大岗山水电站围堰防渗墙工程中钻劈法的应用

梅良敏，苟永平

(葛洲坝集团基础工程有限公司)

1 引言

大岗山水电站位于雅安市石棉县安顺场上游约27km处，大坝坝型为混凝土双曲拱坝，其上、下游围堰为土石围堰，采用复合土工膜心墙普通混凝土防渗墙防渗，上、下游围堰与两岸山体结合后形成基坑，围堰防渗墙工程是保证后期基坑干地施工的重要工程。因此，防渗墙施工质量的好坏直接关系到基坑能否闭气和下一步基坑开挖及大坝主体工程施工，所以意义十分重大。

2 工程概述

大岗山上下游围堰防渗墙轴线长分别为74.3m、56.2m，墙厚0.8m，嵌入基岩1m，上下游最大墙深分别为25.23m、22.47m。墙体混凝土C15，抗渗等级W10，混凝土弹性模量小于23 GPa。由于河谷呈狭窄V形河谷，地势起伏大，河床部位有多条断层及岩脉穿插，地质条件十分复杂，给防渗墙成槽施工带来了极大困难。

上下游围堰相距约585m，地形条件相似，枯期上下游水位高程分别为952.70m、952.40m，上下游河床宽分别为58m、35m，左岸地形坡度45°～60°，右岸谷坡坡度40°～50°，河谷呈V形。河床覆盖层厚8～10m，为含漂（块）卵砾石层。两岸谷坡陡峻，基岩裸露，谷底及两岸基岩为灰白色、微红色中粒黑云二长花岗岩，局部有多条绿辉岩脉、断层穿插切割，且两岸发育有多组裂隙。据设计提供的相关勘探钻孔压水资料，堰基主要为弱偏中等透水岩体，对围堰地基需进行防渗处理。谷底岩体弱风化下段垂向厚度一般2～6m，两岸边坡整体稳定。

3 影响造孔成槽施工的不利因素分析

（1）围堰防渗墙部位填筑不均一，大块石多。围堰填筑阶段，对填筑料粒径未严格控制，大粒径块石多，防渗墙造孔过程中易产生探头石、塌孔、漏浆、卡钻现象。

（2）河床部位存在多条辉绿岩脉、断层、破碎带等穿插切割，地层不均一，造孔精度难以保证，纠偏困难，且易造成塌孔、卡钻现象。

（3）河床部位岩体出露不规则，受水流剥蚀及风化因素影响，中间部位存在锥形岩体，钻孔过程中，易顺岩石表面形成溜钻，嵌岩困难。

（4）V形河谷内的左、右岸堰肩接头处嵌岩困难，给河床与两岸堰肩结合部的处理提出了更高要求。

4 钻劈法施工技术研究

根据防渗墙地质条件、轴线、孔深等综合因素，防渗墙造孔采用“钻劈法”施工。防渗墙共划分为24个槽段，其中上下游分别为14个、10个，一期、二期槽段长一般为6.0m，单元槽内设3个主孔2个副孔。施工过程中，考虑地层条件、槽孔深度、堰体安全等综合因素影响对局部槽长及主副孔数量适当进行了微调。

4.1 钻劈法施工

钻孔设备选用CZ-6、CZ-9型冲击钻机，主孔采用冲击钻配加重钻具进行钻孔施工；副孔采用上劈下钻法，副孔上部以劈打为主，劈打时两侧主孔内下放接砂斗，部分漂卵石直接掉入接砂斗内，减少两侧主孔的清孔次数和重复钻进时间，提高副孔纯钻施工工效。副孔下部采用“三钻法”，即先在副孔中间用冲击钻钻孔，成孔后对两侧小墙墙体进行劈打。主副孔施工过程中，采用泥浆固壁，并严密观察槽孔内漏浆情况，根据需要适时投放锯末、黏土块等堵漏材料进行堵漏处理。

4.2 钻劈法成槽过程及成墙效果评价

（1）防渗墙槽孔验收检查，槽孔宽度、垂直精度、孔底沉渣等指标均满足规范和设计要求，孔形及钻孔精度好。上、下游共24个单元槽段中，最大孔斜率2.25‰，最大淤积6cm，最小墙厚0.86m，最小套接厚度79.25cm，均满足设计要求。其中，关于槽段淤积厚度的评定，防渗墙墙下帷幕钻孔取芯揭示，防渗墙底部与基岩接触段胶结紧密，沉渣少，这与槽段验收时检测槽孔底部淤积厚度小结果吻合。

