防滲墻鉆劈法成槽施工探討

防滲墻鉆劈法成槽施工探討摘要：混凝上防滲墻由于實(shí)用性較強(qiáng)、施工條件要求較寬等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于水利工程的防滲加固。本文結(jié)合該技術(shù)的相關(guān)理論，主要探討其成槽施工工藝及應(yīng)注意的問題。關(guān)鍵詞：防滲墻；鉆劈法；成槽；施工刖言隨著水利科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利水電工程的防滲技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn)，發(fā)生了巨大變化，取得了矚目的成就。防滲墻的類型不斷推陳出新，防滲墻的設(shè)計(jì)施工方法、設(shè)備和防滲材料也在不斷改進(jìn)。成槽的方法也是多種多樣，鉆劈法就是其中之一，而鉆劈法中使用的沖擊式鉆機(jī)是我國最早和使用最廣的混凝土防滲墻成槽機(jī)械之一，它適用性強(qiáng)，特別是對(duì)砂卵石、大塊石、基巖等地層的造孔造槽是其它機(jī)械難以代替的。如配合聚能爆破或鉆孔爆破等輔助措施，對(duì)地層鉆進(jìn)效果更好，效率更高。沖擊式鉆機(jī)工效相對(duì)較低，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，價(jià)格低廉，操作及保養(yǎng)維修方便，因此在水利工程混凝土防滲墻中仍有著廣泛應(yīng)用。1.防滲墻鉆劈法成槽技術(shù)概述鉆劈法施工中，沖擊式鉆機(jī)利用鋼絲繩將沖擊鉆頭提升到一定高度后，依靠重力讓鉆頭自由下落，使鉆頭的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，沖擊、破碎巖層土體。這樣周而復(fù)始地沖擊，達(dá)到鉆進(jìn)目的。在鉆進(jìn)過程中不斷補(bǔ)充泥漿，保持孔內(nèi)泥漿液位以保護(hù)孔壁，當(dāng)孔內(nèi)石渣較多時(shí)，用撈渣筒撈取排出。主孔靠沖擊鉆進(jìn)成孔，之后沖擊劈打副孔可成槽，具體如圖1所示。圖1沖擊鉆機(jī)造孔（a：鉆主孔；b：劈打副孔，1：主孔；2：副孔；3：孔內(nèi)注滿泥漿）為減少清槽工作量，劈打副孔時(shí)可在相鄰兩個(gè)主孔中吊放接渣斗，及時(shí)提出孔外排渣。由于劈打副孔時(shí)有兩側(cè)自由面，因此成槽速度較快，一般比主孔成孔效率提高1倍以上。鉆劈法成槽一般采用高黏度泥漿護(hù)壁，施工過程中清渣是用撈渣筒完成。副孔劈打時(shí)，部分鉆渣未被接住而落入槽底，因此劈打完成后還要用撈渣筒撈渣。該技術(shù)在具體應(yīng)用中還需要注意以下問題：1） 開孔鉆頭直徑應(yīng)滿足防滲墻的設(shè)計(jì)要求，成槽過程中要經(jīng)常檢查鉆頭直徑，磨損后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊；2） 根據(jù)施工機(jī)具、地層地質(zhì)情況等具體情況，選擇合理的副孔長(zhǎng)度。如較容易劈打的地層，副孔長(zhǎng)度可以適當(dāng)加長(zhǎng)，這樣可以加快成槽速度；3） 一、二期槽孔同時(shí)施工時(shí)，應(yīng)留有足夠的間隔，以免被擠穿（無特殊情況，不建議一、二期槽孔同時(shí)施工）。鉆劈法施工工藝鉆劈法成槽施工首先要按設(shè)計(jì)要求完成導(dǎo)墻的施工，上下側(cè)導(dǎo)墻的間距等于防滲墻的大小，待導(dǎo)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后（一般齡期大于14天）可進(jìn)行槽孔鉆劈施工。槽孔的施工流程為：采用先鉆主孔、后劈打副孔和小墻，副孔中的渣料用接特制接砂籃接渣、抽筒抽出沉渣的成槽方法。主、副孔貫通成為一個(gè)槽孔，成槽驗(yàn)收后澆筑混凝土，最終形成單元槽段墻體。具體來說就是：副孔是在主孔完成后施工，也可以在主孔進(jìn)尺到3?4米后開始劈打副孔，副孔基本與主孔齊平后再次沖鉆主孔，如此往復(fù)。在劈打前副孔兩側(cè)地層土石方已呈懸空狀態(tài)，沖擊劈打后，受擾動(dòng)的地層土石方就會(huì)失去穩(wěn)定而掉入預(yù)先沉放在兩側(cè)主孔內(nèi)的接砂籃內(nèi)。