超薄型防滲墻造孔施工新技術及發展前景

李自瓊

（江川縣水利電力勘測設計隊 玉溪 652600）

1 工程概況

小井壩水庫距江川縣城5km，壩型為均質土壩，壩高20m，總庫容172萬m3，水庫灌溉面積167hm2，下游有江川縣城及周邊4.5萬人，耕地面積627hm2，且有通往滇南、蒙自、個舊等重鎮的二級路及鄉鎮企業等重要設施。小井壩水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪的小型水庫。

水庫存在壩體質量差，壩體、壩基滲漏嚴重，壩體兩肩存在繞壩滲漏等問題。采用塑性混凝土防滲墻進行壩體及壩基防滲處理，防滲墻厚0.4m，深入全風化帶下2m，最大墻深約34.5m，中心位于壩軸線上，施工垂直精度要求4/1000。

初步設計造孔采用抓斗施工方案。施工進場時因小井壩水庫位置比較偏僻，簡易公路無法通過大型設備。另外，小井壩水庫壩體上部填土比較松散、致密性差，底部均為全風化或強風化基巖，抓斗施工時上部極易發生塌孔，下部啃抓不動，即使利用抓斗可以對壩體上部進行施工，但工程量很少，絕大多數仍需沖擊鉆機完成，且大型設備進出場所耗費用很高，大大地增加了工程成本，最為關鍵的一點就是抓斗本身所具有的優勢完全不能得到好的發揮，反而使工效降低、工期延長、成本增加。因此，小井壩水庫除險加固工程選用了沖擊鉆機進行鉆孔成槽的施工方案。

2 施工技術難點

沖擊鉆孔成槽的方法施工技術難點：一是孔斜很難控制；二是壩體上部填土比較松散、致密性差，塌孔比較嚴重；三是利用沖擊鉆孔成槽的方法進行超薄墻的施工尚無先例，無施工經驗和工藝可以借鑒，工程施工帶有創新性、風險性。

3 解決對策

3.1 適時改進鉆孔機械

工程造孔成槽機械為CZ—22型和CZ—30型鋼絲繩沖擊式鉆機。造孔采取的方法是，正循環沖擊造孔，抽筒孔底出渣，泥漿防滲固壁。鉆頭使用鑄鋼“十”字鉆頭和自己加工制作的加長沖擊鉆頭。十字鉆頭具有較強的破碎能力，適合于巖石的鉆進。加長沖擊鉆頭具有良好的導向性能，特別適合壩土、全風化以及一些較軟巖層的鉆進，功效高，且容易保證孔正，使用此類鉆頭在鉆進過程中通過沖擊作用對壩土具有較好的致密作用，從而提高大壩的防滲能力。

考慮到該工程的地質情況，防滲墻底線需嵌入強風化帶以下2m。在研制沖擊鉆頭的基礎上，加工制作了重錘，重錘由鋼管和鋼板焊接而成，錘中心為空心結構。使用時，可根據需要在內部增加配重塊，以增加重錘的重量，增加沖擊力。重錘的作用除了對基巖進行沖擊破碎、提高鉆進工效外，還可對孔形、孔壁進行修理，對殘留在孔底的未清除的小墻也有很好的清除作用，該重錘通過在小井壩水庫工程的試用，效果比較理想，其沖擊刃角的角度和形狀可在今后的工程中進一步改進。

