江边水电站防渗墙造孔事故处理

胡建纯

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙 410007)

1 问题的提出

江边水电站坝区位于四川省九龙县踏卡河口至岱家沟口的九龙河段上，河床呈不对称U形，两岸山体高耸雄厚，谷坡陡峭，谷底地形宽缓。水电站大坝基础基本坐落在深厚覆盖层上，基础防渗结构主要是采用悬挂式防渗墙防渗，墙体左岸至右岸总长度256.4m，从左至右共分39个槽段进行施工，设计混凝土防渗墙轴线平面布置为折线型，防渗墙体厚0.8 m，最深处达44.7 m。防渗墙施工是整个江边水电站施工进度计划关键线路上的关键工作，如它发生滞后，将会造成整个工程的进度滞后。

江边水电站防渗墙采用冲击钻造槽施工，膨润土和粘土混合料制浆护壁，其中膨润土采用湖南澧县的钙质膨润土，粘土取自当地。防渗墙根据进度计划安排，应于2008年5月开始施工，于2010年5月底施工完毕。实际施工过程中，防渗墙在2008年5月开始施工至2009年12月，因地质结构复杂及其他各种因素影响，防渗墙造孔过程中，经常性发生漏浆、槽孔坍塌、卡钻、埋钻及地下水侵袭冲刷跨槽、平台塌陷等多种质量事故。从开始施工到2009年12月，共发生了槽孔坍塌12次，埋掉钻头6个，地下水侵袭冲刷15 m，平台坍塌3次。因这些质量事故的出现，致使防渗墙造孔困难，不仅使防渗墙施工成本急剧增加，更重要的是使防渗墙施工进度严重滞后，从2008年5月开始施工到2009年12月，防渗墙施工才完成20个槽段，时间过去了3/4，但实际完成进度才50%，防渗墙施工成为了制约江边水电站整个施工进度的关键。

2 造孔事故原因分析

为解决施工过程中出现的各种造孔事故，加快防渗墙成槽的施工进度，从地质条件、施工方法、施工环境等方面入手，经充分分析事故出现的原因，主要由以下几方面的因素造成的。

2.1 地质条件影响

江边水电站大坝区域出露地层主要为二叠系下甲黄沟群和第四系冲积层、崩坡积地层，勘探揭示河流右侧至堆积台地前缘一带分布有埋藏古河槽，槽底高程为1 684左右，其右岸崩坡积砾石厚度约29 m～18.6 m(最深达80多米)，堆积体层结构松散，局部架空，粒径组成差异很大，大都由砾石、孤石、崩积块石组成，粒径20 cm～40 cm为主，最大孤石达2 m～3 m，分布极不均匀，而且积砂层、粉砂层分布广泛，含量较高，对防渗墙槽段造孔施工带来极大的不利。施工过程中发现，在钻进3 m～6 m层时，槽孔内失水、泥浆渗漏严重，在7 m～25 m层时，槽孔内常发生坍塌、埋钻和卡钻等事故。

2.2 地下水位影响

依据施工规范规定，防渗墙施工时，地下水位应低于槽段孔口水位2 m以下，在实际施工时，槽内水位没有满足这一条件，虽然基坑四周采用了防渗措施，但因江边水电站基础为深厚覆盖层，地下水渗透仍然比较严重，这样就造成了孔内水头高度不够或孔内出现了承压水，引起水流冲刷，造成塌孔、埋钻、卡钻，甚至平台坍塌等质量事故，此种情况在整个槽段的关门槽施工中表现尤其明显。关门槽段处就发生了塌孔6次，导墙开裂和卡钻4次，钻头损失两个。

2.3 施工方法不完善

江边水电站防渗墙成孔事故的出现，也与施工方法密切相关。根据现场调查了解，发现防渗墙进尺时速度太快。同时在钻进时，冲击钻头撞击孔壁。根据以往的施工经验，在含有漂卵块石的砂砾石地层中成孔时，应严格控制钻进速度，要勤放绳和少放绳，同时在提升过程中，不能有钻头碰撞孔壁，这样才能减少槽孔坍塌现象的发生。

