陳向陽，李 凱，高亞輝

（1.三峽電力職業(yè)學(xué)院，湖北 宜昌443000；2.中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津301700；3.三峽大學(xué)，湖北 宜昌443002）

西藏旁多水利樞紐工程地處西藏自治區(qū)拉薩河流域中游，以灌溉、發(fā)電為主，兼顧防洪和供水。電站裝機(jī)容量120MW，灌溉面積1000hm2。水庫總庫容12.3×108m3，為Ⅰ等大（1）型工程。主要由碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪洞及泄洪兼導(dǎo)流洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房和灌溉輸水洞等組成。

該工程河床段覆蓋層深厚，巖面深度近300m，大壩基礎(chǔ)處理工程通過綜合對(duì)比，采用了上墻下幕的防滲方案。設(shè)計(jì)孔深為152，158m，施工中，還設(shè)立了一個(gè)試驗(yàn)槽段，孔深達(dá)到201m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了1992年日本橫跨東京灣的高速公路使用EM—320型液壓銑槽機(jī)建成的深136m、厚2.8m的防滲墻，成為迄今為止世界上最深的防滲墻。該樞紐大壩基礎(chǔ)處理防滲墻工程反映了我國防滲墻的最高水平。

1 壩址軸線工程地質(zhì)條件

實(shí)際施工中揭示的地層情況和設(shè)計(jì)提供的資料差別不大，從孔深151.8m（高程3882）往上依次可劃分出7層：①漂石層，夾中細(xì)砂及膠結(jié)層透鏡體；②砂礫石夾中粗砂透鏡體；③孤石層；④砂礫（卵）石層，夾少量中細(xì)砂透鏡體；⑤粉細(xì)砂層；⑥孤石層，孤石成分以閃長玢巖為主，間有花崗巖；⑦漂（卵）石層，偶見閃長巖孤石體及粉細(xì)砂、中粗砂透鏡體。

對(duì)防滲墻施工帶來很大困難的主要有3種地層：上部松散漂石層、粉細(xì)砂層、孤石層。前兩種容易造成漏漿塌孔，掉塊卡鉆，卡斗，靠泥漿予以控制；另外一種則進(jìn)尺緩慢，靠爆破、重錘破碎。由于較好地解決了泥漿固壁問題，目前還沒有出現(xiàn)大范圍塌孔和掉塊卡鉆、卡斗現(xiàn)象。

2 混凝土150m深墻設(shè)計(jì)及施工

2.1 設(shè)計(jì)方案

墻體厚度不小于1.0m，墻體深度為4033.8m平臺(tái)151.8m，4040m平臺(tái)設(shè)計(jì)孔深為152，158m，同時(shí)提出了201m深墻試驗(yàn)槽段的要求，如在158m內(nèi)達(dá)到入巖要求的，入巖深1.0m。靠近右岸河床段及左岸山坡段為入巖段，具體孔深根據(jù)基巖面確定，入巖段入巖深度為1.0m；槽孔孔斜率不大于0.3%，預(yù)埋灌漿管的孔斜率不大于0.3%；墻體混凝土為28d強(qiáng)度等級(jí)C30，R180≥36MPa，W10，二級(jí)配混凝土。孔深80m以下采用一級(jí)配混凝土。

2.2 主要施工工藝

2.2.1 施工平臺(tái)設(shè)計(jì)

因左岸階地防滲墻頂面為斜坡，為方便施工，將該地段沿防滲墻軸線劃分為7個(gè)階梯型的施工平臺(tái)，分段施工。

施工平臺(tái)寬度為24m，下游7m鋪設(shè)臥木、枕木和輕軌作為鉆機(jī)施工平臺(tái)；上游17m作為抓斗作業(yè)、倒渣、下設(shè)預(yù)理管、混凝土澆筑、臨時(shí)交通等施工平臺(tái)。

根據(jù)防滲墻深度不同分為防滲墻深度大于80m和防滲墻深度小于80m兩種。導(dǎo)墻頂面高出實(shí)際地面5cm，高程誤差±2cm，導(dǎo)墻軸線與防滲墻軸線平行一致，其允許誤差±1.5cm，導(dǎo)墻頂呈直線，高程按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

采用全斷面開挖后立模澆筑“L”型鋼筋混凝土導(dǎo)墻，導(dǎo)墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，高度2.0m（厚0.6m），底寬1.8m（厚0.5m），內(nèi)側(cè)間距1.2m（見圖1）。

