塑性混凝土防渗墙冲击钻造孔施工技术研究

2016-05-19张红峰河南省洛阳市嵩县水利局

河南水利与南水北调 2016年3期

□张红峰(河南省洛阳市嵩县水利局)

塑性混凝土防渗墙冲击钻造孔施工技术研究

□张红峰(河南省洛阳市嵩县水利局)

摘要：塑性混凝土防渗墙冲击钻造孔施工技术在深入分析工程特点基础上，详细设计了混凝土防渗墙施工方案，结合实际情况研究了防渗墙加固施工工法，制定了混凝上防渗墙施工工艺，确定了关健工序。作者根据实际情况研究提出了施工质量控制的各项措施和控制环节。

关键词：防渗加固;防渗墙设计;施工方法;质量检测

1　工程概况

嵩县台上水库除险加固工程原设计防渗墙成槽方法为抓取法成槽，在施工过程中，由于坝体土层中含有大量砾石并且坝体土质比较松散，孔口出现严重塌方，增大护壁泥浆的稠度也无法控制塌方。在深度较深的槽段塌方更是严重，坝面以下由于塌方形成空洞而无法施工，造成严重的安全问题，给挖槽机施工带来严重的障碍，使其不能安全、有效的施工。

为了能用挖槽机安全施工，施工单位采取导墙两侧固结灌浆的方法，希望通过用水泥浆来凝固防渗墙两侧坝体的方法，使挖槽机能够稳定、安全开挖。但是由于坝体漏浆严重，在注入水泥浆后没有凝固就直接流失，只有很少一部分停留在坝体里，无法完成钻孔工序，更起不到对坝体的固结作用。经咨询有关专家后，又采用冲击钻成槽施工，冲击钻成槽能把孔周围松散土夯实，通过挤压使土密实后，塌方漏浆现象减少;冲击钻成槽过程中粘土可以造浆，对护壁效果也较好。用冲击钻，钻一个孔，浇筑一个。划分为21个槽段，单个槽段长4m。造孔采用钻凿法，拟投入3台CZ-3A型钻机，钻头为十字钻头和空心钻头，采用抽砂筒抽排沉渣。

2　冲击钻造孔施工

2.1造孔

根据槽段长度，每个槽段布置主、副孔共9个，其中5个主孔。先钻进主孔，后钻副孔。钻孔钻进的同时采用抽砂筒将含大量钻渣的泥浆抽出。抽砂筒底部设有活门，在钢丝绳的牵引下，冲击孔底，活门被泥浆顶开，孔底含大量钻渣的泥浆进入抽砂筒，提升时自动关闭。反复几次，抽砂筒就可以装上含大量钻渣的泥浆。由于钻头是圆形的，主、副孔钻完后，其间会留下一些残余部分，最小宽约1/4孔径，俗称‘小墙”。施工过程中对孔壁有支撑作用。在槽段钻孔后期，变换钻机和钻头的位置，从上至下把“小墙”劈掉，形成一个完整、等厚度的槽孔。

2.2槽段连接

相邻防渗墙槽段间采用套接形式连接(见图1),套接孔采用钻凿法施工。一期槽孔浇筑完毕、混凝土初凝后，二期槽施钻时，在一期槽端头全孔套打一钻，形成一个半圆柱面二期槽端孔，确保接头孔任一深度的搭接厚度均满足设计和规范要求。待二期槽浇筑混凝土后，一、二期槽段便可连接成墙。

图1　槽段连接图

2.3施工过程

在钻头锥顶和提钢丝绳之间应设置保证钻头自动转向的装置。冲击钻孔口护筒，其内径应大于钻头直径200 mm。

冲击成孔质量控制应符合规定：开孔时，应低锤密击，当表土为淤泥、细砂等软弱土层时，可加粘土块夹小片石反复冲击造壁，孔内泥浆面应保持稳定；进入基岩后，应采用大冲程、低频率冲击，当发现成孔偏移时，应回填片石至偏孔上方300～500 mm处，然后重新冲孔。进入基岩后，非桩端持力层每钻进300～500 mm和桩端持力层每钻进l00～300 m时，应清孔取样一次，并应做记录。排渣可采用泥浆循环或抽渣筒等方法，当采用抽渣筒排渣时，应及时补给泥浆；冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔及护筒周围冒浆、失稳等情况时，应停止施工，采取措施后方可继续施工。打直径桩孔可分级成孔，第一级成孔直径应为实际桩径的0.60～0.80倍。

