液压抓斗纯抓法造槽技术在嵌岩混凝土防渗墙施工中的应用

刘 初，黄小华，陈惠忠

（1.江西省水利科学院，江西 南昌，330029；2.江西省水利水电建设集团有限公司，江西 南昌，330200）

0 引言

在总结江西省玉山县七一水库、丰城市潘桥水库等水库大坝和堤防防渗加固工程中混凝土防渗墙施工经验的基础上，针对混凝土防渗墙造槽施工和控制松散地层槽孔壁坍塌等问题，形成了嵌岩混凝土防渗墙液压抓斗纯抓法造槽施工技术。应用本项造槽新技术完成了江西省峡江水利枢纽工程库区樟山防护区樟山堤与陇洲防护区陇洲堤防渗加固处理混凝土防渗墙工程、江西省上高县保丰水库扩建工程主坝和1#、2#、3#、6#、7#副坝的坝体混凝土防渗墙工程的造槽施工，取得了较好的成效，施工质量满足设计和规范要求。

1 技术原理

1.1 工艺原理

嵌岩混凝土防渗墙液压抓斗纯抓法造槽施工技术的工艺原理是混凝土防渗墙造槽分两期槽段跳槽段施工，先施工Ⅰ期（单号）槽段，后施工Ⅱ期（双号）槽段；每期槽段采用液压抓斗三抓纯抓法造槽，膨润土泥浆固壁，泵吸法清孔换浆施工[1]。

1.2 关键技术原理

嵌岩混凝土防渗墙液压抓斗纯抓法造槽施工技术的关键为液压抓斗纯抓法入岩造槽与自动纠偏及松散地层槽孔壁坍塌控制技术，其技术应用的基本原理如下：

（1）液压抓斗冲击入岩造槽技术应用的基本原理是选用具有液压抓斗斗体自重较大（9～30t）、闭合力大（800～1200kN）和主卷扬机配置了自由脱钩功能装置的液压抓斗纯抓法造槽，由液压抓斗直接抓取槽孔内的土体及其下部的中风化带以上的岩体成槽，简化了嵌岩槽的造槽施工工艺；如遇较硬的风化岩体，可再使用液压抓斗主卷扬机特有的自由脱钩功能，对较硬的风化岩体进行自由脱钩冲击破碎，从而完成较硬风化岩体嵌岩槽的造槽。

（2）槽孔自动纠偏技术应用的基本原理是在液压抓斗机的抓斗斗体上安装了一个用于监测槽孔孔壁垂直度的电脑测斜仪（测量精度≤0.01°）和液压纠偏装置（国内领先水平），在抓槽过程中实时自动监测造槽孔壁的垂直度，操作人员可以根据抓斗的偏斜度，实时对槽孔孔壁垂直度进行自动纠偏操作。

（3）松散地层槽孔壁坍塌控制技术是在进行松散填筑土层、砂质地层、砂卵石地层等槽孔壁易坍塌的松散地层造槽时，为了有效控制槽孔壁的坍塌，采取了浓泥浆固壁（泥浆密度≥1.30g/cm3）[2]、抓斗抓槽时慢速下落轻放、抓斗上提出渣时慢速提升（目的是有效降低抓槽时对槽孔壁的扰动，防止槽孔壁坍塌）、抓斗上提出渣时应及时向槽孔内补足泥浆，使槽孔内的泥浆始终保持在正常抓槽时的高度等有效控制槽孔壁坍塌的操作工艺技术，使控制松散地层造槽时的槽孔壁坍塌得到了有效控制。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

2.1.1 施工工艺流程

嵌岩混凝土防渗墙液压抓斗纯抓法造槽施工技术的施工工艺流程见图1。

2.1.2 每期槽段的抓槽顺序

每期槽段的抓槽顺序见图2。

2.2 施工操作要点

（1）施工准备阶段的主要工作内容

施工准备阶段的主要工作内容为熟悉设计文件和合同文件要求，熟悉施工环境，进行施工图审查，参加设计交底会议，编制造槽施工方案，建立施工测量控制网，确定项目划分方案，进行混凝土防渗墙地层复核勘探和施工临时道路及施工排水系统施工，对施工作业人员进行技术、质量、安全、环境保护与文明施工技术交底，确定混凝土防渗墙的底线高程等。

（2）Ⅰ期槽段造槽施工

造槽采用液压抓斗三抓纯抓法抓槽，膨润土泥浆固壁，泵吸法清孔换浆施工。在松散填筑土层、砂质地层、砂卵石地层等槽孔壁易坍塌的松散地层造槽时，施工操作要点见关键技术原理第3点；在较硬的风化岩体中造槽时，采用主卷扬机自由脱钩冲击破碎风化岩体，进行嵌岩槽的造槽。

