劉典忠，丁海龍，于光華，嚴(yán) 偉

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司西藏分公司，拉薩，850000)

引言

近年來，在西藏高海拔地區(qū)建設(shè)的眾多防滲墻中，旁多水利樞紐工程海拔4100m，試驗(yàn)槽深度達(dá)到201.4m，成墻深度達(dá)到186m；甲瑪尾礦庫工程海拔4100m，最大墻深119m；雅礱水庫海拔4100m，最大墻深124.05m；卓于水庫工程海拔4000m，最大墻深108.5m。在上述幾個(gè)超深防滲墻施工中，若單純采用沖擊鉆機(jī)成槽，不但施工難度大、工期長(zhǎng)、成本高，甚至難以達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量效果。因此，在此類超深防滲墻施工中，各工程項(xiàng)目均結(jié)合西藏地質(zhì)條件、高原氣候環(huán)境等綜合影響因素，開展了一系列的防滲墻成槽試驗(yàn)，最終總結(jié)出以采用鋼絲繩抓斗抓取副孔為主，沖擊鉆機(jī)鉆取主孔為輔的“兩鉆一抓法”成槽工藝，至此，在防滲墻施工中，鋼絲繩抓斗成槽施工工藝成為了超深防滲墻施工中不可缺少的部分，其關(guān)鍵在于抓斗方便操作、不但成槽速度快、施工工效高、成本低、防滲質(zhì)量效果好，而且適用地層范圍廣。

1 抓斗特性與工作效能

1.1 抓斗特性

防滲墻施工所用抓斗根據(jù)其工作原理分為鋼絲繩抓斗和液壓抓斗兩種類型，但根據(jù)幾個(gè)超深防滲墻工程的施工經(jīng)驗(yàn)，超深防滲墻由于深度大、施工難度大、要求精度高，比較適宜采用鋼絲繩抓斗進(jìn)行深槽施工。一般應(yīng)用的鋼絲繩抓斗有利勃海爾843型、利勃海爾855型和利勃海爾875型，本文主要介紹常用于超深防滲墻施工的鋼絲繩抓斗利勃海爾875型抓斗特性和施工操作工藝。

利勃海爾875型鋼絲繩抓斗是德國產(chǎn)較大型的強(qiáng)負(fù)荷重型鋼絲繩抓斗，其重量達(dá)到了100t以上，發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到690kW，單卷揚(yáng)提升力為30t，桅桿高度一般為23m～29m，成槽深度最大可到到200m左右，主機(jī)履帶工作完全展開可到6m，鋼絲繩直徑為36mm，斗體長(zhǎng)度9m，重量約20t～25t，開斗寬度為2.8m，厚度根據(jù)防滲墻設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行加工、更改等處理。

1.2 工作效能

鋼絲繩抓斗工作原理主要靠?jī)筛摻z繩來控制開合斗作業(yè)，抓取槽內(nèi)地層的，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且還具有沖擊挖掘的功能，鋼絲繩抓斗在抓取過程中遇到比較堅(jiān)硬的地層時(shí)，采取沖擊挖掘功能時(shí)有非常突出的效果。一般較深的防滲墻，地質(zhì)條件相對(duì)較差，難度也隨之增大，越深的防滲墻，抓斗成槽操作難度越大；海拔越高，施工環(huán)境越惡劣，氣壓越低，抓斗發(fā)揮效率也降低，經(jīng)統(tǒng)計(jì)在3000m以上高海拔地區(qū)，設(shè)備發(fā)揮的效率只能達(dá)到有效利用率的60%～70%；操作人員的操作水平直接影響到能否成槽的關(guān)鍵，操作人員越熟練，工作效益越高、安全系數(shù)也越大，成槽速度和質(zhì)量也隨之增大?？傊ザ烦刹酃ぷ餍苤饕怯晒こ痰刭|(zhì)條件、施工環(huán)境、設(shè)備生產(chǎn)效率和操作人員水平等綜合因素決定的。

2 鋼絲繩抓斗操作技術(shù)

2.1 開抓前準(zhǔn)備工作

抓斗開抓前，準(zhǔn)備好一切準(zhǔn)備工作是確保防滲墻施工進(jìn)度、安全和質(zhì)量的關(guān)鍵。所以，在開抓前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：

(1)防滲墻施工修建時(shí)，基地應(yīng)碾壓密實(shí)，平整硬化處理，在未硬化的地面應(yīng)鋪設(shè)厚質(zhì)鋼板，操作前回轉(zhuǎn)主機(jī)觀察，調(diào)整平整度滿足操作要求。

