砂砾石地基钻劈法混凝土防渗墙施工

浅议砂砾石地基钻劈法混凝土防渗墙施工

文/马建社

摘 要：对于地基中含有大量的孤石和漂石的砂砾石混凝土防渗墙施工，以往的做法主要是采用钻抓法进行施工，但往往会造成塌孔甚至于无法成槽。本文结合工程实际对含有大量的孤石和漂石的砂砾石地基进行钻劈法混凝土防渗墙施工工艺做一阐述，可供类似工程借鉴。

关键词：砂砾石；冲击钻；混凝土

中图分类号：TV543+.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）09-0265-01

一、工程概况

坎儿井保护及节水灌溉项目—阿拉沟水库枢纽工程位于维吾尔自治区托克逊县境内。拦河坝坝高105.26m。水库枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝、右岸开敞式正槽溢洪道、右岸导流洞、左岸输水隧洞组成。

上游围堰河床以下采用混凝土防渗墙结构，防渗墙设计厚度80cm，深度20m左右。防渗墙混凝土采用C20W6一级配、高流动自密实混凝土，深入基岩0.5—1.0m。

河床以下主要为含有孤石、漂石的砂砾石，地质情况较为复杂。砂砾石层厚一般10—20m，结构较松散，级配不良，含少量砂，岩性以花岗岩为主。

二、混凝土防渗墙钻劈法施工

1、施工工艺流程。防渗墙施工是在已建好的施工平台的基础上按照防渗墙的宽度做好混凝土导墙。钻劈法施工先用冲击钻连续冲击钻进主孔，再劈打副孔，泥浆护壁。劈打副孔时，由于主孔和副孔之间存在待钻劈的小墙，再利用冲击钻逐一钻进打小墙，最终形成一个设计厚度的完整的槽段。施工时先施工一期槽段，再施工二期槽段。一期、二期槽段套接形成一连续的地下混凝土防渗墙。工艺流程为：施工准备—钻机就位—对准孔位—主孔钻进—劈打副孔—劈打小墙—清孔换浆和验收—下导管浇筑混凝土—成墙。

2、施工准备。施工准备主要是技术准备和现场准备。技术准备主要是收集、研究有关施工要求、施工条件、文件、图纸、资料和标准及施工槽段的划分；现场准备主要是修建和施工平台、混凝土导墙、施工平台上铺设枕木及导轨、修建出渣平台等。其槽段划分按照以下公式进行计算确定：

式中L是槽段长度m，Q是混凝土拌合系统拌合能力m3/h，K是防渗墙厚度扩大系数，一般取1.2—1.3，B是防渗墙设计厚度m，V是混凝土浇筑上升速度，一般不小于2m/h。本工程槽段长度6.8m，每槽段计3个主孔，2个副孔。

3、钻机就位钻进主孔、劈打副孔及小墙。钻孔开始前，调整好钻机，使钻头的中心对准防渗墙轴线。先钻进主孔，开孔时间断冲击钻进，待钻头全部入孔后连续钻进以减少钻机的振动，确保钻孔孔斜率及孔位符合设计及规范要求。主孔完成验收合格后，劈打主孔之间的副孔，间断冲击或连续冲击，禁止打空钻。在冲击钻进过程中，将大量含钻渣的泥浆抽出槽孔，同时更换泥浆，继续钻进。在主、副孔完成后，需要再次找准小墙位置从上到下劈打小墙，直至完成一个槽段的成槽施工。本工程采用优质粘土泥浆进行护壁。钻孔施工时人工配合装载机将粘土铲送入孔内，钻机冲击造浆。配制泥浆时根据需要添加适量泥浆处理剂，如烧碱（Na2CO3），利于水化，形成胶体。选择粘土时，粘粒含量必须大于50%，塑性指数大于20，含砂量小于5%，SiO2与Al2O3含量的比值为3—4。

4、清槽验收。造孔完成后进行清孔换浆。清孔采用“抽取法”，用抽筒抽出槽孔内携有钻渣的泥浆，同时向槽内补充新鲜泥浆。换浆量约为槽孔内泥浆总量的1/3。清孔换浆1h后应达到的标准：孔底淤积厚度≤10cm，使用粘土泥浆时，槽内泥浆密度＜1.30g/cm3，含砂量＜10%，粘度≤30s。

5、下导管浇筑混凝土。成品混凝土采用强制式搅拌机进行拌合，混凝土搅拌运输车运输。混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。导管安放及导管起拔均按规范要求控制。安装时采用钻机吊放，槽孔内有两套以上导管时，导管间距不得大于3.5m；一期槽孔两端的导管距孔端为1.0—１.5ｍ，二期槽孔两端的导管距孔端为0.5—1.0ｍ，导管上与导墙进行连接固定。当孔底高差大于25cm时，导管中心应布置在该导管控制范围内的最低处。浇筑时，混凝土面的上升速度控制在2—6m/h范围内。首批混凝土量应能满足将浇筑导管底部埋置1m以上。在整个浇筑过程中，用测绳定时（30min一次）定点测量混凝土浇筑面高度，控制混凝土均匀上升。随着混凝土浇筑面的上升逐渐拆除导管，导管始终埋入混凝土内，其深度不小于1m，但不大于6m。

三、施工质量控制及特殊情况处理

1、施工质量控制。（1）孔斜率质量控制。孔斜率是防渗墙施工质量的重要指标，施工中必须精心施工，勤量测孔斜必要时间断冲击，对发现孔斜超标的孔回填重打。孔斜率主要采用重锤法检测。其主要原理如下：采用冲击钻机造孔成槽时，可将冲击钻头下至孔底，拉紧钢丝绳，根据相似三角形原理，通过测量钢绳在孔口处偏离槽孔中心的距离来计算孔底的偏距和偏斜率。（2）槽孔深度质量控制。槽孔孔深用测绳量测。槽孔深度按设计入岩深度确定。成槽过程中，接近基岩面时开始留取基岩钻渣样品，并由现场地质工程师会同监理和设计代表进行岩样鉴定，以确定最终成槽深度，确保设计要求的入岩量。副孔终孔深度根据相邻两主孔的终孔深度平均值确定终孔孔深。（3）墙段连接质量控制。墙段连接采用“钻凿法”套接接头处理墙段连接。待一期槽混凝土初凝后，冲击钻钻进形成接头孔。二期槽孔混凝土浇筑前需刷洗两端混凝土，直至钢刷无泥屑、孔底淤积不再增加为止。

2、特殊情况处理。（1）漏浆、塌孔处理。在造孔过程中，如遇漏浆、塌孔等情况，采用加大泥浆比重、向孔内加入粘土、锯末、水泥等堵漏材料，确保槽孔安全。（2）漂、孤石处理。在造孔过程中，如遇漂石、孤石以及风化岩块等，影响成槽工效时，可选用大冲程缓慢钻进，同时多加粘土，待通过后恢复正常钻进。如遇到特别大的孤石或漂石而钻进有困难时，可采用定向聚能爆破技术进行处理，下放药量时控制在对孔壁影响的最小程度且冲击钻进顺利。

结语：钻劈法在我国已经有50余年的历史，虽然施工效率较低，但其适用于任何复杂地层，尤其对施工工程量不大、施工场地较小但能够增加小型施工机械的含有孤石和漂石的砂砾石地层更显其优越性，所以一直广泛应用至今。施工中应确保钻孔作业的连续性、混凝土浇筑的及时性，方能确保施工质量。

作者单位：中国水电十五局有限公司参考文献：

[1]夏可风主编.2006水利水电地基与基础工程.北京:中国水利水电出版社,2006.

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