防渗墙造孔异常情况施工措施

曹 军

（浙江华东工程咨询有限公司，310014，杭州）

一、工程项目概况

藏木水电站是一座大型电站，总装机容量510 MW。基坑上下游围堰均为土工布防渗土石围堰，基础采用普通混凝土防渗墙防渗，混凝土标号为C15W 8，防渗墙厚0.8 m，防渗墙深入弱风化岩石1.0 m。上游围堰防渗墙轴线长216 m，最大深度55 m，防渗面积8 955 m2；下游围堰防渗墙轴线长度约277.5 m，最大深度52 m，防渗面积 10 080 m2。

二、工程地质情况

上游围堰布置于坝轴线上游约190 m，基础覆盖层厚 12.2～40.0 m，一般厚20～30 m。由第①层冰水堆积的含漂砂卵（碎）砾石层和第②层漂砂卵砾石层组成，漂石含量约20%，卵石含量20%～30%，砾石含量30%～40%，砂含量约20%，无连续砂层分布，粗颗粒基本构成骨架。

下游围堰布置于坝轴线下游约370 m，其基础覆盖层厚21.3～44.2 m，一般厚25～30 m。由第①层冰水堆积的漂砂卵（碎）砾石层和第②层漂砂卵砾石层组成，漂石含量约20%，卵石含量20%～30%，砾石含量30%～40%，砂含量约20%～30%。

该工程防渗墙地质条件复杂，深度大，造孔难度大，工期紧。防渗墙施工控制的重点和难点就是造孔施工，因孤漂石含量高，最大孤石直径达6 m以上，不适合用“两钻一抓”造孔工艺，因此采用钻劈法进行施工。

三、防渗墙施工情况

防渗墙平台自2010年11月12日开始全面填筑，2010年12月5日防渗墙正式开钻，至2011年4月15日防渗墙全部完工，总工期131天。施工期间，上游围堰防渗墙分35个槽段，下游围堰防渗墙分44个槽段，每个槽段净长6 m，各槽段分四主孔三副孔，采用钻劈法进行施工，共投入CZ—80型冲击钻机51台(上游26台，下游25台)。钻孔过程采用黏土泥浆固壁，采用膨润土泥浆进行清孔换浆。防渗墙施工过程中存在的主要问题如下：

1.卡钻多发，处理难度大

防渗墙施工期间，因孤漂石多，孤漂石多次解爆，漏浆严重，泥浆固壁效果差。造孔期间，孔壁块石因振动脱落，造成多起卡钻事件发生，最多时有20个钻头被卡，卡钻处理难度大，最长两个月才处理完成，严重影响施工进度。

2.河床地质情况复杂，孤漂石含量较多

大部分孤石采用聚能爆破、造孔爆破处理。造孔过程中遇到的孤漂石含量达到造孔成槽面积的24%左右，钻机在遇孤石部位钻进缓慢，每天进尺不足1 m，并且爆破作业容易引起塌孔、塌槽。

3.槽孔漏浆

防渗墙施工前期漏浆比较严重，造成防渗施工平台以下6～8 m （上游防渗墙）、3～5 m（下游防渗墙）形成渗漏通道 (主要是防渗平台填筑料与河床接合部位)。

四、对造孔异常情况采取的措施

二期上下游围堰防渗墙工程自2010年11月陆续开始施工，为确保二期上下游围堰防渗墙工程在合同节点工期顺利完工，针对防渗墙工程前期施工过程中遇到的卡钻、掉钻、漏浆、塌孔、孔斜、孤石等问题，采取了以下措施进行处理。

1.卡钻处理措施

从现场卡钻的实际情况来看，钻头都卡在实际河床以下。发生卡钻的主要原因是河床的地质情况较招标时发生了较大变化，其河床中的鹅卵石和大孤石都要比施工前预想的多。冲击钻冲孔时，冲锤遇到探头石、槽壁鹅卵石脱落、塌孔等造成卡钻。卡钻后主要采用以下方式进行处理。

