劉典忠，丁海龍，于光華，嚴 偉

(中國水電基礎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)建設的眾多防滲墻中，旁多水利樞紐工程海拔4100m，試驗槽深度達到201.4m，成墻深度達到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。在上述幾個超深防滲墻施工中，若單純采用沖擊鉆機成槽，不但施工難度大、工期長、成本高，甚至難以達到預期的質量效果。因此，在此類超深防滲墻施工中，各工程項目均結合西藏地質條件、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，最終總結出以采用鋼絲繩抓斗抓取副孔為主，沖擊鉆機鉆取主孔為輔的“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其工作原理分為鋼絲繩抓斗和液壓抓斗兩種類型，但根據幾個超深防滲墻工程的施工經驗，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行深槽施工。一般應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較大型的強負荷重型鋼絲繩抓斗，其重量達到了100t以上，發(fā)動機功率達到690kW，單卷揚提升力為30t，桅桿高度一般為23m～29m，成槽深度最大可到到200m左右，主機履帶工作完全展開可到6m，鋼絲繩直徑為36mm，斗體長度9m，重量約20t～25t，開斗寬度為2.8m，厚度根據防滲墻設計厚度進行加工、更改等處理。

1.2 工作效能

鋼絲繩抓斗工作原理主要靠兩根鋼絲繩來控制開合斗作業(yè)，抓取槽內地層的，其結構比較簡單，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硬的地層時，采取沖擊挖掘功能時有非常突出的效果。一般較深的防滲墻，地質條件相對較差，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，經統(tǒng)計在3000m以上高海拔地區(qū)，設備發(fā)揮的效率只能達到有效利用率的60%～70%；操作人員的操作水平直接影響到能否成槽的關鍵，操作人員越熟練，工作效益越高、安全系數也越大，成槽速度和質量也隨之增大?？傊?，抓斗成槽工作效能主要是由工程地質條件、施工環(huán)境、設備生產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

2.1 開抓前準備工作

抓斗開抓前，準備好一切準備工作是確保防滲墻施工進度、安全和質量的關鍵。所以，在開抓前應做好以下準備工作：

(1)防滲墻施工修建時，基地應碾壓密實，平整硬化處理，在未硬化的地面應鋪設厚質鋼板，操作前回轉主機觀察，調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的所有障礙物，并注意安全防護設施和明顯的警示標志。

(3)應做好技術交底，現場技術人員和抓斗操作人員應對工程地質、孔形、孔深和注意事項等有深入的了解，然后由機長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，應及時調整抓槽方案，確保槽孔質量優(yōu)良。

(4)做好槽內泥漿的輸送與換漿工作，確保輸送到槽內的泥漿質量優(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，要全面掌握施工設備的工作性能，檢查機械設備的工作狀況、斗體內鋼絲繩和斗體各提升輪的完好率，確保設備安全、操作靈活；抓槽過程中，要固定抓槽長度和范圍，對準孔位，定位參照點，確保鋼絲繩在每一次抓取過程中都在同一個點下放和提升，以保證槽孔的垂直不偏斜。槽孔形成后，應進行二次掃孔，確保槽孔成型質量、主副孔之間的連接完全達到預期的效果。在整個抓槽過程中，若發(fā)現問題應及時停止抓槽作業(yè)，并采取措施處理后再行施工，嚴禁對抓斗快放猛沖和強制提升等危險操作。

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，是將防滲墻一個槽段劃分為3個主孔、2個副孔，先采用沖擊鉆機鉆取主孔，然后再用鋼絲繩抓斗正常抓取副孔。此方法的優(yōu)點是沖擊鉆先完成了主孔施工，對抓斗施工起到了良好的導向作用，孔型和孔斜比較好控制，同時沖擊鉆在成孔時，將周邊副孔內的地層擠密或將孤塊石或交接巖進行了破碎，減少了抓斗施工難度，同時起到穩(wěn)定的固壁作用，使抓斗抓槽不易產生漏漿或塌槽，提高了施工質量。缺點是超深防滲墻中施工成槽時間長，當地下水作用大或固壁質量不好時，槽段長時間浸泡容易產生塌槽。施工中應加強組織、提高成槽速度，在較短時間內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，遇到比較密實和漂石的復雜地層條件時，運用斗體自身的重量沖擊力，將密實地層沖擊破碎或松散，然后再通過反復循環(huán)抓取作業(yè)，將密實地層抓除，也可反復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，相對難抓的地層，一般在遇有地層較密實、有交接巖或砂卵石地層中運用，能有效提高抓取進度，當成槽超過密實地層時，再采用正常的抓斗抓取法成槽施工。