(2)要定位抓取槽孔的范圍，清除抓斗操作半徑范圍內(nèi)的所有障礙物，并注意安全防護(hù)設(shè)施和明顯的警示標(biāo)志。

(3)應(yīng)做好技術(shù)交底，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和抓斗操作人員應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)、孔形、孔深和注意事項(xiàng)等有深入的了解，然后由機(jī)長(zhǎng)和操作人員制定大致的抓槽方案，遇到孔斜、孔故等特殊情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整抓槽方案，確保槽孔質(zhì)量?jī)?yōu)良。

(4)做好槽內(nèi)泥漿的輸送與換漿工作，確保輸送到槽內(nèi)的泥漿質(zhì)量?jī)?yōu)良，能夠完全起到固壁、穩(wěn)定地下水位，防止坍塌的效果。

(5)在剛開抓前，要全面掌握施工設(shè)備的工作性能，檢查機(jī)械設(shè)備的工作狀況、斗體內(nèi)鋼絲繩和斗體各提升輪的完好率，確保設(shè)備安全、操作靈活；抓槽過程中，要固定抓槽長(zhǎng)度和范圍，對(duì)準(zhǔn)孔位，定位參照點(diǎn)，確保鋼絲繩在每一次抓取過程中都在同一個(gè)點(diǎn)下放和提升，以保證槽孔的垂直不偏斜。槽孔形成后，應(yīng)進(jìn)行二次掃孔，確保槽孔成型質(zhì)量、主副孔之間的連接完全達(dá)到預(yù)期的效果。在整個(gè)抓槽過程中，若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)停止抓槽作業(yè)，并采取措施處理后再行施工，嚴(yán)禁對(duì)抓斗快放猛沖和強(qiáng)制提升等危險(xiǎn)操作。

2.2 抓斗成槽方法

在超深防滲墻施工中，一般主要以三鉆兩抓法為主，沖抓法和重錘法輔助施工的成槽方法。

2.2.1 三鉆兩抓法

三鉆兩抓法是超深防滲墻施工中最主要的成槽方法，是將防滲墻一個(gè)槽段劃分為3個(gè)主孔、2個(gè)副孔，先采用沖擊鉆機(jī)鉆取主孔，然后再用鋼絲繩抓斗正常抓取副孔。此方法的優(yōu)點(diǎn)是沖擊鉆先完成了主孔施工，對(duì)抓斗施工起到了良好的導(dǎo)向作用，孔型和孔斜比較好控制，同時(shí)沖擊鉆在成孔時(shí)，將周邊副孔內(nèi)的地層擠密或?qū)⒐聣K石或交接巖進(jìn)行了破碎，減少了抓斗施工難度，同時(shí)起到穩(wěn)定的固壁作用，使抓斗抓槽不易產(chǎn)生漏漿或塌槽，提高了施工質(zhì)量。缺點(diǎn)是超深防滲墻中施工成槽時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)?shù)叵滤饔么蠡蚬瘫谫|(zhì)量不好時(shí)，槽段長(zhǎng)時(shí)間浸泡容易產(chǎn)生塌槽。施工中應(yīng)加強(qiáng)組織、提高成槽速度，在較短時(shí)間內(nèi)完成槽段混凝土澆筑施工。

2.2.2 沖抓法

沖抓法是在成槽過程中，遇到比較密實(shí)和漂石的復(fù)雜地層條件時(shí)，運(yùn)用斗體自身的重量沖擊力，將密實(shí)地層沖擊破碎或松散，然后再通過反復(fù)循環(huán)抓取作業(yè)，將密實(shí)地層抓除，也可反復(fù)沖擊松散砂礫石地層，提高抓取工效。沖抓法可以克服地層密實(shí)，相對(duì)難抓的地層，一般在遇有地層較密實(shí)、有交接巖或砂卵石地層中運(yùn)用，能有效提高抓取進(jìn)度，當(dāng)成槽超過密實(shí)地層時(shí)，再采用正常的抓斗抓取法成槽施工。

