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中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
四川夹江县毛滩水电站工程位于青衣江干流夹江县顺河乡境内，是千佛岩下游青衣江汇口河段水电规划推荐的三级规划方案中的第一级电站。干流夹江县境內河段梯级开发的第2个梯级。工程区上游为千佛岩电站，下游尾水渠出口为牛头堰取水口。本工程开发的主要任务为发电、防洪、灌溉，兼顾城市景观用水，远期长征渠修建后，服从长征渠灌溉用水，余水发电。电站为混合式开发，水库正常蓄水位406.00m，电站装机容量（102+3）MW，水库总库容3000万m3，多年平均发电量（48853+1924）万kW·h。
工程枢纽的主要建筑物为：左右岸防洪堤(左6.88km、右6.52km)、左右岸接头坝、泄洪冲沙闸（23孔）、电站厂房（4台立式水轮发电机机组）及长尾水渠（6.18km），左右岸有公路对外连接，交通较方便。计入施工准备期后的第一台机组发电工期31个月，总工期38个月。
2.工程地质
坝区被第四系松散堆积层广泛覆盖，据钻探及物探测试资料，查明覆盖层厚度88.26～104.46m。围堰地基均为卵砾石夹砂，表层为Q4al（Ⅱ），厚度20～25m，卵砾石粒径多为3～15cm，含量约占60～70%，层中含砂不均，局部夹0.2～2.49m砂夹砾石透镜体，表层2～5m段为人工筛选砂石，结构松散，具有架空结构。渗透系数K=1.0×10-1cm/s，属极强透水层；下部砂卵石层中密～密实，渗透系数K=3.9×10-2cm/s，属强透水层；下伏覆盖层为Q3al+pl卵砾石夹砂（Ⅰ层），厚度＞80m，卵石直径多为3～10cm，砂以细～粉粒为主，结构紧密，局部具泥、钙质微胶结，局部卵砾石呈微胶结～半胶结状，微胶结者手可捏散，半胶结状者具砾岩性状，密实，具一定强度，取心多数能呈圆柱状。
3．防渗墙概况及工程量
在厂房基坑开挖线以外的D1～D8控制点连线形成的封闭轴线上，施工80cm厚的混凝土防渗墙，防渗墙轴线长度1155.25m，钻孔深度36.6m～48.6m，成墙面积48962.15m2。 工程量及施工参数见表3-1。
表3-1 防渗墙工程量及施工参数
4．施工工期
4.1实施性施工总进度计划
计划2010年1月6日开始临建施工，2010年5月20日主体工程完工，实施性施工总进度计划。
4.2实际施工进度
防渗墙试验工程自2010年1月6日开始临建施工，1月29日防渗墙主体工程开工，于2010年5月8日完工。比合同工期提前12天。防渗墙在汛期前完工，为汛后厂房的按期开挖创造了条件。
5．技术研究
毛滩电站厂房小基坑围堰防渗墙施工地层中，上部松散架空，特别是导向槽以下6m的范围，经过砂石料开采，小石及砂含量极少，渗透系数达10-1cm/s～10-2cm/s，地层稳固性差。在该地层中钻孔存在漏浆塌孔，漏浆塌孔小则漏浆影响工效、重则影响整个施工平台的稳定，存在较大安全隐患，成孔难度大，局部下伏覆盖层卵砾石地层中存在微胶结～半胶结状，胶结岩地层中钻孔存在易卡钻等问题、而抓斗一般仅适用于抓取松散小颗粒地层，该胶结层的施工成孔技术，为制约工程按期顺利完成主要影响因素。
毛滩电站厂房小基坑围堰防渗墙工程量大、工期紧、要求施工强度高。在钻进上部松散架空地层时，研究采用何种成孔工艺技术、采用何种有效的固壁及堵漏措施，能否达到较顺利地成槽，是影响设备配置类型及数量的关键，也是影响工期的关键。在钻进地层中有一定的胶结强度的发育胶结岩地层时，研究主要施工设备（冲击钻机和抓斗的数量和配置比例）配置、槽孔及单孔的划分长度等，也是影响整个工程进度的制约因素。
