复杂地层条件下建造混凝土防渗墙施工技术

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｇ团｛ｏＵＢＡ　ＧＲ０ＵＰ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＩＤＧＹ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．６ｌ　复杂地层条件下建造混凝土防渗墙施工技术　秦国斌　摘要主要介绍黄壁庄水库副坝防渗墙施工中，钻孔遇到松散地层漏浆、塌孔及卵石胶结密实等复杂地层　施工技术　条件下的造孔技术。　关键词　复杂地层　防渗墙ｌ　概述　黄壁庄水库位于河北省石家庄西北约３０ｋｉｎ，是滹沱河　２６２９９．１３ｍ，浇筑成墙净截水面积１７０５６．５ｍ２。　２　地层特点　自上而下分布为：　中下游重要的水利枢纽工程。枢纽建筑物主要由副坝、重　力坝、主坝、正常溢洪道、非正常溢洪道、灵正渠涵管及电站　等组成。　（１）人工回填坝体：顶面高程１２７ｍ处为混凝土防渗墙　施工平台，坝体土为粉质壤土，吸水后极易变成软塑、流塑，　是造孔成槽过程中最不稳定的地层，槽孔坍塌事故都发生　在这一地层中。　（２）砂层：根据钻孔过程、抽砂和钻具磨损情况，发现本　水库副坝为水中填土均质坝，坝顶高程１２９．２ｍ，顶宽　６．０ｍ，长６９Ｏｒ７．３ｍ，渗透严重，坝体及铺盖裂缝严重，是一座　很危险的挡水建筑物，为了副坝除险加固，采用混凝土防渗　墙工程。　副坝混凝土防渗墙起止桩号为Ａ０＋８４０一Ａ５＋７００，轴　线长４８５８．９ｍ，防渗墙墙顶高程１２５．５ｍ，墙厚８０ｅｍ，总防渗　面积２６．４５万　。葛洲坝集团基础工程有限公司承建副坝　Ｉ标段混凝土防渗墙工程，起止桩号Ａ０＋８４０一Ａ１＋９５０，轴　线长１１０７．８４３ｍ，防渗面积５．３２万ｍ２。　我单位首先承建的黄壁庄副坝Ｉ段桩号Ａ１＋６４９．３７１　一标段砂层为含淤泥细砂，与壤土层接触带砂层呈泥板结状　态，在这种地层钻孔，钻速慢，钻具磨损严重，抓挖较困难，　由于淤泥细砂在钻孔泥浆中极易沉淀，易造成埋钻事故，同　时在砂层钻孔成槽过程中槽壁易发生坍塌，使墙体超厚，浇　筑充盈系数大于１．３。　（３）砂卵石层：经过冲击钻钻主孔、抓挖副孔或劈副孔、　打小墙后，钻耳磨损较严重，钻刃角磨损尤其严重，钻速极　Ａ１＋９４７．４４３一段混凝土防渗墙，墙厚０．８ｍ，长　２９８．４７２ｍ，平均墙深５７．１５ｍ，最大墙深６４．５ｍ。该段防渗墙　慢，抓挖不动，劈副孔困难，小墙难打，充分证明，本标段砂　卵石层主要为胶结结构，局部漏失层底部与基岩接触带多　是由三个分段组成，即Ａ１＋６４９．３７１　Ａ１＋７１５．３７１段为直　线段防渗墙，轴线长６６ｍ；Ａ１＋７１５．３７１　Ａ１＋８０４．１２９段为　圆弧段防渗墙，圆弧半径１１８．２０ｍ，对应的圆心角为４３．　０４４２。，弧形墙轴线８８．７９９ｍ；Ａ１＋８４．１９２～Ａ１＋９０４７．４３段　为直线段防渗墙，轴线长１４３．５１ｍ。