2.4 护壁泥浆影响

所用混合泥浆的相对密度不够，起不到可靠的护壁作用。江边水电站防渗墙护壁采用的是由膨润土和粘土组成的混合泥浆，密度只有1.1 g/cm3，密度偏小。因江边水电站防渗墙所处地层含有大量的漂卵块石，在此种地层中成孔时，泥浆密度应增大，如过小，不利于孔壁的稳定和不能起到堵漏防漏的作用，易造成槽孔坍塌和泥浆渗漏。另外，粘土含沙量大，降低了泥浆的粘性和稠度，也影响了泥浆护壁效果。

2.5 供电影响

江边所处位置偏僻，施工供电网络很不稳定，经常出现施工过程中无征兆停电。当突然停电时，钻具未能及时提起，容易造成钻渣沉积，造成卡钻。同时因停电，槽孔内不能及时补充混合均匀的泥浆，致使泥浆不能起到充分的固壁作用，也容易造成槽孔坍塌。

3 成孔事故处理措施

根据以上分析，针对成孔过程中出现的各种事故，在后续施工中，我们采取了以下措施。

3.1 遇大孤石钻进处理

因地质条件中含有大量的漂卵块石，在施工中如遇到大孤石粒径超过2 m，采用地质钻机钻进1.8 m深先导孔，实行孔内定向爆破。爆破时，严格控制装药量，以达到震裂孤石为目的，当孤石开裂后再用冲击钻钻进。对于孤石较偏离槽段中心，又影响进尺和容易造成孔斜的情况，我们在施工中采用贴炮解爆形式，造成岩石部分分裂，有效解决了造孔施工问题，效果相当明显。

3.2 对地下水侵袭影响成孔的处理

根据防渗墙槽段所处位置，采取降低施工区域内地下水位的方法，以减少地下水对槽段的施工影响，防止槽内出现承压水。具体做法是:在防渗墙轴线上游面布置一道深5 m宽3 m左右的截水槽，安装抽排水设施，使地下水位降低到低于槽口2 m以下的位置，消除其对槽段孔壁的水头压力，从而提高了泥浆固壁的有效性;另外在特别槽段(如关门槽)附近最低位置布置深水井，安装钢筋笼，然后布设抽排水设施排除地下水，这样可以使施工槽段内水位高于外部地下水位，使地下水对槽段的施工影响能消除在有效范围内，从而相对增大了槽内泥浆对孔壁的压力，使泥浆起到良好的护壁效果。该抽排截流阻水措施真正解决了尤其来自施工围堰渗水、导流明渠地下渗水等多方面的破坏因素，能有效防止了造槽施工中坍塌事故频繁发生，从而提高了功效。

3.3 槽孔坍塌、漏浆事故处理

根据施工中出现的槽孔坍塌问题:1)采用适当的泥浆性能指标，增大混合泥浆的密度至1.2 g/cm3，保证泥浆的质量，防止废水流入槽孔内。同时采用含砂率较小的粘土，以提高泥浆的护壁作用。2)储备足够的泥浆和堵漏材料(锯末、洞渣等)，当发生大量漏浆时，及时堵漏和补浆，避免槽孔内浆面下降过多造成塌孔。3)回填槽孔后重新造孔。在槽孔内回填时，开始我们采用C10混凝土填槽后再重新进行造孔的施工方法，但由于混凝土回填后存在弊端(如龄期过短，则混凝土强度很低，重新造孔时槽壁处混凝土容易剥落，不能起到固壁的作用;如龄期较长，则因混凝土强度较高钻进困难，而且振动较大，对槽段的稳定很不利)，同时，回填混凝土的施工成本比较大，对工期也不利。4)决定采用洞渣、锯末和黄土的掺合料进行槽段内回填，每填筑1 m深洞渣，再回填一层0.5 m深的一层粘土(掺锯末)。然后重新造孔，使洞渣和锯末在冲击钻锤的不断作用下，往两边孔壁中挤压和扩张，从而达到堵塞渗漏通道、密实孔壁、预防槽孔坍塌的作用。如果回填一次效果不明显，再进行二次回填和造孔。