圖1 導(dǎo)墻布置結(jié)構(gòu)（防滲墻深度大于80m導(dǎo)墻）

2.2.2 造孔方法的選擇

結(jié)合西藏旁多水利樞紐實(shí)際地層情況，通過綜合對(duì)比鉆劈法、鉆抓法、抓取法、銑削法，選擇了鉆抓法作為造孔的施工方法。

同時(shí)通過綜合分析機(jī)械設(shè)備的能力，在地層為砂卵石地層的深孔造孔中，鉆抓法更為適宜。

2.2.3 鉆孔設(shè)備、鉆具的選擇

主孔造孔采用特－A、特－6A等鉆機(jī)施工，副孔采用抓斗施工。從地層特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)段施工及設(shè)備能力分析，HS843HD利勃海爾鋼絲繩抓斗可以抓90m，SG40 液壓抓斗可以抓70m，HS875HD利勃海爾鋼絲繩抓斗可以抓到120m左右，地層好的地方可以抓斗至150m。

3 混凝土150m深墻質(zhì)量控制

3.1 %孔中心偏差控制

在沖擊鉆開孔之前，根據(jù)鉆機(jī)桅桿可以調(diào)整傾斜度的計(jì)算，結(jié)合鉆頭的重量均在4～5t，鉆機(jī)的沖擊頻率在提升鉆頭和鋼絲繩自身重量的同時(shí)，鉆機(jī)安全是應(yīng)首先考慮的，這對(duì)鉆機(jī)桅桿的傾斜率提出了嚴(yán)格的要求，綜合鉆機(jī)的桅桿高度加上平臺(tái)車總高度為10m（距離孔口的距離），開孔時(shí)軸線中心（即沖擊鉆鋼絲繩的垂直位置）距離導(dǎo)墻邊第一根導(dǎo)軌上邊緣在100～102cm為宜。

3.2 %造孔中孔型控制

孔形、孔斜的控制對(duì)151.8m深墻來說確實(shí)是個(gè)難題，尤其是存在大量漂石、孤石地層而言更是如此。施工中主要是及時(shí)修孔、糾偏，即發(fā)現(xiàn)孔形不好或孔斜時(shí)，及時(shí)回填漂塊石，加以糾正，必要時(shí)采用有效的修孔器（見圖2）。

圖2 造孔中孔型控制結(jié)構(gòu)

4 鉆孔過程中的特殊情況處理

4.1 施工平臺(tái)安全隱患排除措施

開孔前要特別注意，要向?qū)虿蹆?nèi)加入優(yōu)質(zhì)正電膠泥漿浸泡，然后加適量粘土及純堿，使之開鉆后能夠形成“外泥皮＋橋塞區(qū)＋侵染區(qū)”穩(wěn)固體系。加純堿目的是盡量激活粘土顆粒，使之能夠向四周擴(kuò)散，否則粘土顆粒會(huì)下沉。

4.2 造孔過程中孔斜偏大的處理措施

孔斜控制是深墻造孔的一大難題。試驗(yàn)證明，通過制作修孔器加方木或半軸加以修正對(duì)于80m以內(nèi)的地層有著良好的效果；但對(duì)于超過80m孔深的偏大孔斜，一般采用填石修孔，使用修孔器的效果不是很好，因?yàn)榭咨詈髮?duì)于硬性修孔斜距太長，鋼絲繩柔軟度較高。在日常除了加大孔斜抽檢外，對(duì)地層變化較大的地段，還應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，以滿足在地層變化的明顯地段可從合格孔斜內(nèi)穿過。

4.3 深孔造孔特殊地層的處理措施

4.3.1 漂石、孤石的施工方法

漂石、孤石是防滲墻施工中最難處理的地層之一，其主要特點(diǎn)是巖性堅(jiān)硬，沖擊鉆進(jìn)工效低，孤石形狀不規(guī)則，易歪孔，修孔時(shí)間長，影響進(jìn)度和工期。施工中主要對(duì)策有：

4.3.1.1 鉆孔預(yù)爆

這種方法主要應(yīng)用于埋深較淺的孤石層，可顯著提高沖擊鉆進(jìn)效率。

4.3.1.2 槽內(nèi)鉆孔爆破

在防滲墻造孔中遇大塊徑孤石時(shí)，可采用全液壓工程鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)，在槽內(nèi)下置定位器進(jìn)行鉆孔，鉆到規(guī)定深度后，提出鉆具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管，引爆。爆破后漂卵石、孤石被破碎，從而加快了鉆進(jìn)速度，效果較好。

4.3.1.3 槽內(nèi)聚能爆破

在大孤石表面下置聚能爆破筒進(jìn)行爆破，爆破筒聚能穴錐角為55°～60°，裝藥量控制在3～6kg，最大為8kg。可在爆破筒外面加設(shè)一個(gè)屏蔽筒，以減輕沖擊波對(duì)已澆筑墻體的作用。