研究探索出针对上部松散架空层的有效的固壁堵漏措施及成孔工艺技术和针对胶结层的钻孔成槽工艺，不仅可保证本工程进度和工期，也可为本电站后续防渗墙或其他类似工程防渗墙的施工提供经验。
5.1上部松散架空地层技术研究
上部松散架空地层技术试验研究于2010年2月1日开始，3月13日结束，历时41天。
5.1.1施工机械设备配置
SM400液压钻机1台、高速制浆机2台、3SNS注浆泵1台，冲击钻机12台，以及现场相应的配套设备。
5.1.2技术研究进度情况
技术研究进度情况见表5-1。
表5-1 技术研究进度情况
5.1.3技术研究实施情况
1、试验槽孔选择
试验选择的槽孔见表5-2。
表5-2 试验槽孔
2、填筑平台掺入水泥固结试验
针对填筑料中无粘土、级配不连续的特点，平台填筑时在加强碾压质量的基础上，为利于填筑平台的稳定性，在下游平台选取一段，在防渗墙轴线周围，分层撒少量水泥，拌匀后分层碾压，以提高平台填筑层的固结效果。
表5-3 掺水泥试验
处理范围 对应槽孔 处理深度 水泥用量（t）
0+780～0+900 XH-17～XH-37 施工平台填筑层约4m 85.7
处理工艺流程及方法说明：
2010年1月22日至2010年1月30日，我部对下游平台填筑时，在防渗墙轴线上宽度6m的范围，每50cm一层进行回填时，掺加少量水泥，水泥与回填砂石料的比例每方回填料掺30kg水泥，经推土机摊铺拌均匀后，然后用振动碾来回碾压6～8次。
试验处理范围为0+780～0+900，处理轴线长度120m，高程从394.6 m回填到398.6 m，高度为4 m，掺水泥粉末7层，水泥用量实际耗用85.7t。
经过处理过的平台填筑层，在经过防渗墙施工上部4m没有出现大塌孔漏浆现象，只有个别槽孔上部出现了少量漏浆和渗浆现象。此工艺证明了填筑平台掺入水泥固结起到了明显效果。
3 、导墙下钻孔预灌浓浆固结试验
针对导墙下部地层松散，孔隙大，架空的特点，选取部分槽孔，在平台建造完成后防渗墙开钻前，采用SM400全断面液压钻机，在防渗墙轴线两侧，距防渗墙轴线1m的位置，分别钻两排预灌孔，进行预灌浓浆处理。
投入全液压钻机1台，高速搅拌机2台，注浆泵1台。预灌浓浆在2010年2月5日开始，2月7日结束。钻孔数量为30个，钻孔进尺为225m。灌入水泥98.7t。
表5-4钻孔预灌浓浆试验
（1）预灌浓浆的工艺流程及方法
为了解决上部河床覆盖层的泥浆漏失问题，在防渗墙施工前，选取下游平台的XY-1～XY-3槽段进行预灌浓浆处理，试验论证该处理方法对减轻地层中泥浆漏失及塌孔的效果。
①灌浆孔布孔及工艺
预灌浓浆试验段范围：0+690（XH-1槽）～0+710（XH-3槽），轴线长20m。
预灌浓浆的布孔原则是沿防渗墙轴线，在所选槽段轴线两侧分别布置单排孔，且两排孔成梅花形布置。施工过程顺序按照分序施工。灌浆孔分为两序施工，即先预灌一序孔，再预灌二序孔的先后顺序进行施工。
②钻孔
钻孔方法主要采用全液压跟管钻机，全断面跟管钻进，孔径110mm。为保证预灌浓浆的效果，灌浆孔孔距为1.4m。预灌浆孔的深度按进入导墙下6m，即从平台上的钻孔深度为7.5m。
③下PVC花管
PVC管上每隔20cm在四个方向钻设直径2cm的小孔，将PVC管下至孔底，孔口PVC花管与孔壁间空隙用棉纱封堵。
④浆液配制及配比