2.4槽孔清孔换浆

槽孔的清孔换浆采用泵吸反循环法，在清除孔内废渣的同时及时向孔内补充新鲜泥浆。对于二期槽，在清孔换浆结束前或清孔过程中用钢丝刷子钻头刷洗两侧槽段接头处混凝土壁上泥皮，至刷子钻头不带泥屑、孔底淤积不再增加为止。

泥浆净化处理。经沉淀处理后的泥浆可以供钻孔时重复使用，混凝土浇筑时将未被污染的泥浆抽送至其它槽孔或泥浆池重复利用。

2.5水下混凝土浇筑

混凝土施工物理特性指标、混凝土配合比根据设计要求经试验确定。混凝土主要物理性能指标:入槽塌落度20～24 cm，扩散度34～40 cm,混凝土初凝时间≥8 h，终凝时间≤48 h。

混凝土浇注采用水下直升导管法，槽孔墙体预埋件安装就位后，下设Ф200 mm钢制导管，导管为丝扣连接。导管安装采用人工配合钻机安装，安装的间距、深度执行防渗墙施工规范。

水下混凝土浇筑采用球塞式隔水栓，导管距孔底的距离大于球塞的直径。6 m3混凝土搅拌车运混凝土至储料罐，再进溜槽分流进入各个导管。在浇筑混凝土中，控制各导管均匀下料，使槽内混凝土面高差＜0.50 m。根据混凝土上升的速度和导管埋深及时抽拨导管，槽孔内混凝土面上升速度控制在3～7 m/h之间。

3　防渗墙防渗加固施工

3.1防渗墙施工技术措施

混凝土防渗墙成槽孔施工中，始终保持孔内泥浆在导墙下30～50 cm以内，随时观察泥浆液面，防止大漏浆发生。泥浆采用钙基质膨润土粉高速搅拌机搅拌，新拌制膨润土泥浆膨化24 h后使用。

槽孔的清孔采用泵吸反循环法。对二期槽，清孔换浆前或清孔过程中用钢丝刷分段刷洗槽段接头混凝土壁的泥皮，刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增大为止。若不能在清孔完成后4 h内开浇混凝土，则在混凝上开浇前必须进行二次清孔，二次清孔采用泵吸反循环法或气举反循环法，使孔底淤积厚度不大于设计要求。

混凝土浇筑的导管在使用前必须进行弯曲检测和强度评估，不合格的导管不准使用。导管下设前参照槽孔验收单绘制配管图，再依配管图核实导管。导管采用吊车或钻机下设安装，一、二期槽距孔端距离为1.00～1.50 m，当槽底高差＞0.25 m时，导管应调整到控制范围内最低处。

墙体的混凝土浇筑必须从槽孔最深导管开仓，首开仓导管的一次连续入槽混凝土方量使导管埋入混凝土中不得小于1.20 m,混凝土隔水栓采用球塞法。混凝土连续浇筑控制各分料口下料量均匀，保持槽内混凝土面高差≤0.50 m,槽内棍凝土面的测量由专职人员进行，每罐混凝土下料前必须进行一次测量，导管内混凝土测量工作应结合槽内测量交替进行。2.00 m≤导管埋深≤6.00 m，≥2.00 m。混凝土浇筑时，随机检测混凝土熟料拌和质量，并制作1组试件，质检人员必须值守槽口，控制槽内混凝土浇筑质量。

3.2防渗墙质量检查

在防渗墙浇筑混凝土时，由试验人员在每个槽孔入口处进行槽口随机取样，留作室内物理力学性能试验。在防渗墙浇筑28 d后，按监理工程师指示进行墙体质量检查。检查不合格的槽孔段，按监理工程师的指示进行处理，直至达到合格为止。