副孔范圍內(nèi)的地層顆粒大多數(shù)可以通過接砂籃排至孔外，少量則由抽砂筒抽取提出孔外而完成了副孔進(jìn)尺［2］。因此，副孔劈打時(shí)不宜重?fù)裘痛?，接砂籃滿籃時(shí)要及時(shí)提升，否則大量廢渣掉入孔底，影響造孔效率，也帶來施工上的麻煩。施工槽段及孔序的劃分防滲墻是由許多個(gè)單元槽段按一定的接頭形式銜接而成的，成槽前要預(yù)先劃分槽段。水利水電防滲墻工程常分2序槽施工，先施工I序奇數(shù)號(hào)槽，再施工口序偶數(shù)號(hào)槽，分段作業(yè)，依次成槽。防滲墻的每個(gè)槽段劃分為一個(gè)單元，也是一次混凝土澆筑單元。從理論上講，槽段越長(zhǎng)越好，因?yàn)檫@樣可以減少槽段的接頭數(shù)量，以增加防滲墻的連續(xù)性和整體性，提高防滲墻的防滲性能。但實(shí)際槽段長(zhǎng)度的劃分須考慮地下水、地層地質(zhì)情況、施工部位、地形、成槽方法及機(jī)具能力、單位時(shí)間內(nèi)墻體材料供應(yīng)能力、成槽歷時(shí)、能夠連續(xù)作業(yè)的時(shí)間與槽段的接頭位置、澆筑導(dǎo)管布置及澆筑方法等因素的影響。選擇槽段長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)遵循的原則是：根據(jù)防滲墻工程的具體施工條件，為提高施工進(jìn)度，在保證造孔安全、成槽成墻質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能地選擇較長(zhǎng)的槽段長(zhǎng)度；盡量做到墻段接頭少，減少接頭孔工程量，利于加快施工進(jìn)度，又能消除接頭縫部位的滲漏質(zhì)量隱患［1］。一般而言，槽段長(zhǎng)度以5?8米為宜。深度較小，成槽難度小，成槽時(shí)間短，且工期較緊，又為非合龍段位置的槽段可以適當(dāng)增加長(zhǎng)度；而深度較大，成槽時(shí)間長(zhǎng)，為合龍段位置應(yīng)適當(dāng)減少槽段長(zhǎng)度。完成槽段劃分后，在槽段內(nèi)布置鉆孔，鉆孔分為主孔和副孔，布孔原則一般是：定1#、3#、5#……，以奇數(shù)編號(hào)為主孔，兩個(gè)主孔的中心距離應(yīng)視劈打的難易情況而定，一般為2.0?2.5倍孔徑。其余的為副孔，可定編號(hào)為2#、4#、6#……。槽段及孔序的劃分，在施工前，應(yīng)根據(jù)上述情況做好設(shè)計(jì)規(guī)劃，以使施工能夠有序地進(jìn)行。清孔換漿槽孔的造孔工作結(jié)束之后，孔內(nèi)泥漿在造孔過程中勢(shì)必混入大量的砂粒和巖屑。這種質(zhì)量不良的泥漿，一方面能在孔底形成一層較厚的砂粒、巖屑淤積層，將嚴(yán)重影響墻身混凝土與基巖的接合質(zhì)量，形成集中滲漏帶；另一方面，在澆筑水下混凝土過程中，將極易發(fā)生混漿、包泥等質(zhì)量事故，嚴(yán)重影響墻身混凝土的防滲性能。因此，在槽孔終孔驗(yàn)收之后，澆筑泥漿下混凝土之前，必須用新鮮的清孔泥漿更換孔內(nèi)含有大量砂粒與巖屑的泥漿，必須清除砂粒和巖屑在孔底形成的淤積層。清孔換漿的步驟是先用沖擊或回轉(zhuǎn)鉆具將孔底淤積層攪松，再進(jìn)行全孔換漿。換漿一般采用泵吸法較為簡(jiǎn)便。對(duì)清孔換漿的質(zhì)量要求是：清孔結(jié)束后1小時(shí)，測(cè)定孔內(nèi)任一深度泥漿的性能指標(biāo)和孔底淤積厚度，必須達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求，如孔底淤積厚度小于100mm、黏土泥漿的密度不大于1.3g/cm3等指標(biāo)。清孔結(jié)束后4個(gè)小時(shí)內(nèi)必須開澆混凝土，如若因故不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)開澆混凝土，必須重新清孔。期槽搭接處理一般情況下，防滲墻極易發(fā)生滲漏處：①防滲墻與基巖面接觸縫，②一、二期槽墻搭接縫。為了保證一、二期槽段防滲墻混凝土的緊密結(jié)合，即為了保證墻段間的接縫質(zhì)量，在二期槽鉆孔時(shí)，1#主孔必須布置在一期槽混凝土墻上，以保證完全清除一、二期槽縫隙中的土石廢渣。