4.3.1.4 重鑿（錘）沖砸

在造孔過程中如遇大孤石，影響成槽工效時(shí)，可用鋼絲繩抓斗提升10t以上重鑿，沖砸破碎后，用抓斗抓取。

4.3.2 礫石、探頭石特殊地層的施工方法

施工中難免遇到粒徑較大的礫石或探頭石，孔斜較難控制，鋼絲繩亦較難控制。在實(shí)際操作中，可根據(jù)粒徑的大小采取回填大塊漂石進(jìn)行修孔，或采用孔內(nèi)修孔器對(duì)探頭石進(jìn)行側(cè)擊的方法。

4.3.3 粉細(xì)砂層特殊地層的施工方法

某種程度上，粉細(xì)砂層比孤石層的處理難度更大，關(guān)鍵在于很難控制其液化、坍塌。通過泥漿性能及工藝的改變，粉細(xì)砂層坍塌問題已得到有效遏制，但二期槽發(fā)生大面積塌孔可能性仍然很大，是二期槽段施工的重點(diǎn)問題。

施工中采用了如下措施：

（1）增加正電膠摻量、加重晶石粉：正電膠獨(dú)特的觸變性及“滯留層”的存在，使得在施工粉細(xì)砂層時(shí)，降低了設(shè)備對(duì)其的擾動(dòng)，從而保持相對(duì)穩(wěn)狀態(tài)；正電膠顯正電性，粉細(xì)砂帶負(fù)電，因此，泥漿更容易吸附在孔壁上，使其相對(duì)穩(wěn)定。泥漿中加重晶石粉主要是提高漿柱壓力，使其相對(duì)穩(wěn)定。

（2）調(diào)整施工方法：當(dāng)抓斗施工到粉細(xì)砂地層時(shí)，抓斗停止施工，改用沖擊鉆機(jī)造孔。

（3）采用粉細(xì)砂抓取器對(duì)砂層進(jìn)行抓取，施工機(jī)械設(shè)備為沖擊鉆機(jī)。

4.3.4 膠結(jié)層特殊地層的施工方法

施工中，在120～135m段經(jīng)常遇到灰白色與黃褐色條帶相間分布的膠結(jié)層，該層結(jié)構(gòu)密實(shí)，透水性極小。鉆頭鉆進(jìn)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)嘬鉆現(xiàn)象，施工中，一般采用輕打、添加細(xì)卵石等方法減輕嘬鉆，施工該層時(shí)，鉆進(jìn)極其緩慢。

4.4 深孔鉆孔事故的處理措施

4.4.1 上卡鉆的處理

所謂上卡是指鉆頭距離孔底還有一定距離，鉆頭有向下走的空間，但向上拉鉆頭無法提取的情況。遇到上卡情況時(shí)，應(yīng)采用加重桿對(duì)鉆頭進(jìn)行側(cè)面敲擊，同時(shí)提升鉆頭，但應(yīng)注意加重桿不易提升過高。

4.4.2 下卡鉆的處理

所謂下卡是指鉆頭處在孔底位置，鉆孔無活動(dòng)空間的情況。遇到下卡時(shí)，可采用加重桿對(duì)鉆頭側(cè)面敲擊，同時(shí)提升鉆頭，如仍無效果可采用扁鏟對(duì)鉆頭周圍進(jìn)行掏空后再采用加重桿進(jìn)行側(cè)擊，應(yīng)注意加重桿或扁鏟均不易提升過高。

4.4.3 抽桶被卡的處理

抽桶被卡主要是由于施工過程中在地層中遇到漂石、孤石或探頭石所造成的。其處理措施可以采用加重桿、扁鏟從側(cè)面震擊，由于抽桶的重量一般較輕（抽桶重量一般為1.5～2.0t），抽桶直徑遠(yuǎn)小于鉆孔直徑，在處理抽桶被卡問題時(shí)，效果較為明顯。

5 結(jié)語

西藏旁多工程地處高原缺氧氣候下，施工機(jī)械的選取、造孔施工工藝的選取對(duì)工期影響很大。深孔造孔過程的中泥漿選取為工程的順利進(jìn)展及造孔中盡量避免塌孔起到了決定性的作用；深孔施工中難免遇到本文所列的特殊情況的處理，從施工方法的選擇、機(jī)械設(shè)備的選用、配合，到孔內(nèi)泥漿的選擇、合理使用，都將為以后防滲墻深墻施工起到借鑒作用。

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