李自瓊

（江川縣水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì) 玉溪 652600）

1 工程概況

小井壩水庫距江川縣城5km，壩型為均質(zhì)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(gè)舊等重鎮(zhèn)的二級(jí)路及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等重要設(shè)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(zhì)量差，壩體、壩基滲漏嚴(yán)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(jìn)行壩體及壩基防滲處理，防滲墻厚0.4m，深入全風(fēng)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(shè)計(jì)造孔采用抓斗施工方案。施工進(jìn)場(chǎng)時(shí)因小井壩水庫位置比較偏僻，簡(jiǎn)易公路無法通過大型設(shè)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(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化基巖，抓斗施工時(shí)上部極易發(fā)生塌孔，下部啃抓不動(dòng)，即使利用抓斗可以對(duì)壩體上部進(jìn)行施工，但工程量很少，絕大多數(shù)仍需沖擊鉆機(jī)完成，且大型設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)所耗費(fèi)用很高，大大地增加了工程成本，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是抓斗本身所具有的優(yōu)勢(shì)完全不能得到好的發(fā)揮，反而使工效降低、工期延長(zhǎng)、成本增加。因此，小井壩水庫除險(xiǎn)加固工程選用了沖擊鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔成槽的施工方案。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)

沖擊鉆孔成槽的方法施工技術(shù)難點(diǎn)：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(yán)重；三是利用沖擊鉆孔成槽的方法進(jìn)行超薄墻的施工尚無先例，無施工經(jīng)驗(yàn)和工藝可以借鑒，工程施工帶有創(chuàng)新性、風(fēng)險(xiǎn)性。

3 解決對(duì)策

3.1 適時(shí)改進(jìn)鉆孔機(jī)械

工程造孔成槽機(jī)械為CZ—22型和CZ—30型鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)。造孔采取的方法是，正循環(huán)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(zhǎng)沖擊鉆頭。十字鉆頭具有較強(qiáng)的破碎能力，適合于巖石的鉆進(jìn)。加長(zhǎng)沖擊鉆頭具有良好的導(dǎo)向性能，特別適合壩土、全風(fēng)化以及一些較軟巖層的鉆進(jìn)，功效高，且容易保證孔正，使用此類鉆頭在鉆進(jìn)過程中通過沖擊作用對(duì)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(zhì)情況，防滲墻底線需嵌入強(qiáng)風(fēng)化帶以下2m。在研制沖擊鉆頭的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)。使用時(shí)，可根據(jù)需要在內(nèi)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(duì)基巖進(jìn)行沖擊破碎、提高鉆進(jìn)工效外，還可對(duì)孔形、孔壁進(jìn)行修理，對(duì)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(jìn)一步改進(jìn)。

為保證墻厚在任何部位不小于40cm的設(shè)計(jì)要求,使用的開孔鉆頭直徑為42cm，當(dāng)鉆頭直徑磨損至40cm時(shí)即進(jìn)行補(bǔ)焊。

3.2 開孔及鉆進(jìn)中的措施

開孔對(duì)保證鉆孔的垂直度非常關(guān)鍵，方法是：穩(wěn)定鉆機(jī)，對(duì)正孔位，檢查校對(duì)，手動(dòng)操作，間斷沖擊，輕打慢放，隨時(shí)檢查。

鉆進(jìn)中，采用：“四勤一少”的原則，即：勤檢查、勤抽砂、勤補(bǔ)焊、勤松繩、少松繩。每一次起、下鉆，堅(jiān)持檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取措施糾正。

3.3 塌孔處理

造孔時(shí)發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象比較普遍，主要采取加大泥漿比重、向孔內(nèi)投放粘土等方法進(jìn)行處理。

3.4 接頭孔鉆進(jìn)

接頭孔的偏斜將直接影響到墻體質(zhì)量，施工時(shí)采取了以下措施：

根據(jù)混凝土檢驗(yàn)報(bào)告提供的初凝時(shí)間，嚴(yán)格控制開孔時(shí)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(gè)直徑40cm、深100cm的圓形孔，起到穩(wěn)定鉆頭、垂直導(dǎo)向的作用；開孔使用手動(dòng)操作，間斷沖擊，保持鉆頭穩(wěn)定，鉆進(jìn)中經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)孔斜及時(shí)糾偏。

小井壩水庫除險(xiǎn)加固工程完成后，對(duì)該項(xiàng)目及時(shí)進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目有孔深、寬度、孔形、孔斜。所檢項(xiàng)目達(dá)到設(shè)計(jì)要求。說明采用上述施工方法，超薄混凝土防滲造孔施工質(zhì)量是有保證的。

4 新工藝和新技術(shù)的發(fā)展前景

小井壩工程利用沖擊鉆孔技術(shù)在全國(guó)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出了該工程本身的價(jià)值，為今后類似工程的設(shè)計(jì)提供了理論根據(jù)和可靠資料，為施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)工藝的開發(fā)，將對(duì)將來水利水電的施工具有深遠(yuǎn)的意義和實(shí)用價(jià)值。

4.1 適應(yīng)性

混凝土防滲墻薄墻技術(shù)在國(guó)內(nèi)一些堤防工程多有應(yīng)用，大多都采用抓斗或其他成墻技術(shù)，使用這些技術(shù)，具有一定的局限性，工程需要有一個(gè)可以通過大型機(jī)械設(shè)備的交通通道，需要有一個(gè)相對(duì)較大的施工場(chǎng)地。更重要的是受地質(zhì)條件的限制，對(duì)一些較堅(jiān)硬的基巖還需要其他一些機(jī)械的配合，受這些條件的限制，薄墻技術(shù)發(fā)展不快。而利用沖擊技術(shù)進(jìn)行薄墻施工，很好地解決了這些矛盾，無需發(fā)達(dá)的交通，無需太大的場(chǎng)地，更不受地質(zhì)條件的限制，沖擊鉆機(jī)能有效地發(fā)揮作用。

4.2 合理性

沖擊鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中，隨著上下沖擊，對(duì)松軟的地層有致密夯實(shí)的作用，從而提高了壩體的防滲能力，避免因土質(zhì)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(rùn)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(jīng)濟(jì)性

隨著墻厚的變化，工程造價(jià)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(jià)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(zhì)量、滿足設(shè)計(jì)能力要求的條件下，采用薄墻技術(shù)是一種非常行之有效的好方法，在進(jìn)行造孔施工中，無論使用沖擊鉆孔成槽技術(shù)還是抓斗成槽技術(shù)，輔助時(shí)間都是比較多的，兩者比較，沖擊鉆孔的優(yōu)勢(shì)要比抓斗明顯得多，墻體越薄，在抓斗上下一次所用時(shí)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(shù)的孔內(nèi)材料被擠密和夯實(shí)，只有很少的部分由抽砂筒抽出，墻體的厚與薄對(duì)沖擊鉆孔成槽影響不大，因此，其經(jīng)濟(jì)性比抓斗成槽相應(yīng)地要好。

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

5 結(jié)語

沖擊鉆孔成墻（超薄墻）技術(shù)有著非常嚴(yán)格的工藝要求，需要有一支專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)好的施工隊(duì)伍，需要富有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)干部和職工，需要有科學(xué)的、規(guī)范的、嚴(yán)格的管理，使鉆孔工作每個(gè)環(huán)節(jié)都在有效的控制范圍，特別是孔斜問題最為關(guān)鍵。如此才能保證工程質(zhì)量。