在澆筑二期混凝土之前，采用鋼絲刷子鉆頭清除與刷洗圓弧形混凝土孔壁上附著的泥皮和絮凝物，直到刷子鉆頭上基本不帶有泥屑為此。施工中常遇到的主要問題及解決辦法施工中常遇到的主要問題是孔槽坍塌及孔斜率太大?？撞厶饕且?yàn)椋?、鉆孔所在位置及其周邊地層尚未密實(shí)；2、鉆進(jìn)過程中遇到地層地質(zhì)突變，如遇到流沙或其他軟弱地層等。要解決地層密實(shí)問題就要求：開始鉆進(jìn)時(shí)宜慢不宜快。因?yàn)閹r層密實(shí)要有個(gè)過程，需反復(fù)沖擊擠壓。遇到地層地質(zhì)變化時(shí)只能采取補(bǔ)救措施。槽孔施工時(shí)，固壁泥漿液面一般保持在導(dǎo)墻頂面以下300?500mm［3］，當(dāng)發(fā)現(xiàn)泥漿液面快速下降時(shí)，可以判定是孔槽坍塌。當(dāng)發(fā)生坍塌后應(yīng)立即用裝載車（俗稱鏟車）將黏土鏟進(jìn)孔槽中，沖擊鉆機(jī)反復(fù)沖擊擠壓，直到黏土完全堵住坍塌位置為止，此時(shí)泥漿液面會(huì)慢慢上升。孔槽坍塌，處理快慢是成敗的關(guān)鍵，慢了，坍塌部位將會(huì)擴(kuò)大，不但不能堵住，有可能還會(huì)使上層地面坍塌，危及正在作業(yè)的人員及設(shè)備的安全。所以在開鉆以前，必須備有40?60立方米的黏土，而且使用后要及時(shí)補(bǔ)充，和一輛隨叫隨到的裝載車?？仔甭剩@孔在進(jìn)尺的過程中都存在偏差現(xiàn)象不可能做到垂直鉆孔，孔深越大則偏差越大?？仔甭室话憧刂圃?.4%以內(nèi)，特殊情況，如鉆孔遇到孤石地層及基巖陡坡孔斜率要控制在0.6%以內(nèi)［4］。因此施工中必須控制好孔斜，鉆孔應(yīng)按每進(jìn)尺2-3m米時(shí)進(jìn)行一次孔斜率測(cè)量，及時(shí)校正孔斜率，使之在控制范圍內(nèi)。當(dāng)遇到巖層時(shí)更應(yīng)及時(shí)校正孔斜率，因?yàn)閹r層一般是傾斜的，鉆頭沖擊巖面時(shí)，鉆頭會(huì)向巖石傾斜方向沖擊，鉆孔進(jìn)尺就會(huì)發(fā)生較大的偏差。此時(shí)應(yīng)該通過回填卵石或同等硬度的石料后反復(fù)沖鉆，直到巖層平整。施工應(yīng)注意的問題經(jīng)常檢查所有機(jī)械設(shè)備的完好性，加注潤滑油，并清除鉆機(jī)上的雜物。檢查鉆機(jī)的電纜、電器和電機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在機(jī)器啟動(dòng)前應(yīng)檢查制動(dòng)閘裝置是否完好；從槽內(nèi)將鉆具或抽筒提出時(shí)，如果要拉向一邊，應(yīng)使用直徑為18?25mm的鋼筋制成的彎鉤拉住，切勿直接用人去搬運(yùn)；鉆具必須連接牢同，在鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查鉆角、提梁，保護(hù)鐵、抽筒活門、活環(huán)螺絲等處的完好情況，嚴(yán)禁帶"病”作業(yè)。還要檢查鉆頭的破損情況，及時(shí)補(bǔ)焊，補(bǔ)焊要適量，防止新焊鉆具在下放時(shí)卡鉆［5］；嚴(yán)禁在電動(dòng)機(jī)未關(guān)閉時(shí)檢查機(jī)器，以及機(jī)器工作時(shí)任何零件拆換等修理作業(yè)和加注潤滑油。嚴(yán)禁使用散股和損壞的鋼絲繩。升降鉆具時(shí)手腳不得碰觸鋼絲繩。結(jié)語混凝土防滲墻是一些水利水電樞紐工程中隱蔽的永久性建筑物之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑物的安危。而造孔質(zhì)量又直接關(guān)系到成墻質(zhì)量，因此，從造孔作業(yè)準(zhǔn)備工作開始至造孔結(jié)束，始終都要做到精心施工，這樣才能確?；炷练罎B墻施工質(zhì)量，才能不斷提高工程經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：［1］ 吳華歡.簡(jiǎn)論水利水電工程中混凝土防滲墻施工技術(shù)［J］.工程技術(shù)研究.2013(12).［2］ 陶龍水.沖擊鉆技術(shù)在香