(中國(guó)安能建設(shè)總公司嘉陵江亭子口工程項(xiàng)目部，四川 蒼溪，628400)

1 概述

亭子口水利樞紐碾壓混凝土鉆孔取芯及壓水試驗(yàn)，是針對(duì)滿足90d齡期的碾壓混凝土進(jìn)行的。通過(guò)鉆孔采取芯樣的獲得率、外觀情況及芯樣的各項(xiàng)性能試驗(yàn)，以及鉆孔壓水試驗(yàn)的透水率、聲波監(jiān)測(cè)等，對(duì)碾壓混凝土的質(zhì)量情況進(jìn)行綜合檢測(cè)評(píng)定。

根據(jù)碾壓混凝土密實(shí)性檢查要求，按照代表性、針對(duì)性與隨機(jī)性相結(jié)合的方式，按每萬(wàn)m3混凝土取芯4m的原則進(jìn)行布孔。取芯孔為垂直孔，孔徑Φ219mm，采用XY-3-4型地質(zhì)鉆機(jī)。壓水試驗(yàn)孔為垂直孔，孔徑Φ76mm，采用XY-300鉆機(jī)。

施工用水、電線路結(jié)合混凝土澆筑用水、電線路布置，從施工部位就近的系統(tǒng)水源、電源接口搭接，并用鋼管(皮管)、電纜等鋪設(shè)至作業(yè)面。鉆機(jī)動(dòng)力源為兩臺(tái)電機(jī)，用電負(fù)荷分別為35kW、22kW，采用36#壩段變壓器供電。

在鉆孔部位附近搭設(shè)壓水站，內(nèi)設(shè)儲(chǔ)漿槽1臺(tái)，灌漿泵1臺(tái)，記錄儀一套。

2 鉆孔取芯施工

2.1 鉆具及準(zhǔn)備

鉆孔采用XY-3-4型地質(zhì)鉆機(jī)，鉆機(jī)安裝要求水平、穩(wěn)固、垂直。首先應(yīng)將安裝鉆機(jī)部位的地面用水泥砂漿找平，將鉆機(jī)機(jī)架放置在施工平臺(tái)上，并調(diào)整水平后用地錨固定，機(jī)架與地面之間的空隙用高強(qiáng)砂漿充填密實(shí)；然后將鉆機(jī)安放在機(jī)架上，并通過(guò)安裝在鉆機(jī)上的立軸鉆桿以及水平尺、重錘吊線等校對(duì)孔位和鉆機(jī)的前、后、左、右調(diào)平及鉆機(jī)立軸的調(diào)直，要求鉆機(jī)前后左右均應(yīng)水平，其上、下死點(diǎn)的偏差不大于±1mm，確保鉆機(jī)立軸鉛直；鉆機(jī)固定，采用螺栓將鉆機(jī)牢固的固定在機(jī)架上，應(yīng)結(jié)合鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸及與鉆孔孔位的相對(duì)關(guān)系確定螺栓孔位，以確保開(kāi)孔孔位正確和鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中牢固穩(wěn)定不前、后、左、右晃動(dòng)。

2.2 取芯孔鉆進(jìn)工藝

2.2.1 鉆孔鉆頭選用單管人造孕鑲金剛石鉆頭，擴(kuò)孔器比鉆頭大1mm～2mm，金剛石鉆頭的網(wǎng)目數(shù)可為50目左右，胎體硬度(HRC)可為25左右。在鉆孔過(guò)程中，嚴(yán)格實(shí)行金剛石鉆頭、擴(kuò)孔器排隊(duì)輪換使用；鉆具不安裝卡簧，防止在鉆進(jìn)遇阻起鉆時(shí)卡斷巖芯。

2.2.2 開(kāi)鉆前，重新校對(duì)立軸，開(kāi)孔時(shí)輕壓慢鉆，隨鉆孔加深逐步加長(zhǎng)鉆具。在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)不同的孔深，選擇相應(yīng)的鉆進(jìn)參數(shù)，嚴(yán)格禁止盲目追求進(jìn)尺而采取的高轉(zhuǎn)速、大壓力施鉆。