（1）卡钻深度在15 m以内

①采用偏铲在卡住的钻头周围进行钻进，钻头周围的钻渣松动后再提出。

②采用扩筒沿卡钻位置向下扩进，将卡钻周围的钻渣去掉后再将钻头提出。

③采用另一个钻头在卡钻附近的孔位钻进，钻到卡钻深度后采用爆破方式使卡钻周围的钻渣松动后再提出。

④采用大型反铲（如日立470）进行被卡钻头的提拉，一方面提升拉拔力，另一方面可以灵活掌握提拉方向。

（2）卡钻深度在15 m以上

①采用高压风对卡钻部位进行吹渣，同时进行抽渣，尽量将被卡钻头周边的沉积泥浆及积渣清除，为钻头活动及炸药安放提供空间，并减少泥浆对钻头的吸力。

②由潜水员对卡钻位置的情况进行检查，摸清钻头位置、摆放方式、卡钻原因，并配合进行爆破装药、吊钩安装、卡塞块清理等，实现精确定位。

③采用大功率的反铲进行钻头的提取，一方面弥补冲击钻提拉力量不足的缺点，另一方面利用反铲的灵活性，可以对钻头进行各个方向的提拉，充分活动钻头，提高提取成功率。

④采用爆破振动钻头，在被卡钻头的底部或者周边缝隙填塞少量炸药，通过爆破产生的振动使钻头松动或者使卡钻的块石脱落。

2.漏浆处理措施

上下游防渗墙施工前期，二期围堰漏水比较严重，形成渗漏通道。在造孔过程中，由于漏水导致孔内泥浆浓度达不到造孔要求，而泥浆浓度降低使护壁不牢固，造成孔内掉块,卡钻现象时有发生。在围堰上游侧采用细料回填碾压形成一堵水平台。上游堵水平台宽度为6 m，最大深度12 m，回填细料约7 000 m3；下游堵水平台宽度为5 m，最大深度9 m，回填细料约5 000 m3。目前细料堵水平台已经形成，渗漏通道被堵死，漏浆情况已经基本解决，为防渗墙施工创造了较好的条件。

造孔过程中，如遇少量漏浆，则采用加大泥浆比重的方法进行处理；如遇大量漏浆，单孔采用回填黏土钻进处理，槽孔采用投锯末、水泥、稻草等进行堵漏处理，严重时则在槽孔内灌注混凝土。

3.塌孔处理措施

发现有塌孔迹象，首先提起施工机具，根据塌孔程度采取回填黏土、柔性材料或低标号混凝土等进行处理。

防渗墙开工以来，上游围堰塌孔尤为严重，其钻机行走轨道及倒浆平台均出现严重的坍塌现象，致使导墙空间变窄。

针对以上情况施工现场采用在槽内回填C15混凝土，填至导墙底部，然后从平台坍塌处用C20混凝土浇筑至平台顶部，待混凝土初凝且强度达到50%左右时再进行开孔冲击钻进。

4.孔斜处理措施

（1）改变钻头规格、形状

冲击钻机施工中要勤测量，及时掌握孔形情况，如发现偏斜，可在钻头上加焊一圈钢筋，扩大钻头直径，扩孔改变孔斜。

（2）回填石料修孔

冲击钻机造孔中如果发生孔斜，可用10～25 cm石料回填至偏斜段顶部，重新进行该段造孔，并加大造孔过程中的测斜密度，严加控制进行修孔。

（3）定位、定向聚能爆破处理探头石

造孔过程中遇到探头石极易发生孔斜，可采用定位、定向聚能爆破炸掉探头石后继续钻进。

5.孤石、漂石处理措施

孤石、漂石钻进工效低，易产生孔斜，针对这一难点施工现场采用爆破进行处理。当遇到孤、漂石时可根据实际情况优先采用聚能爆破，当聚能爆破无显著效果时采用钻孔爆破。

五、施工建议

1.减少防渗墙施工中卡钻的方法

①防渗墙施工过程中要勤加黏土，保证槽内浆液浓度满足造孔要求。

②防渗墙深槽段主孔钻进过程中，当出现卡钻、塌孔等迹象，威胁到钻机正常施工并阻碍施工进度时，将钻头提出停止施工，该槽段主孔采用C15混凝土灌注至导墙底部，待凝两天后再继续钻进。

③砂卵砾石层的槽壁在细砂及较小的空隙填充颗粒被冲刷后，卵石间的摩擦力及支架作用降低，易发生掉块及塌槽现象，从而引起卡钻，为此要求现场钻孔过程中提高泥浆浓度，并随时注意补浆及槽内泥浆搅拌，保证泥浆的均匀性，从而提升泥浆固壁效果，减少细小颗粒的流失。

④对孔壁不稳定的深槽段，造孔6～8 m深后，对槽孔进行回填混凝土，待凝后重新造孔，可防止塌孔和掉块，以减小钻机卡钻概率。

⑤加强操作人员技能培训，严禁冒险蛮干，遇到特殊情况立即进行处理，防止人为操作因素导致卡钻。

2.减少槽孔漏浆及孤石的方法

①防渗施工平台填筑之前，应用长臂反铲将防渗墙轴线上 (尤其是河床两岸)的大孤石、漂石挖除干净。

②防渗施工平台填筑料应严格控制最大粒径和级配，最大粒径不得大于30 cm；水上填筑部分应分层填筑并用振动碾碾压密实。

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