制浆采用ZJ-400的高速搅拌机，水泥浆纯搅拌时间不少于30s。浆液采用纯水泥浆液，浆液水灰比为0.5:1。
⑤注浆
采用3SNS泵注浆，注浆压力按不超过0.2Mpa控制。结束标准为当单孔不再明显进浆或单孔灌浆超过2500kg时灌浆结束。
⑥封孔
用0.5:1水泥浆液封孔。
（2）处理效果
经过处理后，部分槽孔防渗墙钻孔施工过程中比较稳定，仍有部分槽孔有漏浆塌孔现象。
4 、导墙下浓浆自流渗透固结试验
针对导墙下部地层松散，孔隙大，架空的特点，选取部分槽孔，在混凝土导墙建造完成后防渗墙开钻前，拌制水泥浓浆，通过自流渗透进入导墙下部架空层，达到一定程度的固结作用。
表5-5水泥浆液自流渗透试验
（1）处理工艺流程及方法
SH-1～SH-6槽部位的导向槽浇筑完成后，在2月22日拌制1.0:1的水泥浆液，用混凝土运输车运送到槽孔边上，向导向槽内倒入水泥浆液，同时人工用铁锹搅动导向槽内水泥浆液避免沉淀影响渗入效果，并用钢钎插入导向槽底部的回填砂卵石层，以增加渗透通道便于浆液渗透进入导墙下部架空层范围。
當每10分钟，水泥浆液面下降速度小于2cm时，即处理结束。
（2）处理效果
经过处理过的SH-1～SH-6槽段，经过防渗墙施工检验，导墙下浓浆自然渗透起到了固结导墙下部地层松散架空层的作用，在施工过程中，上部没有出现大塌孔大漏浆的现象。
5、 二期槽上部6m浇筑混凝土
针对上部松散架空，在一期槽施工期间，当发送塌孔时，为避免塌孔范围扩大至二期槽孔，影响整个平台的稳定，故在一期槽施工开始的时候，对相邻的二期槽造孔至导向槽以下6m后，再回填混凝土，凝固后形成支撑，再施工一期槽。选取2个槽进行试验。
表5-6 钻孔预灌浓浆试验
（1）处理工艺流程及方法
2010年2月1日在施工右纵槽孔，对上部卵砾石层松散架空，漏浆现象频繁，造成施工的一期槽孔从孔口往下6-8米位置，出现严重漏浆塌孔严重现象。我部采取用抓斗对二期槽孔YZ-26、YZ-28槽孔的3#孔抓取3米宽度，深度6m多，并浇筑C10混凝土振捣密实、待混凝土终凝后支撑一期槽孔的措施。
（2）处理效果
经过处理的槽孔在后期的施工中，即便是一期槽孔出现严重漏浆塌孔现象，个别槽段出现钻机平台和施工平台的坍塌，但是二期槽孔起到了支撑的作用，没有连带出现二期槽部位的孔口坍塌。即施工的一期槽孔避免了平台整体塌陷的问题，经过堵漏和回填混凝土等措施，然后继续施工一期槽孔，在工期保证上起到了至关重要的作用。
6、一期槽上部6m平打挤密试验
一期槽一般采用主孔钻机，副孔抓取的方法，主孔钻进时，地层在钻头的冲击作用下，对周围松散层有一个挤密作用，在钻进主孔时漏浆塌孔相对较少，但抓斗抓取副孔对松散地层无挤密作用，易导致漏浆塌孔。
为避免抓斗抓取副孔上部6m松散层时漏浆塌孔，利用冲击钻机，在钻孔时对上部6m极易漏浆塌孔的地层进行冲击挤密。主孔和副孔均钻至6m后，再往下钻进主孔。施工初期选取1个槽进行试验。
表5-7 上部平打法试验
（1）处理工艺流程及方法
机组采用两台钻机上部6米平打一期槽孔的施工工艺，加粘土和膨润土泥浆50cm进尺为一层，先施工主孔，然后按80cm为一钻，把整个槽段全部施工50cm的进尺，然后第二层用同样的施工方法，一直把整个槽段统一挤密钻进至6米。
（2）处理效果
以上试验通过后期的防渗墙造孔施工，在上部6米经钻头的冲击作用下，对周围松散层有一个挤密作用，经过平打法挤密后，该槽在后续钻进时，上部6m范围漏浆塌孔相对较少，效果较好。
但该处理方法钻孔工效低，平打法主孔副孔工效均降低较大。
7、固壁泥浆试验研究
（1）粘土及膨润土泥浆的配比及外加剂试验