2.2.3 重錘法

重錘法主要是對(duì)地層中的大型孤塊石、漂石或槽底風(fēng)化基巖進(jìn)行沖擊破壞后，再用抓斗抓取成槽的一種輔助施工方法。在使用重錘前，應(yīng)對(duì)提吊重錘的鋼絲繩、繩卡和重錘主體進(jìn)行仔細(xì)檢查，確定重錘直徑與抓斗斗體相吻合，將重錘與抓斗鋼絲繩連接固定并復(fù)核檢查，然后將重錘吊至需要沖砸的槽孔，放置與導(dǎo)向槽水平，把抓斗主鋼絲繩設(shè)置歸零，在緩慢放到?jīng)_砸面，并反復(fù)提放幾次確定沖砸面的虛實(shí)后，向上提升距被砸面0.5m左右高度進(jìn)行試探性的沖砸，然后再進(jìn)一步確認(rèn)沖砸面虛實(shí)后進(jìn)行正常沖砸，沖砸時(shí)根據(jù)被砸體的硬度，逐漸調(diào)整沖砸高度，當(dāng)為單點(diǎn)沖砸時(shí)，反復(fù)將其沖砸破碎，直到穿過沖砸體或達(dá)到預(yù)定深度止，當(dāng)?shù)貙訌?fù)雜有連續(xù)孤石時(shí)，可用重錘一直往下沖砸到底。為多點(diǎn)沖砸時(shí)，應(yīng)反復(fù)調(diào)整沖砸點(diǎn)位，確保整個(gè)槽段均穿過被沖砸體。重錘沖砸完成后，再利用鋼絲繩抓斗進(jìn)行抓槽作業(yè)，在抓槽前，應(yīng)將抓斗緩慢放入，在放入時(shí)若遇不順暢的情況，可用閉合斗體短程沖擊下放到底。當(dāng)放到?jīng)_砸面有卡斗、提放不順暢現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)先利用斗體再次沖擊，反復(fù)開閉斗體等，確保斗體活動(dòng)自如后進(jìn)行抓槽作業(yè)，從而避免卡斗事故發(fā)生。

2.3 抓斗成槽施工

在超深防滲墻中進(jìn)行正常抓取時(shí)，抓斗操作人員應(yīng)高度集中注意力，根據(jù)地層的特性，確定抓斗沖擊高度、沖擊次數(shù)、閉合速度、閉合次數(shù)等，再通過觀察斗體上部堆積或墜落的泥塊，判斷地層的條件，適時(shí)調(diào)整適宜地層的抓槽參數(shù)，以此達(dá)到最高的抓取效率。

對(duì)于粒徑比較小的砂卵石層，一般是提起斗體1.0m左右并穩(wěn)定后，用自由落體沖擊1、2次，放松主繩快速閉斗，反復(fù)抓取2次后，再提斗出槽倒渣，翻轉(zhuǎn)斗體180°進(jìn)行下一個(gè)回次的抓取。根據(jù)出渣的粒徑和數(shù)量以及進(jìn)尺的快慢，不斷調(diào)整沖擊高度和斗體閉合次數(shù)來取得最高成槽效率。

對(duì)于粒徑比較大的漂石或塊石層抓取，應(yīng)稍微提高沖擊高度，放慢閉合速度，多閉合幾次后，再分析鋼絲繩傳上來的震動(dòng)情況后調(diào)整抓取，必要時(shí)先采用沖抓法再進(jìn)行正常抓槽法作業(yè)。

對(duì)于地層中遇到孤石的抓取，首先應(yīng)適當(dāng)提高沖擊高度，增加沖擊次數(shù)，使孤塊石破碎或松動(dòng)后，再進(jìn)行正常抓取，在抓取時(shí)如遇到斗瓣或斗齒抱住孤石確無法完全閉合上提的情況，應(yīng)使1#、2#鋼絲繩同時(shí)上提，如此時(shí)孤石還不松動(dòng)，再同時(shí)放松1#、2#鋼絲繩，再上提或開斗后上提1號(hào)鋼絲繩10cm～20cm，再閉合斗瓣，改變斗瓣或斗齒在孤石上的抓取位置，使斗體上提時(shí)對(duì)孤石作用的方向改變。經(jīng)過反復(fù)沖擊，抓取上提后如果孤石松動(dòng)，再使用正常的抓取方法，否則采用重錘砸后再進(jìn)行抓取作業(yè)。在抓斗沖擊過程中應(yīng)正確判斷孤石的位置和粒徑大小，在沖擊中應(yīng)盡量利用中齒沖擊，避免主切刃板斗齒沖擊孤石而造成斗齒折斷，且沖擊力度適當(dāng)，避免斗體損壞。

對(duì)于交接巖體的沖抓效果不好或斗瓣不能完全閉合時(shí)，可采用定點(diǎn)抓取法。即當(dāng)斗瓣不能完全閉合，則先提升1#鋼絲繩，再閉合2號(hào)鋼絲繩，讓斗瓣完全閉合，再開斗往下放1#鋼絲繩5cm，然后全速提升2#鋼絲繩閉斗，至斗瓣閉合完畢后，再開斗往下放1#鋼絲繩5cm再閉斗，如此連續(xù)操作進(jìn)行抓取，此抓法就是利用反復(fù)快速閉斗的力量，破碎交接巖體的密實(shí)度和粘結(jié)力，從而達(dá)到抓取成槽的目的。