２　本段防渗墙共划分为５４个槽段，分两期施工，其中一　期槽２７个，槽长５．２ｍ，３个主孔，２个副孔，副孔宽１．４ｍ；二　期槽长均为７．４ｍ，由２个套接接头孔和中间两个主孔，以　为松散、架空结构，在钻孔成槽过程中多数漏浆事故发生在　砂卵石层，在完工的这一段防渗墙地层中的砂卵石层厚度　为１８—２５ｍ，是影响钻抓挖成槽周期和槽壁稳定的主要地　层，这种地层既钻进困难，又漏浆严重，在我处长期从事防　渗墙施工经历中，极少遇到这种地层。　（４）基岩：本标段防渗墙施工的基岩为硅质灰岩，多数　为弱风化，由于硅质灰岩中二氧化硅的成份含量高，基岩强　度极高，在基岩钻进过程中多次发生钻具被打掉钻耳和大　钻角的现象，有个新钻具，每台班只能钻进０．２ｍ，而且钻具　及３个长１．４ｍ的副孔组成。这段防渗墙于１９９９年３月１　日开工，２０００年１Ｏ月２６日全线完工。是本标段地层最复　杂施工难度最大的一段防渗墙，共完成造孔总进尺　・冲击刃角严重卷曲，冲击钻不适应钻进这种地层。为满足　４０・　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年５月增刊　葛洲坝集团科技　总第６１期　设计孔深要求，只能采用孔内爆破法，破碎孔底基岩，以达　发生特大漏浆、坍塌事故，保证了槽壁的稳定，乃至坝体的　稳定。　到设计终孔深度。除上述弱风化硅质灰岩的钻孔钻进异常　困难外，还有部分钻孔基岩有裂隙、破碎带、溶洞等，钻进这　种基岩顶面与卵石层接触带为本标段漏浆事故多发地带。　４制定合理有效的钻抓工艺　将本段混凝土防渗墙施工按先建造一期槽孔，然后建　造二期槽孔的方法分期施工，即：相邻两个一期槽孔终孔浇　筑后，方进行夹在中间的二期槽孔的建造，采用这种分期成　槽的工艺方法有如下好处：　３技术措施　针对上述地层特性，根据我处长期从事防渗墙施工的　经验，制定出下列有效的施工技术措施：　（１）根据坝体土的特性和卵石层的厚度与卵石层钻进　速度等因素，采用在坝顶１２７ｍ平台上按防渗墙轴线，对称　挖掘槽板地模。导槽板的结构尺寸为１、５×０．７ｍ，导槽板　底部设４根０２２钢筋，现浇Ｃ１５混凝土，修筑这种结构的导　（１）可以避免几个槽孔同时坍塌以至引发坝体垮塌的　严重事故。　（２）可以避免一期槽浇注混凝土时挤穿相邻的副孔，窜　入已钻进的二期槽孔内，造成较严重的浇筑事故。　（３）可以较安全地进行二期槽的施工，即使发生二期槽　坍塌，因相邻的二个一期槽已浇注混凝土，可隔离坍塌槽　孔，同时可支撑导槽板，保证钻机在二期槽上的施工安全。　槽有许多优点：①不需开挖导槽板，省时、省力，降低成本；　②不需要在导槽内设置支撑；③在地模中现浇混凝土与地　层接触紧密，如果不发生较严重的槽孔坍塌，就不会发生顺　导槽壁向钻机平台冒浆，影响钻机平台的稳定；④这种导槽　板结构底部敷设钢筋，能满足钻抓成槽时钻机的重量和钻　（４）无论是一期槽或二期槽，必须待主孔全部钻终后方　可钻抓副孔；在本段混凝土防渗墙槽孔建造过程中，严格执　行这一钻进工艺，避免发生槽孔漏浆及槽孔坍塌的事故，仅　１５４号槽、１４９号槽等少数几个槽孔在钻凿副孔或打小墙时　发生了严重的漏浆事故，导致槽孔坍塌，其它大多数槽孔均　未发生槽孔漏浆及槽孔坍塌，顺利建造成功。