HS843HD抓斗在158m深防渗墙施工中的应用

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摘要：旁多水利枢纽大坝基础处理工程混凝土防渗墙厚1.00m，最大造孔深度达到158.00m,是目前国内外唯一一道超过一百五十米深成功施工的混凝土防渗墙。旁多水利枢纽大坝基础处理工程施工作业面最大海拔高度4120m，冬季寒冷多风、常年缺氧，施工部位厚覆盖层(厚度约150m)，上部冲积卵石混合土层具强透水性，下部冰水积卵石混合土层为中等透水层，漏浆、塌孔现象频繁，冲击卵石混合土层内以20cm～40cm卵石为主，且局部夹有直径1.5m以上的大块径孤石，施工难度属国内外罕见。本文介绍hs843hd抓斗在旁多水利枢纽大坝基础处理工程混凝土防渗墙施工中的重要作用和应用情况。

关键词：HS843HD抓斗；旁多水利枢纽；大坝基础处理；防渗墙

Abstract: by the Tibet much water conservancy dam foundation treatment engineering concrete cut-off wall thickness of 1.00 m, the maximum depth of the hole is 158.00 m, is the only one at home and abroad more than one hundred and fifty meters deep successful construction of concrete diaphragm wall. Much water conservancy dam foundation treatment engineering construction operation by maximum altitude of 4120 m, the winter cold, windy, perennial hypoxia, construction area of thick layer thickness (150 m), the upper part of alluvial pebble soil mixed with strong water permeability, lower water product pebble mixed soil as the medium permeable layer, slurry leakage, hole collapse phenomenon frequently, impact within the pebble soil mixed with 20 cm ~ 40 cm pebble is given priority to, and partly more than 1.5 m in diameter of large diameter GuShi, construction difficulty is rare at home and abroad. This article introduces HS843HD grab in Tibet by many water conservancy dam foundation treatment engineering the important effect of concrete diaphragm wall construction and application situation.

Key words: HS843HD grab; Beside the water conservancy hub; The dam foundation treatment; The cut-off

中图分类号：TV223.4+2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、工程概况

旁多水利枢纽工程地处自治区拉萨河流域中游，坝址位于林周县旁多乡下游1.5km，距下游拉萨市直线距离63km。

旁多水利枢纽工程的开发任务以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水。水库正常蓄水位4095m、汛期限制水位4093.5m、死水位4066m、电站装机容量120MW、灌溉面积67×104亩。水库总库容12.3×108m3，旁多水利枢纽为Ⅰ等大（1）型工程，主要由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞及泄洪兼导流洞、发电引水系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。地震基本烈度为Ⅷ度。旁多水利枢纽坝顶高程4100.00m，坝顶长度1052m，最大坝高72.30m。本工程具有高海拔、高地震烈度和深覆盖层等特点，158m深混凝土防渗墙目前为国内外最深墙。

二、 HS843HD抓斗成槽基本原理

在设计的混凝土防渗墙轴线上，先构筑导向槽，根据防渗墙设计参数进行槽段划分。结合旁多大坝基础处理工程地层情况、施工强度、设备能力等综合考虑，本工程防渗墙成槽工艺采用“两钻一抓” 、“三钻两抓”法。即：主孔采用CZ-6A型冲击钻机钻凿成孔达到设计孔深。副孔上部0m～90m覆盖层采用HS843HD机械抓斗抓取，下部孔深90m～150m覆盖层采用HS875HD重型机械抓斗抓取，底部基岩采用CZ-6A型冲击钻机钻凿。

HS843HD钢丝绳抓斗沿导墙壁抓槽，安装有自动纠偏装置，操作手可直观的在液晶显示屏上观测到孔深、孔斜等参数指标，若发现孔斜有超标趋势，可利用自动纠偏装置及时处理，以保证槽孔开挖的垂直度。在抓槽同时用泥浆护壁，防止壁面土体坍落，边抓取边向槽孔内注入新鲜泥浆，保证槽孔内泥浆面在导墙顶面以下30 cm～50 cm。成槽结束后，利用泥浆净化器通过气举反循环法进行清孔，清除槽底浮渣，最后进行泥浆下直升导管法浇筑混凝土。