對(duì)于孤塊石、漂石或風(fēng)化基巖中的抓斗成槽，無論是主抓、副孔還是小墻，都必須謹(jǐn)慎，必要時(shí)應(yīng)加大重錘的直徑，采用多點(diǎn)重復(fù)加密沖砸，確定沖砸完成后，再下鋼絲繩抓斗進(jìn)行抓槽作業(yè)。重錘沖砸時(shí)，每個(gè)沖砸點(diǎn)的距離應(yīng)控制在10cm～15cm左右，目的是使整個(gè)槽壁平直，以防卡斗事故。

2.4 設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

在西藏高海拔地區(qū)，設(shè)備自身的損耗率相對(duì)較大，且抓斗屬于進(jìn)口設(shè)備，當(dāng)遇到設(shè)備故障或零部件損壞后，造成維修難度大、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高、工期影響大的特點(diǎn)。為此，在施工中加強(qiáng)做好抓斗的維護(hù)保養(yǎng)工作尤為重要，其日常維護(hù)保養(yǎng)主要包含：

(1)認(rèn)真閱讀理解抓斗操作手冊(cè)，做好設(shè)備的保養(yǎng)，并建立保養(yǎng)記錄，定期不定期的對(duì)全套設(shè)備進(jìn)行檢查，時(shí)常檢查設(shè)備的機(jī)油、潤滑油和液壓油的情況，排除故障。

(2)經(jīng)常檢查鋼絲繩和斗體的連接狀況，避免機(jī)上鋼絲繩亂層、亂攪等現(xiàn)象，對(duì)于磨損的鋼絲繩要及時(shí)更換。同時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩與斗體連接鎖繩器銷軸的磨損狀況。

(3)要及時(shí)維護(hù)，焊接加固斗體，確保斗體的強(qiáng)度和尺寸滿足要求。

2.5 孔內(nèi)事故預(yù)防措施

在超深防滲墻抓斗作業(yè)中，由于地層條件復(fù)雜多變，操作中難免出現(xiàn)卡頭、斷繩等，不可預(yù)知的孔內(nèi)事故頻發(fā)，為此，施工中應(yīng)做好以下預(yù)防措施：

(1)對(duì)抓斗設(shè)備要經(jīng)常檢查維護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備整體狀態(tài)良好，時(shí)常檢查維護(hù)鋼絲繩、斗體和鋼絲繩與斗體間的連接，及時(shí)檢查加固斗體，從設(shè)備良好方面預(yù)防孔內(nèi)事故發(fā)生。

(2)在成槽抓取過程中，由于槽孔較深，要嚴(yán)格控制斗體的上提和下放速度，并要保持整體平穩(wěn)，每抓取兩三斗后，應(yīng)將斗體翻轉(zhuǎn)180°再抓。

(3)每一次出槽入槽都要對(duì)鋼絲繩、鋼絲繩與斗體連接、斗體滑輪組以及斗體上的墜落物進(jìn)行目視觀察，若有異樣或異常聲響，應(yīng)立即停機(jī)檢查。

(4)隨時(shí)觀測(cè)控制泥漿面，防止因供漿不及時(shí)或泥漿質(zhì)量差而引起槽段坍塌，同時(shí)要防止槽內(nèi)滲漿和漏漿等現(xiàn)象而引起槽段坍塌的現(xiàn)象。

(5)在抓斗施工中，應(yīng)掌握地層條件，隨時(shí)調(diào)整抓槽方法，左右兩抓應(yīng)平著往下抓，高差不能太大，否則容易產(chǎn)生卡頭。當(dāng)遇到卡頭時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理，避免造成埋斗事故。

3 結(jié)語

近年來在西藏高海拔地區(qū)施工的幾個(gè)超深防滲墻工程中，利勃海爾875鋼絲繩抓斗在成槽中起到了舉足重輕的作用，為西藏高海拔地區(qū)的超深覆蓋層地基處理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，通過幾個(gè)防滲墻施工中對(duì)鋼絲繩抓斗成槽技術(shù)的研究與成功應(yīng)用，大力推動(dòng)了西藏地區(qū)大部分深厚覆蓋層地質(zhì)條件下的水利工程建設(shè)，獲得了較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。