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆進(jìn)壓力為10kN～20kN，盡量利用鉆具和鉆桿自重鉆進(jìn)，當(dāng)孔深較深時(shí)，需反提減壓；沖洗液泵量80L/min～150L/min，轉(zhuǎn)速為80r/min～200r/min左右。鉆進(jìn)過(guò)程中鉆速應(yīng)平穩(wěn)，可控制在0.3m/h～0.5m/h，防止出現(xiàn)芯樣縮頸現(xiàn)象。

2.2.3 下部鉆桿應(yīng)加上對(duì)中扶正器，以避免由于鉆桿柱彎曲擺動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)，使鉆具回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少對(duì)芯樣的機(jī)械磨損、破壞，同時(shí)也可防止鉆孔偏斜對(duì)巖芯的破壞。

2.2.4 密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中的各種情況。如判斷孔內(nèi)巖芯已斷裂，立即起鉆，并把孔內(nèi)巖芯徹底處理干凈，以防止巖芯之間的對(duì)磨而產(chǎn)生的巖芯破壞。

2.2.5 采取巖芯前須加大泵量，沖洗孔內(nèi)巖粉，保證孔內(nèi)清潔，防止在下鉆采取巖芯時(shí)，因巖芯周?chē)鷰r粉太多，使卡簧中途受阻，造成巖芯斷裂。

2.3 取芯措施

2.3.1 當(dāng)孔內(nèi)巖芯長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定的長(zhǎng)度或芯樣已斷裂時(shí)，及時(shí)停止鉆進(jìn)，同時(shí)起鉆組裝取芯鉆具：先用游標(biāo)卡尺測(cè)量鉆頭內(nèi)徑，再安裝配好的卡簧和專(zhuān)用卡簧座，卡簧內(nèi)徑比鉆頭胎體內(nèi)徑小0.3mm～0.5mm，巖芯管盡量采用長(zhǎng)巖芯管。

2.3.2 將組裝好的取芯鉆具下放到孔內(nèi)，下放過(guò)程中不得向上提起鉆具，以防卡斷巖芯，當(dāng)確認(rèn)鉆具到達(dá)孔底，卡簧卡住巖芯后，用鉆機(jī)立軸并結(jié)合千斤頂頂拔巖芯。

巖芯被拉斷后，可通過(guò)鉆桿向巖芯與巖芯管之間的間隙投入細(xì)砂，以防止在起吊過(guò)程中巖芯斷裂。

2.3.3 長(zhǎng)巖芯的起吊和運(yùn)輸。首先將孔內(nèi)巖芯管用卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊車(chē)等吊出；然后將巖芯管緩慢放入與之相應(yīng)規(guī)格和長(zhǎng)度的斜靠在支架上的槽鋼內(nèi)，并綁扎好，再連同槽鋼與裝有芯樣的巖芯管一并放平(或者用兩個(gè)吊車(chē)同時(shí)起吊將巖芯管放平)；最后用吊車(chē)將槽鋼與巖芯管一并吊入拖車(chē)并固定，小心運(yùn)送至指定的地點(diǎn)取出巖芯存放。

2.3.4 從巖芯管內(nèi)取出巖芯。先準(zhǔn)備一根與巖芯管相應(yīng)長(zhǎng)度的槽鋼(或數(shù)根短槽鋼)，用來(lái)承接從巖芯管內(nèi)退出的巖芯，與安放巖芯管的槽鋼前后方向一致，并與從巖芯管退出的巖芯高低相平。取巖芯時(shí)，先用千斤頂將卡簧座取下，一邊用水沖洗巖芯管內(nèi)粉砂，一邊用千斤頂與葫蘆頂壓芯樣至槽鋼內(nèi)存放。

2.4 芯樣保存

采取的巖芯按從上到下的順序依次編號(hào)，并拍兩張彩色照片一并作為原始資料提交，所有需要保存的芯樣均按監(jiān)理人指定的地點(diǎn)存放，并防止失散和混裝。