3.4 卡钻埋钻事故预防及处理措施

为防止在造孔过程中出现卡钻、埋钻等事故的发生:1)当机械停运一段时间时，将钻头提离孔底2 m(至孔口更好)。2)禁止使用变质泥浆，回收的泥浆必须通过振动筛、旋流器或沉淀池处理，再加适量的新泥浆，保证泥浆的质量。3)施工中做好孔口保护工作，钻头升降时，避免碰击孔壁，以防孔壁的石块掉入槽孔内。

如发生卡钻、埋钻等事故，先查明事故发生的原因，再确定适当的处理方法，避免处理不当损伤钢丝绳和钻头提梁造成吊钻和加大槽孔的坍塌。

本工程处理卡钻事故主要措施有:1)对于下卡，先反冲，并用弧铲冲击钻脖四周，当钻头卡钻比较严重时，采用弧铲或钢棒将装有炸药的铁筒放至钻头下0.4 m左右爆破，待钻头松动后再提起。2)对于已成槽的孔内卡钻，将钻机向左(右)移动1 m左右，利用主绳反冲或主卷扬机斜拉钻头进行处理，也可用抽砂筒放至钻头下部，上下反复，待钻头松动后提出。3)当因梅花孔(造孔质量控制不严，孔斜)原因造成卡钻时，采用钻头反转并多次向上提升，待钻具提升后再重新造孔纠正孔斜。

当发生槽内埋钻事故时:1)在钻头旁边打一孔，钻至被埋钻头底深2 m～5 m的地方，然后采用爆破和反冲等方法来处理。2)用跟管钻进至钻头底部，然后取芯放炮。3)用高压水(气)冲散钻头周围的土渣的同时再反冲钻头。4)用弧铲在被埋钻具旁边冲出小孔后再采用孔内爆破处理。

3.5 配备充足的备用电源

针对江边水电站施工所用主供电网络的不稳定性，在防渗墙成孔施工过程中，配备了两台500 kW的柴油发电机，其功率满足冲击钻同时运行，并安排专人负责使用和维护，当主电网突然停电时，备用电源能在15 min之内投入使用，保证及时将钻具提出槽孔。由于备用电源的配备，有效防止了因突然停电槽孔坍塌时出现的卡钻事故发生。

4 造孔事故处理结果

通过采取以上措施后，防渗墙造孔基本上未发生塌孔、漏浆、卡钻、平台坍陷等事故。从2010年1月至2010年7月共成槽19个，其施工质量满足设计和规范要求，挽回工期损失3个月，实际施工进度只比预计的施工进度滞后1个月。质量和进度均得到了业主和监理的一致好评，处理措施得当，取得了比较好的效果。

5 结语

造孔是防渗墙施工中的主要工序，影响因素众多，易发生各种造孔事故，进而影响到整个工程工期的如期实现。江边水电站防渗墙成孔时，通过采取降低地下水位对造孔槽段的影响和槽孔内回填洞渣、锯末、粘土等材料后重新成孔及改进施工方法、改善外部施工环境等措施，有效避免了成孔过程中各种事故的发生，对保证总体工程进度起到了很大作用，同时对以后类似地质条件下防渗墙成孔事故处理具有一定借鉴意义。

［1］全国水利水电施工技术信息网组.水利水电施工手册［M］.北京:中国电力出版社，2002:12.

［2］吴海涛，邵士生，杜志刚.浅谈砼防渗墙施工成槽过程中泥浆配制应用技术［J］.科技风，2008(17):8-9.

［3］刘志建.福庆水库塑性混凝土防渗墙施工质量控制［J］.北京水务，2008(6):13-15.