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摘要:深软地层上的土石混凝土防渗墙造孔施工过程是一个复杂而又细致的过程,这个过程是成墙最基础的过程,却也是最关键的过程。在整个成墙工程中,它不但要花费很长的时间,而且还要花费相当大一部分的费用,但是这个施工过程中也最容易发生一些事故,但是如果相关工作人员不能够采取一些有效的措施,那么就会给整个工程造成一定的经济损失。
关键词:深软地层;土石混凝土防渗墙造孔;成槽施工;常见问题;处理
混凝土防渗墙在很多修建在覆盖层上的土石坝以及围堰等水利水电工程中都有被应用。一般来说,这种工程的覆盖层比较厚,而且地质条件也比较复杂。但是因为混凝土防渗墙是一个隐蔽性极强的工程,所以在施工方面存在的问题还是比较多的,这也就给施工带来了一定的难度。而混凝土防渗墙施工的关键就是造孔,因此,造孔的进度就直接的影响了整个混凝土防渗墙的工程进度,进而影响到了整个工程的经济效益。本篇文章中以西藏旁多水利枢纽工程为例,对深软地层上的土石混凝土防渗墙造孔施工中所遇到的问题进行了详细的研究,并且提出了一些有效的处理措施。
1、工程简介
某多水利枢纽工程,它主要是以灌溉和发电为主,还兼顾防洪和供水的一个大型的水利工程。该水利工程的电站的装机容量为120MW,所灌溉的面积达到了1000hm2。此项工程的河床段覆盖层深厚,岩面深度近300m,采用上墙下幕的防渗方案。设计中孔深152,158m,在此次施工中,还专门设立了一个试验槽段,槽段的孔深达到了201m。
2、工程的设计方案
墙体的厚度不小于1.0m,墙体深度为4033.8m,平台深度为151.8m,平台深度为4040m的设计孔深为152.158m。与此同时,也提出了201m深墙试验段的要求,在158m以内达到入岩要求,入岩的深度至少为1.0m。而靠近右岸的河床段以及左岸的山坡段是入岩段,在入岩段孔的具体深度要根据基岩面来进行确定,入岩段的入岩深度为1.0m;槽孔的孔斜率在0.3%以下,预埋灌浆管的孔斜率也应保持在0.3%以下;墙体的混凝土为28d强度等级C30,R180≥36MPa,W10,二级配混凝土。孔的深度在80m以下的,采用一级配混凝土。
3、工程中常见的问题以及对应的处理对策
3.1孔斜
造成孔斜的原因主要有以下几个方面的因素:1)在开钻时,对槽孔中心位置测量的放线不够准确;2)在开钻时钻头可能不稳,座钻不正,从一开始孔就被钻斜了;3)支撑钻机的机座不稳,在钻孔过程中导致钻机发生了倾斜;4)由于孔内有石头或者其他的一些障碍物,引起了地面的软硬不同,导致了钻头入钻的深度不同,从而发生了孔斜;5)由于接头处的混凝土的强度太高,而周边的地基强度又比较低,所以钻头在钻孔过程中会偏向于强度低的一侧,导致孔发生了倾斜;6)对两个钻孔之间的墙进行劈打时,由于操作不当,使受力情况出现了不均匀,导致出现了斜孔。
3.2卡钻、掉钻
造成卡钻、掉钻的主要因素有:1)如果在钻孔过程中,没有及时的进行换钻,在钻具补焊或者换钻时,焊补钻的直径超过了原钻具的2~4cm以上,在钻进的过程中,下钻速度太快,造成了“下卡钻”;2)钻具补焊没有按照标准要求进行,每一个钻角的水口不一致,导致钻头容易形成梅花孔,造成了“下卡钻”;3)在对副孔进行劈打时,孔的斜度严重超标,容易形成“溜孔”,导致卡钻;4)在劈打的小孔接近终孔时,如果相邻的两个孔的终孔直径都太小的话,就会形成“下卡钻”;5)在打回填孔时,回填材料是黏土或者沙壤土,新钻具的直径大于旧钻具的直径,没有及时进行抽砂,这样也容易造成“上卡钻”。
3.3漏浆