2.5 鉆孔記錄

鉆孔過(guò)程中，對(duì)沖洗水、鉆孔壓力、芯樣長(zhǎng)度及其它反映混凝土特性的現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)記錄，并作為原始資料提交。

2.6 取芯質(zhì)量和芯樣質(zhì)量評(píng)定

2.6.1 芯樣有無(wú)頸縮現(xiàn)象及表面光滑情況，以此評(píng)定取芯技術(shù)質(zhì)量。

2.6.2 芯樣獲得率和折斷率，以此評(píng)定混凝土的均勻性和取芯技術(shù)。

2.6.3 芯樣外觀質(zhì)量評(píng)定，包括表面光滑程度、表面致密程度、孔隙率以及骨料分布均勻性描述。

2.6.4 層縫面質(zhì)量描述，從芯樣的外觀判別層縫面結(jié)合處有無(wú)界限痕跡，無(wú)界限為質(zhì)量良好。

2.6.5 從所取芯樣制成試件進(jìn)行芯樣的物理力學(xué)性能試驗(yàn)，內(nèi)容包括容重、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、極限拉伸值、抗?jié)B、抗凍、層縫面抗剪等試驗(yàn)項(xiàng)目，評(píng)定混凝土的均勻性和力學(xué)性能。

3 壓水試驗(yàn)

3.1 孔徑及鉆具

壓水試驗(yàn)孔為垂直孔，孔徑Φ76mm，采用“XY-300”鉆機(jī)，嚴(yán)格按規(guī)定的壓水試段長(zhǎng)度(5.0m)進(jìn)行鉆孔，嚴(yán)禁超鉆。當(dāng)壓水試驗(yàn)孔5m范圍內(nèi)有取芯孔時(shí)，先進(jìn)行壓水試驗(yàn)孔后進(jìn)行取芯孔，若二者同時(shí)施工時(shí)，壓水試驗(yàn)孔超前取芯孔不小于5m。

3.2 試驗(yàn)方法

壓水試驗(yàn)采用“自上而下分段，單點(diǎn)法”進(jìn)行，壓水方式為“純壓式”，壓水試驗(yàn)段長(zhǎng)3m。

3.3 壓水壓力

壓水壓力按孔口0.2MPa控制，當(dāng)孔位靠近臨空面時(shí)，根據(jù)具體情況可適當(dāng)降低壓力，以防止劈裂壩面。

3.4 鉆孔沖洗

進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)前，進(jìn)行鉆孔沖洗，要求洗孔的管路應(yīng)下到孔底，并泵送入大流量的水由孔底自孔口返出，沖洗至孔口回水澄清，無(wú)巖粉為止。

3.5 試壓水

正式壓水實(shí)驗(yàn)前，進(jìn)行試壓水，檢查管路的密封情況和止水栓塞的止水情況，要求二者均密閉不漏水，否則需進(jìn)行處理。如果按正常的壓水試段的部位栓塞不能止水，則可將栓塞適當(dāng)上移，嚴(yán)禁下移。

3.6 壓水試驗(yàn)

采用三缸柱塞泵進(jìn)行，流量量測(cè)根據(jù)壓水流量大小采用流量計(jì)或量杯進(jìn)行，壓力采用壓力表，其工作壓力在極限壓力的1/3～3/4之間，孔口管路和泵上均安裝壓力表，止水栓塞的長(zhǎng)度不小于50cm。

進(jìn)行壓水時(shí)，首先打開(kāi)孔口回水管再向試段送水，以排氣，并逐漸調(diào)節(jié)壓力達(dá)到規(guī)定的壓力值，然后進(jìn)行流量觀測(cè)。流量觀測(cè)一般情況下每間隔5min測(cè)量一次，當(dāng)流量很小時(shí)，可將間隔時(shí)間延長(zhǎng)至10min測(cè)量一次；當(dāng)壓水流量較大時(shí)，對(duì)廊道、壩面等部位進(jìn)行檢查，確定是否存在漏水現(xiàn)象。

