钻劈法防渗施工在南寨水库施工中的应用

赵广章，郝中立，陈宝玲

钻劈法防渗施工在南寨水库施工中的应用

赵广章1，郝中立1，陈宝玲2

（1.山东临沂水利工程总公司，山东临沂276000；2.东营市水利局，山东东营257100）

针对昌乐南寨水库工程中溢洪闸和放水洞底板以下截渗施工，使用抓斗设备进场费用较高，经比较选择了钻劈法施工，论述了改进常规钻头，可以加快施工速度，并且节约了投资成本。

防渗墙；钻劈法；扁型钻头

南寨水库位于昌乐县城南6 km，弥河支流小丹河上游，控制流域面积25.5 km2，现状是一座小（1）型水库，兴建于1959年，总库容425万m3，兴利库容237万m3。

南寨水库扩建工程按五十年一遇洪水设计，一千年一遇洪水校核，扩建后水库规模为中型，工程等别Ⅲ等，地震设防烈度Ⅷ度，兴利水位117.20 m，兴利库容820万m3；死水位106.50 m，死库容66万m3；设计洪水位117.95 m，校核洪水位118.56 m，总库容1 036万m3。

坝基防渗采用50.0 cm厚塑性混凝土防渗墙，防渗墙底部嵌入全（强）风化基岩以下1.0 m，主要对溢洪闸闸底板、放水洞涵洞底板以下的地基进行截渗处理，防渗墙长度为38.2 m，深度12~ 13 m之间，成墙面积约583 m2。

1 槽孔施工方案对比

针对该工程中防渗墙面积数量较少，并且在不同的施工部位，施工的区域狭小等难题。分析常用的施工方法：钻劈法、钻抓法和抓取法。

钻劈法属于传统的施工工艺，适用于各类复杂地层，其设备是冲击钻机或冲击反循环钻机。

钻抓法由抓斗和钻机配合进行施工，普遍用于多数复杂地层，总体功效比钻劈法高。

抓取法仅用抓斗施工，适用于较细颗粒层，总体功效比以上两种方法都要高，但是精度较低，常用施工机械为机械抓斗或液压抓斗。

由于抓斗设备体积较大，进出场费用较为昂贵，安装调试也需要时间。针对于该工程的实际情况，工程量较小，施工区域不集中的特点，采用钻劈法施工，同时对传统的设备进行改进。

2 改造后设备与传统设备的对比

传统设备多数使用圆锥体钻头，底部为圆形带有锯齿。根据本工程施工特点并结合现场实际情况，防渗墙厚度为50.0 cm，深度约12.5 m，地质构造以壤土、碎石土、玄武岩为主，使用CZ-6D冲击钻，配备直径0.6 m的圆形钻头，同时配备一个扁型钻头，钻头宽度为0.5 m，长度为1.1 m，高度为2 m，钢板厚度为3 cm，钢板材质为Q235，底部利用刚性耐磨材料，焊接成凸体磨头。

3 槽段和单孔划分

3.1 槽段划分

溢洪道防渗墙设计总长共38.2 m，参照以往类似工程施工经验，并结合现场地质条件，防渗墙自西向东，每5.6 m划分为一个槽段，共分为7个槽段，最后一个槽段长4.6 m。放水洞防渗墙设计总长10.5 m，划分为2个槽段，第二个槽段长4.9 m。槽段长度的设置满足防渗墙施工规范中导管下设及浇筑中的有关要求。

根据槽段施工顺序，将槽段划分Ⅰ、Ⅱ期槽段，依次序进行，每期槽段划分为“主、副孔”，先施工主孔，后施工副孔，每期槽段打通后浇筑混凝土。施工前用红油漆在导墙顶部两侧标出槽段号和槽孔编号，并用砖墙将划分的槽段分隔，起到阻隔泥浆的作用。