对于少数几　个发生坍塌的槽孔，由于我处采用了有效的槽孔坍塌处理　措施，也都成功地将槽孔建造完毕并浇注混凝土。　（５）在坝体土孔口处和漏浆层中制定了有效的操作规　定，即：不许在孔口泥浆中快速下落刷洗钻具；在细砂层钻　进时，严禁将钻具放在孔底进行钻机的维护保养；在漏浆地　层抽砂时，尽量少抽或不抽，若非要抽砂，则抽砂时将抽筒　慢速提升，减轻因抽筒上升引起对漏浆处的抽吸作用；同时　规定匀速升降钻具，严禁钻具碰砸孔口，减轻对孔口槽壁的　破坏。由于合理制定并严格执行上述操作规程，在本段防　渗墙施工过程中，各类孔内事故率大大降低，尤其是２０００　年全年没发生一起埋钻、掉钻事故。　孔产生的冲击力，即使发生较严重的槽孔坍塌，如Ｉ一１７９、Ｉ　一１８１、Ｉ一１６９、Ｉ一１７２等槽长７．４ｍ的二期槽，导槽板没发生　断裂，也没发生较大的变形，为我处顺利完成这一段防渗墙　施工起到了很有效的保障作用。　（２）这一段混凝土防渗墙的平面形状设计为折线型，在　防渗墙折点处，我处选择采用圆弧形防渗墙，这种形状的防　渗墙具有很大的优点：①方便施工，缩短工期；②避免尖锐　折点，保证防渗墙槽段的连续性，确保套接质量。　（３）这一段混凝土防渗墙的一期槽长采用５．２ｍ，二期　槽长采用７．４ｍ，分期施工，采用这种槽长的优点是：可缩短　成槽工期，减少钻抓成槽过程中泥浆对施工槽段钻机平台　底部及导槽外侧坝体的浸蚀时间，减轻槽孔坍塌的程度，使　我处在这一段异常复杂的地层中建造防渗墙没发生较大的　槽孔坍塌事故，因此证明我们所设计槽段长度是合理的。　（４）在钻孔成槽过程中，经常会发生大量漏浆的事故，　为了迅速堵漏，确保槽壁稳定，我处主要采用装载机装运粘　土，迅速倒入漏浆槽孔中，每车装载３ｍ］的粘土，自槽孔口　自由下落，在下落过程中分散的粘土立即变成稀泥或浓泥　浆，剩下的未溶解的粘土与稀泥、浓浆随着漏浆流流入漏浆　点，堵住漏洞。多数漏浆槽孔采用这种方法进行处理后，均　能有效堵住漏浆，但少数槽孔采用这种方法堵漏后，重新钻　孔至漏浆部位时，又重复发生漏浆事故，在遇到这种重复漏　浆的事故时，在按上述方法回填粘土的同时，又向槽孔内回　填石块、水泥等有一定强度的材料，并用钻具在孔内冲击挤　压，同时向槽孔内注浆，待泥浆储满后，提出钻具并将钻机　移到别的孔，让漏浆孔等待３　５天之后再重新钻进，采用　这种堵漏方法后，再也没有发生漏浆事故。由于我处采用　了有效的堵漏技术措施，使本段防渗墙槽孔建造过程中，没　５　结语　在本段混凝土防渗墙施工过程中，首次在副坝折点处　成功地建成圆弧形混凝土防渗墙，设定了合理的槽孔长度　和导槽形式，严格遵循间隔施工的原则，采用了有效合理的　钻抓成槽工艺和施工技术措施，制定出有效的堵漏措施，实　行了泥浆净化回收，避免了槽孔严重坍塌引发坝体垮塌的　事故。　【作者简介】　秦国斌男　葛洲坝基础工程有限公司　工程师４４３００２　湖北宜昌　・４１　・