為保證墻厚在任何部位不小于40cm的設計要求,使用的開孔鉆頭直徑為42cm，當鉆頭直徑磨損至40cm時即進行補焊。

3.2 開孔及鉆進中的措施

開孔對保證鉆孔的垂直度非常關鍵，方法是：穩定鉆機，對正孔位，檢查校對，手動操作，間斷沖擊，輕打慢放，隨時檢查。

鉆進中，采用：“四勤一少”的原則，即：勤檢查、勤抽砂、勤補焊、勤松繩、少松繩。每一次起、下鉆，堅持檢查，發現問題，及時采取措施糾正。

3.3 塌孔處理

造孔時發現大壩壩體在孔深0～6m處，壩體填土較為松散、致密性差，塌孔現象比較普遍，主要采取加大泥漿比重、向孔內投放粘土等方法進行處理。

3.4 接頭孔鉆進

接頭孔的偏斜將直接影響到墻體質量，施工時采取了以下措施：

根據混凝土檢驗報告提供的初凝時間，嚴格控制開孔時間在混凝土澆筑完畢后40～60h之間；在開孔前，先用人工開挖出一個直徑40cm、深100cm的圓形孔，起到穩定鉆頭、垂直導向的作用；開孔使用手動操作，間斷沖擊，保持鉆頭穩定，鉆進中經常檢查，發現孔斜及時糾偏。

小井壩水庫除險加固工程完成后，對該項目及時進行了質量檢測，檢測項目有孔深、寬度、孔形、孔斜。所檢項目達到設計要求。說明采用上述施工方法，超薄混凝土防滲造孔施工質量是有保證的。

4 新工藝和新技術的發展前景

小井壩工程利用沖擊鉆孔技術在全國首次成功地完成了塑性混凝土防滲墻（超薄墻0.4m）的施工，它的意義遠遠超出了該工程本身的價值，為今后類似工程的設計提供了理論根據和可靠資料，為施工積累了寶貴經驗，該項工藝的開發，將對將來水利水電的施工具有深遠的意義和實用價值。

4.1 適應性

混凝土防滲墻薄墻技術在國內一些堤防工程多有應用，大多都采用抓斗或其他成墻技術，使用這些技術，具有一定的局限性，工程需要有一個可以通過大型機械設備的交通通道，需要有一個相對較大的施工場地。更重要的是受地質條件的限制，對一些較堅硬的基巖還需要其他一些機械的配合，受這些條件的限制，薄墻技術發展不快。而利用沖擊技術進行薄墻施工，很好地解決了這些矛盾，無需發達的交通，無需太大的場地，更不受地質條件的限制，沖擊鉆機能有效地發揮作用。

4.2 合理性

沖擊鉆機在鉆進過程中，隨著上下沖擊，對松軟的地層有致密夯實的作用，從而提高了壩體的防滲能力，避免因土質過于松散而造成塌孔。而抓斗缺乏這樣的功能，在松散的地層，往往需要依賴于大量的膨潤土泥漿和其他的防范措施，加大了施工難度和工程成本。

4.3 經濟性

隨著墻厚的變化，工程造價也隨之變化，從一些工程資料分析，墻厚0.4m的混凝土防滲墻工程造價比墻厚0.6m的同類工程降低成本約1/4～1/3。在不影響水庫壩體質量、滿足設計能力要求的條件下，采用薄墻技術是一種非常行之有效的好方法，在進行造孔施工中，無論使用沖擊鉆孔成槽技術還是抓斗成槽技術，輔助時間都是比較多的，兩者比較，沖擊鉆孔的優勢要比抓斗明顯得多，墻體越薄，在抓斗上下一次所用時間不變的條件下，所抓出的方量越少，工效明顯降低，成本增大。沖擊鉆孔隨著沖擊，絕大多數的孔內材料被擠密和夯實，只有很少的部分由抽砂筒抽出，墻體的厚與薄對沖擊鉆孔成槽影響不大，因此，其經濟性比抓斗成槽相應地要好。

隨著薄墻技術的不斷發展和不斷改進，利用沖擊鉆孔方法進行混凝土防滲墻的施工特別是薄墻的施工，有著廣闊的發展前景。

5 結語

沖擊鉆孔成墻（超薄墻）技術有著非常嚴格的工藝要求，需要有一支專業性強、技術好的施工隊伍，需要富有一定實踐經驗的技術干部和職工，需要有科學的、規范的、嚴格的管理，使鉆孔工作每個環節都在有效的控制范圍，特別是孔斜問題最為關鍵。如此才能保證工程質量。