三、防渗墙施工工艺

防渗墙施工分两期进行，先施工Ⅰ期槽段，再施工Ⅱ期槽段，防渗墙施工工艺流程见图1。

图1防渗墙施工工艺流程图

混凝土防渗墙开槽施工工艺主要有锯槽法和挖掘法。锯槽法主要有履射流式开槽、链斗式开槽、液压式开槽；挖掘法主要有冲击钻法、抓斗法、冲抓结合法。根据旁多水利枢纽大坝基础处理工程地质条件及生产性试验确定采用挖掘法中冲钻结合法开槽。并制定了“三钻两抓”、“两钻一抓”的施工方案，

（1） 槽段成槽采用“钻抓法”，在导向槽上放样标识孔位，按槽段成槽划分, 分序施工, 先施工一序槽段，后施工二序槽段，每个槽段主孔采用CZ-6A型冲击钻机钻凿成孔达到设计孔深后，向槽孔底部回填5-10m粘土，上部回填弃渣，并留有30-40m空孔，副孔上部0m～90m覆盖层采用HS843HD机械抓斗抓取，下部孔深90m～150m覆盖层采用HS875HD重型机械抓斗抓取，底部基岩采用CZ-6A型冲击钻机钻凿。

(2)施工槽段副孔0m～90m覆盖层采用HS843HD钢丝绳抓斗直接抓槽, 根据施工槽段调整好HS843HD钢丝绳抓斗的位置，以导墙为导向，主钢丝绳必须与施工槽段的中心重合，并对准即将抓取的槽孔副孔正孔位后进行垂直造孔。以斗齿切削土体, 切削下的土体收容在斗体内, 从槽孔内提出地面, 开斗卸土, 然后返回槽孔抓取土体, 如此反复循环作业进行抓槽, 同时不断向槽孔内补充新鲜固壁泥浆。保持泥浆面在导墙顶面以下0.3 m, 且高出地下水位0.5 m。随时检查泥浆质量, 及时调整泥浆符合抓槽指标并满足特殊地层的要求。

(3) HS843HD钢丝绳抓斗在抓取槽孔施工过程中，槽孔孔壁面应平整垂直, 孔斜率不得超过3‰。根据HS843HD机械抓斗的技术参数，即发动机功率、主副卷扬单绳起拔力决定抓斗的最大抓取深度，最大限度的发挥HS843HD钢丝绳抓斗的工作效能。遇抓斗无法施工的特殊地层时, 改用冲击钻机钻进, 破碎不良地层,尤其存在大孤石地层， 再进行抓槽。

(4) 当HS843HD钢丝绳抓斗抓槽至主孔回填层或在抓取过程中因副孔部分卵石、漂石等落入主孔，导致主副孔孔深齐平，抓斗斗体不能够正常抓取时，将移动钻机至施工槽段主孔正孔位，利用钻机将主孔内回填层破碎并用抽桶将其抽出孔外，在此过程中要不断在槽孔内注入新鲜浆液，保持泥浆面在导墙顶面以下0.3 m,左右。待主副孔孔深差距足以满足抓斗施工时，再将抓斗对准施工的槽孔副孔正孔位后进行垂直造孔。

(5) HS843HD钢丝绳抓斗挖槽完成后（即达到槽孔设计孔深或未能够达到设计孔深但是已经超出HS843HD钢丝绳抓斗的抓取能力）, 进行槽位、槽深、槽段、槽长、槽宽及槽斜等全面验收。

四、针对不同地层HS843HD钢丝绳抓斗施工过程中采取措施

1、强漏失地层成槽

上部冲积卵石混合土层具强渗透性，是主要的渗漏通道，抓斗施工时泥浆会大量漏失，严重时会发生槽孔坍塌事故，危及人员、设备安全，延误工期。为此采取系列措施保证抓斗成功抓槽：