（2）槽孔终孔检查，上游防渗墙入岩深1.0～5.37m，下游防渗墙入岩深1.0～2.6m，均满足嵌岩1m的设计要求。

（3）根据设计、规范要求，上下游防渗墙混凝土共抽样检测抗压强度24组，抗压强度最大值为26.4MPa，最小值15.2MPa，均值为19.4MPa；混凝土弹性模量共检测3组，最大值为23.186GPa，最小值为22.237GPa，均值为22.6GPa；混凝土抗渗共检测7组，抗渗等级均大于W10。检测结果除1组试样弹模值略有超标外［根据《防渗墙施工规范》（DL/T 5199—2004）8.6.2条第1、3款，一般在防渗墙混凝土质量检查中，须对混凝土抗压强度、抗渗指标进行检测，对弹性模量不作硬性规定，且目前工程上由于防渗墙设计计算理论方面的原因，弹性模量指标与强度指标往往是矛盾的，难以同时满足要求，一般仅取少量的检测数据作为参考］，其他指标均满足设计要求。混凝土施工质量满足设计要求。

（4）防渗墙浇筑完毕后对墙体进行钻孔取芯检查、分段注水试验及对采取的芯样进行物理力学指标、抗渗性能检测，检测结果满足设计要求。上下游墙体检查孔混凝土芯样最大节长分别为1.56m、1.97m，总体来看，取出的墙体混凝土芯样完整，表面光滑、密实、无气孔。骑缝孔芯样完整，交接部位泥皮薄，缝面胶结密实；检查孔分段注水试验，渗透系数检测值在2.94×10^-8～3.0×10^-7cm/s间，满足设计要求；墙体取芯混凝土性能检测，混凝土抗压强度在22.7～24.9MPa间，混凝土抗渗指标均大于W10，满足设计要求。混凝土弹模检测值在25.576～24.377 GPa间，对比设计要求略有超标。

（5）单元槽评定满足设计及评优要求。本工程24个单元槽均一次验收合格，合格率100%，优良率达95.8%。

（6）上下游围堰渗控工程完成后，创造了无渗水基坑和干地施工条件，防渗质量优良。自2011年3月1日大坝基坑动工开挖，至2011年6月15日顺利开挖至大坝底部设计高程917m，基坑基本无渗水，实现了大坝主体工程干地施工目标。

5 防渗墙成槽过程中特殊情况处理

（1）槽孔坍塌、漏浆的处理。上、下游围堰防渗墙造孔时，几乎所有槽段均出现过不同程度的漏浆现象，且因漏浆导致槽孔坍塌现象频繁。上下游共24个槽段中，出现严重漏浆、塌孔现象的有19个，占80%。因严重漏浆而引起槽孔坍塌的槽段14个，槽孔坍塌后采用低强度混凝土进行回填处理，待凝后清孔。其他槽段则主要采取回填黏土加碎石、锯末等堵漏材料进行堵漏处理。

（2）卡钻的处理。上游防渗墙13号槽（Ⅰ期槽）内一主孔造孔过程中，冲击钻头被基岩卡住（钻头底部位于孔深14.1m处），采取多种方法处理后，钻头仍无法松动。从主孔入岩情况看，孔深12.1～12.2m已入岩，实际钻孔深度已入岩1.5m多，钻头卡入新鲜基岩内，对防渗无影响。后为稳妥起见，对槽段进行了加密帷幕灌浆补强处理。

（3）钻孔“溜钻”现象处理。在V形河谷河床与两岸堰肩结合部以及河床段出露的锥形岩体部位，均不同程度地出现了“溜钻”现象，后通过反复填筑低强混凝土、石料等，配备加重钻具钻进，使嵌岩深度、精度满足规范和设计要求。

（4）孔内爆破处理。下游防渗墙7号槽内小墙部位曾出现顺水流方向偏斜值较大的现象，采取常规纠偏方法难以达到理想效果，后采用水下聚能爆破方法处理并成功纠偏。

6 结论

在岩脉、断层、破碎带穿插的花岗岩地区及漂（块）卵砾石层的防渗墙施工中，利用钻劈法施工工艺，可通过孔底部钻取的渣样和防渗墙轴线上的地质勘探孔判断入岩的情况及基岩面高程；且能有效清除防渗墙槽孔内的小墙，可有效减少或避免施工过程中出现槽孔塌孔、漏浆现象。

钻劈法在大岗山电站围堰防渗墙施工中应用取得了成功，创造了无渗水基坑和干地施工条件，其成功经验可供类似工程施工借鉴。

参考文献

［1］ 徐坚伟.浅谈“钻劈法”深厚砂砾石层防渗墙施工工法［J］.水利建设与管理.2011（11）.

［2］ 陈开凡.库坝混凝土防渗墙冲击钻劈法施工中常见作业事故与防治措施［J］.广西水利水电.2011（B10）.