3.2 防渗墙单孔划分示意图：

主孔间距1.3 m，采用加工制作的长度为1.1 m的扁钻头劈钻副孔，主、副孔单侧搭接宽度为0.2 m，经实测，搭接处墙厚为0.57 m，满足设计要求。

4 成槽施工方法及优点

4.1 施工平台

施工平台修筑高程定为106.50 m左右，导墙顶面标高设置比防渗墙顶高程高0.6 m左右。导墙形式采用“┘└”型。导墙净宽0.60 m，墙体厚度0.3 m的C20钢筋混凝土。

4.2 施工顺序

施工时先施工Ⅰ期槽段，后施工Ⅱ期槽段，按照顺序进行施工。每一期槽段先用钻头直径为0.6 m的冲击钻钻取主孔，主孔钻完后，以宽0.6 m、长1.1 m的扁型钻头代替冲击钻钻头钻取副孔，副孔钻取时控制两侧搭接长度。Ⅱ期槽段同样先用钻头直径为0.6 m的冲击钻钻取主孔，然后钻取副孔。在Ⅰ期槽段浇筑混凝土终凝后方可开始钻凿接头孔，Ⅱ期槽孔主孔与相邻Ⅰ期槽孔主孔圆心距保证小于0.2 m，圆心距可通过划分的槽段、坐标的定位进行控制。

4.3 终孔及清孔验收

1）孔壁平整垂直，孔位中心偏差小于3 cm；

2）孔斜率不大于0.4%；

3）对于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值不大于墙厚的1/3，并保证设计厚度。

4.4 墙体材料及混凝土浇筑

1）墙体原材料。水泥选用P·O42.5级；石子最大粒径小于20 mm，含泥量小于1.0%，吸水率小于1.50%；砂子细度模数在2.4～2.8之间，其含泥量小于1.0%，吸水率小于1.50%；外加剂与膨润土性能指标要满足设计要求，使用的数量应根据实验室配合比和现场试验确定；拌和用水直接从水库中抽取。

2）混凝土配合比。墙体渗透系数不大于1×10-7cm/s；压强度为3～5 MPa；弹性模量不大于1 000 MPa。塑性混凝土配合比如表1。

表1 塑性混凝土配合比kg

3）混凝土拌合及运输。现场设置拌和站，用混凝土罐车运输至施工现场进行浇筑。

4）混凝土浇筑。混凝土浇筑采用导管法，导管中心距≤3.5 m，下设双导管，导管中心至槽孔端部距离宜为1.0～1.5 m。

导管的接头连接和密封要牢固可靠，严禁在接头处和管壁出现漏浆现象，导管下设前做接头密封实验，保证导管底口与槽底距离控制在15～25 cm范围内，在下设导管时要长管和短管搭配，通常将2节短管放在导管上部，以便在防渗墙浇筑过程中可随时拆除导管。混凝土防渗墙浇筑最终高程按设计墙顶高程加0.5 m控制。4.5施工的优点

1）减少了施工程序。常规做法一般先进行Ⅰ序孔施工，再进行Ⅱ序孔施工，然后再进行Ⅰ序和Ⅱ序孔之间隔墙施工。采用扁形钻头后，不需要再进行隔墙的劈打施工，施工完成Ⅰ序孔后，再进行Ⅱ序孔施工即可完成槽孔的劈打。

2）缩短了槽孔施工时间。在2 m的槽段上，如果只使用圆锥形钻头，至少需要用4个孔，而采用扁形钻头施工后只需要3个孔即可完成，槽孔成槽时间将缩短1/4的时间。

5 结语

本工程介绍的钻劈法是在防渗墙渗施工过程中不断探索、改进的一种施工工艺，采用冲击钻头打主孔，偏形钻头打副孔相结合的成槽工艺。这种施工工艺不但大大缩短了工期也节约了施工成本，具有较好的应用前景和推广价值。

（责任编辑 迟明春）

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1009-6159（2017）-09-0017-02

2017-04-27

赵广章（1978—），男，工程师