抓槽施工过程中，槽孔内泥浆面应保持在导墙顶面以下30～50cm。对漏失地层，应采取预防措施。在抓槽施工之前就应做好对漏失地层堵漏的准备，储备好如粘土球、锯末、水泥等各种不同的堵漏材料和足够的泥浆。一旦发现泥浆漏失，应立即堵漏补浆[3]。

根据驾驶室内的彩色电脑自动测斜控制系统显示屏显示的抓斗偏斜度，实时纠偏，与槽孔孔壁应保持平整垂直，坝体土层孔斜率不得大于0.4%，含孤石、漂石地层以及基岩面倾斜度较大等特殊情况，孔斜率应控制在0.6%以内。

（3）清孔换浆

清孔换浆采用泵吸法，清孔换浆结束后lh，应达到下列清孔验收质量标准：

①孔底淤积厚度≤10cm；

②当使用粘土泥浆时，孔内泥浆的密度≤1.30g/cm3，粘度≤35s（500/700mL），含砂量≤8%；当使用膨润土泥浆时，孔内泥浆的密度≤1.15g/cm3，粘度 32～50s（马外观质量漏斗），含砂量≤4%。

（4）Ⅱ期槽段造槽施工与清孔换浆

Ⅱ期槽段的造槽施工与清孔换浆除按照（2）～（3）的规定施工外，Ⅱ期槽段清孔换浆结束前，应清除接头混凝土孔壁上的泥皮。清除接头混凝土孔壁上的泥皮宜用钢丝刷子钻头进行分段刷洗，刷洗的合格标准是刷子钻头上基本不带泥屑和孔底淤积不再增加。

3 质量控制

3.1 质量控制的主要依据

施工质量控制的主要依据为《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL 174-2014）、《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176-2007）、《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—地基处理与基础工程》（SL 633-2012），以及设计要求、施工质量保证措施和施工质量检测计划等。

3.2 施工质量控制标准

工序质量控制重点项目是槽孔的入岩深度、垂直度、清孔换浆1h后孔底淤积厚度。工序质量控制的关键点是保证槽孔的垂直度与入岩深度要符合设计要求。工序质量控制标准见表1。

表1 混凝土防渗墙造槽工序质量标准表

4 工程实践验证

4.1 工程概况

峡江水利枢纽工程库区陇洲防护区位于峡江水利枢纽工程赣江左岸，距坝址上游16km处，陇洲堤起点位于上陇洲村西部的低山丘岗，经上、下陇洲，并利用现有赣江堤防，终点与同南河右堤相接，堤线全长4.47km。2015年11月，赣江发生罕见冬汛，水位猛涨，峡江水利枢纽库区陇洲防护区陇洲堤1＋680～3＋600段出现了堤基渗漏险情，为了确保2016年汛期该堤段能够安全度汛，该渗漏险情段的防渗加固处理工程列为应急防汛工程。

陇洲防护区陇洲堤防渗加固处理混凝土防渗墙工程位于陇洲堤3+606.70～1+826.70和1+826.70～堤变0+000.00桩号堤段。混凝土防渗墙布置在堤顶，其轴线位置位于堤轴线上游侧1.0m处，防渗墙墙体厚度30cm、墙底伸入强风化基岩1.0m、墙体混凝土抗压强度R28≥10.0MPa、墙体混凝土抗渗系数为 K≤1×10-6cm/s、墙体允许渗透坡度J≥50。

4.2 施工效果

陇洲堤防渗加固处理混凝土防渗墙工程施工中应用的嵌岩混凝土防渗墙液压抓斗纯抓法造槽施工技术，加快了施工速度，使该工程达到了江西省防汛抗旱指挥部办公室要求的在2016年3月底前完工的要求，及时消除了峡江水利枢纽库区陇洲防护区陇洲堤1＋680～3＋600段在2015年11月赣江发生罕见冬汛时出现的堤基渗漏险情，经受住了5个汛期的高水位洪水考验。

5 结 语

液压抓斗纯抓法造槽技术有效控制了松散地层造槽时的槽孔壁坍塌、造槽速度快、槽孔垂直度测量与纠偏方法先进、嵌岩槽造槽工艺简单、槽孔壁稳定性能好。该技术适用于土质地层、砂质地层、砂卵石地层、弱风化（中等风化）带以上岩层的土坝坝体及基础防渗工程、堤身及堤基防渗工程、围堰防渗工程的造槽施工，具有较好的推广应用前景。