如果槽孔内的泥浆大量的流失的话,就会造成塌孔甚至塌坝事故。不但延长了造孔的时间,还增加了造孔的费用。造成这种原因的因素有:1)基岩中有风化带、断层、溶洞等地质构造;2)砂石、卵石层比较松散,甚至夹有漂石;3)人工填筑或者机械填筑的土层比较松散,在土层内部形成了渗流通道;4)造孔泥浆的质量不好,没有在槽壁形成紧密完整的泥皮;5)施工中遇到了地下的渗流水,造成了浆液流失;
3.4塌槽
发生塌槽的因素有:1)大量的漏浆使槽壁的中心发生了偏移;2)泥浆的质量没有达到标准要求,使槽壁没有形成紧密的泥皮;3)地下水位的升高或者波动,影响到了槽壁的稳定性;4)坝体的填筑质量不合格,使槽壁失去了稳定性;5)槽口两侧的地面载荷超过了槽壁的承载能力;6)槽段太长,造孔时间过久,槽壁泥皮的质量没有达到规范要求;
4、针对各个问题所提出的处理措施
4.1孔斜的处理措施
当发生孔斜之后势必会影响到混凝土防渗墙空间的墙厚,进而也就会影响到防渗墙的整体质量和防渗效果。所以应该对此类问题及时进行纠正,以便降低工程的损失。一般情况下,孔斜了以后,要对孔进行回填,从而进行重新钻孔。但是需要注意的是回填的材料最好选用块石、卵石、碎石或者混凝土等坚硬的材料。在对新的孔进行钻进时,一定要一边钻进,一边纠偏,要让孔的垂直度保持在标准的范围之内;很多的探头石和孤石比较容易造成孔斜,所以应该对其进行爆破或者处理以后,再用来修孔;当发现只有一个孔出现了偏斜以后,可以采用支架支挑或者将正在钻进中的冲击钻钢丝绳拉紧,让钻头的中心向欠挖的一侧偏移,直到槽孔达到合格状态为止。在有必要时,还可以采用修孔器来对倾斜的孔进行修复,详见图1:
图1造孔中孔型控制结构
4.2卡钻、掉钻的处理措施
当发生掉钻、卡钻时,要先对孔内的情况进行了解,对掉钻的孔的深度、地层情况、钻具规格等进行详细的掌握。当钻具卡在钻孔中时,可以先用捞针捞取,当捞针将钻具勾住以后,再用吊车或者钻绳把钻具取出来。如果这种方法还是不行,也可以采用“简钻”套取,在取的过程中必须要求保护绳,缓缓的下钻。简钻深度应超过掉钻的最大直径,然后用捞针捞取;一定要注意,如果捞针下入太深,就会使钻具发生倾斜,进而就会加大捞取的难度,所以,必须打相邻的孔位,保证其两边没有障碍物,再用捞针捞取;当没有办法对小孔劈打时,就要采取定向爆破来振动钻具,这样有利于钻具的取出;
4.3漏浆的处理措施
当发生漏浆时,可以根据断层,溶洞等地质构造的规模以及漏浆的具体情况向孔内投填块石、混凝土、水泥浆等。在投填的混凝土或者水泥浆内开可以添加一些絮凝剂来加快混凝土或者泥浆的凝固速度,然后堵住漏浆通道。给投填的粘土中还可以添加一些稻草、人造纤维等,以保证槽壁的稳定性;如果漏浆的通道比较大,用以上材料都不能堵住,也可以给孔内投入大块石、混凝土块、整袋水泥等,然后再用钻头捣实;
4.4塌槽的处理措施
当出现塌槽时,一定要对其原因进行深入的分析,然后才能采取合理的措施进行处理。如果是槽口坍塌引起了导墙断裂,要根据具体情况移开钻机,对槽孔进行回填,以更好的加固孔口。如果是坝体坍塌,可以将坍塌的坝体进行拆除并且重新回填,可以应碎石桩对坝体内部进行加固。如果只是导墙下浅部坍塌,可以先将坍塌的土体挖除掉,然后用低标号的混凝土进行回填,重新造孔。
5、结束语
西藏旁多水利工程处于高原缺氧的气候下,造孔施工工序对整个工程的工期影响是非常大的。在深孔造孔的过程中,选取符合规范标准的泥浆能够有效的避免塌孔事故的发生,进而也保证了工程的顺利进行。总之,混凝土防渗墙造孔成槽工序是一个极具耐心的工序,所以在处理施工中的一些问题时,一定要根据实际情况谨慎处理,另外还要保证防渗墙施工的质量和进度,从提高企业的经济效益。
参考文献:
[1]郑国萍,段亚辉.深软地层连续墙施工中槽段坍塌的分析与控制[J].西部探矿工程,2016,(08):25-26.
[2]汪芳.深软地层连续墙施工中槽段坍塌的分析与控制[J].江西建材,2013,(06):73-74.