①预灌浓浆槽孔造孔前，根据需要在强漏失地层布设灌浆孔，灌注水泥粘土浆或水泥粘土砂浆，以封闭强漏失地层的渗漏通道。

②根据冲击钻机施工主孔情况，判断强漏失地层的具置，当HS843HD钢丝绳抓斗抓取此段地层时，注入大量浓浆做到防患未然，避免塌孔、漏浆事故发生。

③无论抓斗抓取哪种地层，在开抓之前，先向槽孔内注入优质正电胶泥浆，使其逐渐向两则地层侵染、渗透，尽量扩展桥塞区及侵染区，从而形成“外泥皮+桥塞区+侵染区”稳固体系（图2）。

④抓斗抓取时发生漏浆，迅速组织人力、设备向槽内投入粘土、碎石土、锯末、水泥等堵漏材料，并及时向槽内补冲浓浆（或高水速凝材料堵漏），以避免塌槽事故的发生，同时停止抓斗抓取。待堵漏成功后，利用冲击钻机钻凿挤密孔壁达10m深度左右后在抓斗抓取。

图2

在强漏失地层，针对不同情况采取不同的处理方案，并在冲击钻机的合理配合之下，HS843钢丝绳抓斗抓槽最大抓取深度为PD99#槽孔，最大深度达118m深，刷新世界记录。

2、大块径孤石钻进

大块径孤石岩性坚硬，抓斗抓取过程中工效极低，孤石形状不规则，抓取困难，影响施工进度和工期，针对大孤石在抓斗施工中采取一系列的应对措施：

① 钻孔预爆槽段施工前，根据需要在漂卵石和孤石密集带布设钻孔，在漂卵石和孤石部位下设爆破筒进行爆破。有效提高抓斗抓取孤石的功效。

② 槽内钻孔爆破 在抓斗抓取过程中遇大块径孤石时，可采用全液压工程钻机跟管钻进，在槽内下置定位器进行钻孔，钻到规定深度后，提出钻具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管，引爆。爆破后漂卵石、孤石被破碎，从而制服拦路虎，加快抓斗抓取进度。槽内钻孔爆破工艺流程见图3-8。

③ 槽内聚能爆破 聚能爆破：在大孤石表面下置聚能爆破筒进行爆破，爆破筒聚能穴锥角为55～60°，装药量控制在3～6kg，最大为8kg。在二期槽孔内则采用减震爆破筒，即在爆破筒外面加设一个屏蔽筒，以减轻冲击波对已浇筑墙体的作用。爆破后孤石被破碎，进而加快抓取速度。

④ 重凿（锤）冲砸 在HS843HD大型抓斗抓取过程中如遇大孤石，影响成槽工效时，可用抓斗提升10吨以上重凿，且与自身配有快速起落的吊钩，使得重凿自由下落的冲程大于10m左右，与漂石、孤石、基岩等坚硬物体的碰撞过程中产生巨大的冲量，使孤石破碎后，再进行抓取。重凿（锤）对大孤石等坚硬物体的处理工艺流程图见图3。

图3 重凿（锤）法处理漂块石工艺流程图

结语

旁多水利枢纽大坝基础处理工程混凝土防渗墙施工是目前国内外唯一一道超过一百五十八米深成功施工的混凝土防渗墙，如此深度的防渗墙在国内外史无前例，施工技术难度更是国内外之最，施工中创造了多项国内外记录： 1.00m厚度的墙体最深造孔158.00m；接头管下设起拔最大深度157.5m。

旁多水利枢纽大坝基础处理工程混凝土防渗墙施工深槽的成功造孔与浇筑，为以后超深防渗墙的施工和定额的编制提供了可靠的依据，也为以后深厚覆盖层强漏失地层造孔、大块径孤石抓取打下了坚实的基础。从工程施工情况看,选用HS843HD大型抓斗抓取深槽，技术施工速度快, 地下防渗墙体连续稳定, 施工质量可靠, 本工程实践证明“两钻一抓”、“三钻两抓”的施工技术的应用以及采用HS843HD机械抓斗抓取0m～90m深厚覆盖层是成功的, 可供类似土层性质和工期紧的大坝基础处理防渗工程中应用。