(jī)沖擊時(shí)鉆頭對(duì)孔壁的擠壓作用，把孔內(nèi)砂卵石夾粘性土擠進(jìn)孔壁，達(dá)到密實(shí)孔壁、封閉滲漏通道的效果，增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性。

2.1.6采用層削法成槽。若主孔一次性鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后再施工副孔，由于地層松散，加上其兩側(cè)土體臨空狀態(tài)，在沖擊時(shí)，孔內(nèi)砂卵石將迅速崩塌，新增加了大面積滲漏通道，致使槽段內(nèi)的泥漿可能迅速流失，導(dǎo)致坍孔事故。有的工程中雖采用了液壓抓斗等先進(jìn)機(jī)械設(shè)備成槽施工，減少了對(duì)孔壁的擾動(dòng)，但也存在同樣的缺點(diǎn)，若存在不良地層和不利地下水位等因素，也極易導(dǎo)致坍孔，采用層削法施工則可有效防止以上情況的發(fā)生。層削法是一種主孔鉆進(jìn)領(lǐng)先，副孔和小墻緊跟的成槽方法，它有利于孔壁密實(shí)和穩(wěn)定，延長(zhǎng)了泥漿和粘土填充孔壁空隙的時(shí)間，縮小了集中滲漏的面積。這樣，即使存在滲漏通道，成孔過(guò)程有足夠的時(shí)間采取措施加以處理，有效防止坍孔事故的發(fā)生。

2.2粘性土層。在以粘土心墻作為防滲體系的土石壩的除險(xiǎn)加固工程中，往往需要在粘土心墻中修建混凝土防滲墻，針對(duì)這種特殊的地質(zhì)情況，采用Y.K.C沖擊鉆機(jī)和GPS-10型回旋鉆機(jī)聯(lián)合施工是一種縮短工期、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效方法。粘土層中，主孔和副孔采用回旋鉆機(jī)成孔，小墻采用沖擊鉆機(jī)修整成槽；基巖采用沖擊鉆機(jī)施工。兩種不同機(jī)型聯(lián)合施工，起到了取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用，既發(fā)揮了它們的長(zhǎng)處，又避開(kāi)了它們的缺點(diǎn)。這項(xiàng)施工技術(shù)曾在奉化橫山水庫(kù)混凝土防滲墻工程施工中得到了成功應(yīng)用。

與沖擊鉆機(jī)相比，粘性土層中采用回旋鉆機(jī)鉆孔具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)：

2.2.1工效高?？商岣吖ばУ?～4倍。

2.2.2孔型規(guī)則。由于對(duì)孔壁的擾動(dòng)小，孔壁穩(wěn)定，大幅度降低了混凝土澆灌的充盈系數(shù)。

2.2.3成本低。（1）設(shè)備本身的成本較低；（2）回旋鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中就地造漿，減少了泥漿制備費(fèi)用；（3）減少了勞動(dòng)力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2.4回旋鉆機(jī)用于防滲墻鉆孔，在性能上須作改進(jìn)的是：（1）改變?cè)械男凶呦到y(tǒng)，使之在Y.K.C沖擊鉆機(jī)軌道上移動(dòng)方便，提高工效；（2）須提高鉆具穩(wěn)定性，可以通過(guò)兩個(gè)途徑來(lái)解決：一是提高機(jī)架的剛度；二是通過(guò)增加鉆頭重量等措施提高鉆具在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。

3. 事故處理

3.1槽段坍塌。在地層松散、孔隙率大、護(hù)壁泥漿指標(biāo)不夠及成槽工藝或方法不合理等情況下施工，易發(fā)生槽段坍塌。發(fā)生槽段坍塌后，可采用加大護(hù)壁泥漿的比重、粘稠度或向孔內(nèi)直接投放粘土，增加槽孔泥漿面的高度等；坍孔嚴(yán)重時(shí)采用粘土或低標(biāo)號(hào)混凝土回填，待坍孔地段穩(wěn)定后再重新成槽。

3.2卡鉆。Y.K.C沖擊鉆機(jī)在砂卵石或基巖中鉆孔，易發(fā)生因孔壁掉塊或操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐煽ㄣ@事故。出現(xiàn)卡鉆事故時(shí)，應(yīng)立即摸清卡鉆原因，及時(shí)加以處理；當(dāng)簡(jiǎn)易方法處理無(wú)效時(shí)，不應(yīng)盲目處理，人為

增加后續(xù)處理難度，此時(shí)采用帶專(zhuān)用鉆頭的回旋鉆機(jī)處理是一種比較有效的方法。利用回旋鉆機(jī)剔凈卡鉆部位的石塊及沉渣，然后采用專(zhuān)用卡具把被卡鉆頭取出。鉆頭采用普通鋼板彎制，做成喇叭形狀，喇叭口的直徑以不超過(guò)孔徑為原則，并鑲合金刀片。施鉆前，鉆機(jī)須對(duì)中，使喇叭口套住整個(gè)被卡鉆頭，施鉆時(shí)，采用優(yōu)質(zhì)泥漿清除巖渣，當(dāng)鉆至被卡鉆頭的底部深度后，移掉回旋鉆機(jī)，用專(zhuān)用的卡具把被卡鉆頭取出，卡具采用雙開(kāi)式抓斗的原理定制而成。

3.3采用上面這種方法處理的是鉆頭呈直立狀態(tài)下的卡鉆事故，鉆頭處于其他狀態(tài)時(shí)可能不適用。但出現(xiàn)卡鉆事故時(shí)，若非處理不當(dāng)，絕大多數(shù)情況下，鉆頭總是處于直立狀態(tài)，所以這種處理方法帶有普遍的實(shí)用效果。

4. 結(jié)語(yǔ)

在以塑性混凝土防滲墻為抗?jié)B體的大中型土石壩水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程中，隨著塑性混凝土防滲墻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及人們對(duì)混凝土防滲技術(shù)的不斷改進(jìn)，其施工技術(shù)將越發(fā)成熟，相信在不久的將來(lái)其技術(shù)應(yīng)用水平必將得到更大的提高。

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