2.2.3 重錘法

重錘法主要是對地層中的大型孤塊石、漂石或槽底風化基巖進行沖擊破壞后，再用抓斗抓取成槽的一種輔助施工方法。在使用重錘前，應對提吊重錘的鋼絲繩、繩卡和重錘主體進行仔細檢查，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核檢查，然后將重錘吊至需要沖砸的槽孔，放置與導向槽水平，把抓斗主鋼絲繩設置歸零，在緩慢放到沖砸面，并反復提放幾次確定沖砸面的虛實后，向上提升距被砸面0.5m左右高度進行試探性的沖砸，然后再進一步確認沖砸面虛實后進行正常沖砸，沖砸時根據被砸體的硬度，逐漸調整沖砸高度，當為單點沖砸時，反復將其沖砸破碎，直到穿過沖砸體或達到預定深度止，當地層復雜有連續(xù)孤石時，可用重錘一直往下沖砸到底。為多點沖砸時，應反復調整沖砸點位，確保整個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行抓槽作業(yè)，在抓槽前，應將抓斗緩慢放入，在放入時若遇不順暢的情況，可用閉合斗體短程沖擊下放到底。當放到沖砸面有卡斗、提放不順暢現象時，應先利用斗體再次沖擊，反復開閉斗體等，確保斗體活動自如后進行抓槽作業(yè)，從而避免卡斗事故發(fā)生。

2.3 抓斗成槽施工

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

對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，反復抓取2次后，再提斗出槽倒渣，翻轉斗體180°進行下一個回次的抓取。根據出渣的粒徑和數量以及進尺的快慢，不斷調整沖擊高度和斗體閉合次數來取得最高成槽效率。

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

對于地層中遇到孤石的抓取，首先應適當提高沖擊高度，增加沖擊次數，使孤塊石破碎或松動后，再進行正常抓取，在抓取時如遇到斗瓣或斗齒抱住孤石確無法完全閉合上提的情況，應使1#、2#鋼絲繩同時上提，如此時孤石還不松動，再同時放松1#、2#鋼絲繩，再上提或開斗后上提1號鋼絲繩10cm～20cm，再閉合斗瓣，改變斗瓣或斗齒在孤石上的抓取位置，使斗體上提時對孤石作用的方向改變。經過反復沖擊，抓取上提后如果孤石松動，再使用正常的抓取方法，否則采用重錘砸后再進行抓取作業(yè)。在抓斗沖擊過程中應正確判斷孤石的位置和粒徑大小，在沖擊中應盡量利用中齒沖擊，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，避免斗體損壞。

對于交接巖體的沖抓效果不好或斗瓣不能完全閉合時，可采用定點抓取法。即當斗瓣不能完全閉合，則先提升1#鋼絲繩，再閉合2號鋼絲繩，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)操作進行抓取，此抓法就是利用反復快速閉斗的力量，破碎交接巖體的密實度和粘結力，從而達到抓取成槽的目的。

對于孤塊石、漂石或風化基巖中的抓斗成槽，無論是主抓、副孔還是小墻，都必須謹慎，必要時應加大重錘的直徑，采用多點重復加密沖砸，確定沖砸完成后，再下鋼絲繩抓斗進行抓槽作業(yè)。重錘沖砸時，每個沖砸點的距離應控制在10cm～15cm左右，目的是使整個槽壁平直，以防卡斗事故。

2.4 設備維護保養(yǎng)

在西藏高海拔地區(qū)，設備自身的損耗率相對較大，且抓斗屬于進口設備，當遇到設備故障或零部件損壞后，造成維修難度大、時間長、費用高、工期影響大的特點。為此，在施工中加強做好抓斗的維護保養(yǎng)工作尤為重要，其日常維護保養(yǎng)主要包含：

(1)認真閱讀理解抓斗操作手冊，做好設備的保養(yǎng)，并建立保養(yǎng)記錄，定期不定期的對全套設備進行檢查，時常檢查設備的機油、潤滑油和液壓油的情況，排除故障。

(2)經常檢查鋼絲繩和斗體的連接狀況，避免機上鋼絲繩亂層、亂攪等現象，對于磨損的鋼絲繩要及時更換。同時應經常檢查鋼絲繩與斗體連接鎖繩器銷軸的磨損狀況。

(3)要及時維護，焊接加固斗體，確保斗體的強度和尺寸滿足要求。

2.5 孔內事故預防措施

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

(1)對抓斗設備要經常檢查維護保養(yǎng)，確保設備整體狀態(tài)良好，時常檢查維護鋼絲繩、斗體和鋼絲繩與斗體間的連接，及時檢查加固斗體，從設備良好方面預防孔內事故發(fā)生。

(2)在成槽抓取過程中，由于槽孔較深，要嚴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，應將斗體翻轉180°再抓。

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

(4)隨時觀測控制泥漿面，防止因供漿不及時或泥漿質量差而引起槽段坍塌，同時要防止槽內滲漿和漏漿等現象而引起槽段坍塌的現象。

(5)在抓斗施工中，應掌握地層條件，隨時調整抓槽方法，左右兩抓應平著往下抓，高差不能太大，否則容易產生卡頭。當遇到卡頭時，應及時處理，避免造成埋斗事故。

3 結語

近年來在西藏高海拔地區(qū)施工的幾個超深防滲墻工程中，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驗，通過幾個防滲墻施工中對鋼絲繩抓斗成槽技術的研究與成功應用，大力推動了西藏地區(qū)大部分深厚覆蓋層地質條件下的水利工程建設，獲得了較大的經濟和社會效益。