壓水試驗(yàn)壓入流量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在穩(wěn)定的壓力下(規(guī)定壓力)，每5min(或其它規(guī)定時(shí)間)測(cè)量一次壓入流量，連續(xù)4次讀數(shù)中，如果最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min，可結(jié)束本階段壓水試驗(yàn)，以最終值作為壓入流量計(jì)算值。壓水試驗(yàn)成果用透水率q表示，計(jì)算公式如下：

q=Q/(p×L)

式中：q——試驗(yàn)透水率(Lu)；

Q——最大壓力階段的壓入流量(L/min)；

P——最大壓力階段的孔口壓力表壓力(MPa)；

L——試段長(zhǎng)度(m)。

3.7 混凝土壓水試驗(yàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)招標(biāo)文件技術(shù)條款，混凝土壓水試驗(yàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：二級(jí)配碾壓混凝土透水率q不大于1.0Lu，三級(jí)配碾壓混凝土透水率q不大于3.0Lu。

3.8 壓水試段透水率不滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的處理

3.8.1 首先縮短段長(zhǎng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)(可按每次縮短1m進(jìn)行控制)，以找出漏水較大(大于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))的部位。

3.8.2 灌漿。當(dāng)找出漏水部位后，對(duì)漏水部位進(jìn)行灌漿，段長(zhǎng)為該試段的正常段長(zhǎng)，灌漿壓力可為壓水壓力1.5倍，漿液比級(jí)(水灰重量比)采用1∶1、0.8∶1、0.5∶1，其它按基巖固結(jié)灌漿的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.8.3 按照設(shè)計(jì)單位或監(jiān)理工程師指示的其它措施進(jìn)行處理。

3.9 物探檢測(cè)

對(duì)于監(jiān)理工程師認(rèn)為需要在壓水試驗(yàn)孔、取芯孔或另行鉆孔等進(jìn)行聲波檢測(cè)、孔內(nèi)錄像等物探檢測(cè)項(xiàng)目，按監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行。

3.10 封孔

檢查孔采用壓力灌漿封孔法進(jìn)行封孔，漿液水灰比為0.5∶1，壓力0.2MPa左右，封孔時(shí)用0.5∶1的水泥漿液將孔內(nèi)的積水置換，再在孔口純壓式灌漿封孔。對(duì)于大口徑的取芯孔，若無(wú)適宜的止?jié){塞，可采用先排干孔內(nèi)積水，然后用小級(jí)配的混凝土逐段回填。所有檢查孔封孔均應(yīng)封填密實(shí)，孔口析水沉淀的空腔采用導(dǎo)管注漿法或人工灌注砂漿等繼續(xù)封填密實(shí)。

4 資料整理分析

對(duì)每次取芯工藝實(shí)施概述，記錄分析芯樣獲得率、段長(zhǎng)等現(xiàn)場(chǎng)資料，對(duì)芯樣外觀、長(zhǎng)度、斷面形態(tài)、骨料分布均勻性、層面結(jié)合、力學(xué)強(qiáng)度、混凝土密實(shí)程度及膠結(jié)情況等進(jìn)行綜合對(duì)比和分析。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)實(shí)施情況概述，記錄每一個(gè)壓水孔的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)壩內(nèi)不同部位布置的不同深度壓水孔位進(jìn)行孔位透水率、碾壓混凝土的抗?jié)B性能分析。

5 結(jié)語(yǔ)

碾壓混凝土中存在眾多層面和結(jié)合部位，碾壓混凝土鉆孔取芯及壓水試驗(yàn)是對(duì)碾壓混凝土的整體防滲性能和大壩局部區(qū)域施工質(zhì)量的進(jìn)一步檢查。因此，在現(xiàn)場(chǎng)管控中，對(duì)鉆孔取芯及壓水試驗(yàn)的施工方法步驟要加以嚴(yán)格管理。