经过对当地粘土进行分析试验，当地粘土粘粒含量在30%左右，拌制出的泥浆粘度较好，泥浆密度控制在1.2g/cm3左右，但含砂量偏高，含沙量一般在5%-8%左右。拌制配比见表5-8。
表5-8 粘土泥浆配合比(kg/m3)
粘土泥浆：用2m3搅拌机进行搅拌,先向搅拌机内注入水，水面高出浆叶的顶端，开动搅拌机，待加水量满足要求后，向机内投放粘土，之后加入CMC增粘剂，并同时加入碳酸钠,20-30分钟搅拌。
膨润土泥浆采用湖南澧县生产的钙基二级膨润土，拌制配比见表5-9。
表5-9 膨润土泥浆配合比(1m3浆液)
（2）不同泥浆的使用范围
根据两种泥浆的性能，在钻孔阶段采用密度较高的粘土泥浆为主（以增加钻孔时泥浆的悬浮力及固壁效果）膨润土泥浆为辅，清孔时则采用膨润土泥浆为主，以降低清孔阶段的含沙量，保证清孔质量。
8、漏浆堵漏处理措施试验
漏浆发生时，需要采取有效的堵漏处理措施，避免漏浆越来越大导致塌孔。根据漏浆漏浆的大小，发生的部位，选取了填粘土、锯末、水泥、生石灰等，进行堵漏效果试验。
表5-10 漏浆堵漏试验
（1）各种堵漏材料的适应范围、堵漏方法详细说明
①粘土：适合于孔底漏浆，漏浆时迅速提出钻头，将粘土用装载机倒入孔底，同时及时向孔内补充泥浆，待不再漏浆后，再继续钻进，钻机原漏浆层时，可适当采取加卵石挤密的措施。
②锯末：适合于孔口漏浆，当漏浆时，将锯末撒入孔内浆液上，补充泥浆，使泥浆面面高度与漏浆位置的高度基本一致（泥浆位置高出漏浆位置的顶面按30-50cm控制），通过泥浆的渗漏，浆面上的锯末随之漏失进入地层，逐渐堵住漏浆通道。
③水泥等材料：孔底漏浆量较大时，加入水泥袋装等材料后，钻头冲击搅拌孔底水泥，使水泥进行底部渗漏通道，同时及时补充泥浆避免塌孔，孔底水泥经过12小时后，再继续钻进。
（2）试验处理过程
2010年2月7日，上午6时，YZ-23出现大量漏浆现象，漏浆伴随着孔底垮塌现象，浆面突然下降5米，塌孔前孔深1#18米，3#24米，5#32米，值班工程师测量塌孔后孔深，1#16米，3#16.5米，5#18米。机组人员迅速往槽孔内回填粘土25 m3，同时加入锯末25Kg，水泥200Kg、生石灰300Kg，鹏润土泥浆10 m3。待浆面保持平稳后，用钻头上下冲击搅拌。
2010年2月6日，YZ-39-1施工到30米位置，出现大量漏浆现象，浆面急速下降6米，值班工程师测漏浆后孔深没有出现踏孔现象，机组人员迅速往槽孔中回填粘土9 m3，同时加入锯末15Kg，水泥100Kg、生石灰150Kg，鹏润土泥浆4m3。待浆面保持平稳后，用钻头上下冲击搅拌。
（3）堵漏处理效果
以上槽孔通过及时堵漏，短时间内没有出现大量漏浆塌孔现象，经过后期的施工证明槽孔还是有少量渗浆和漏浆现象，个别槽空再次出现大量漏浆和大塌孔现象。
9、塌孔处理措施试验
根据发生塌孔的规模的大小，选用以下几种处理措施：（1）回填粘土，回填粘土时，一般掺30-50%的卵石（直径2-10cm），用于塌孔范围小，或开孔后深度不大时即塌孔的情况；（2）回填混凝土时，一般回填不超过C15的低强度混凝土，待混凝土终凝具有一定强度后，再开孔重新钻进，该方法用于塌孔范围较大，或对整个平台的稳定造成了较大的威胁时。
表5-11 塌孔处理试验
（1）试验处理过程
2010年3月13日由于SH-41上部卵砾石层松散，漏浆现象频繁，造成地层很不稳定等非正常成槽施工条件,于上午8：10造成突然发生严重的漏浆塌孔，浆面下降11m，槽孔内塌孔严重。我部马上汇报业主监理，并及时回填粘土夹锯末C15混凝土处理，在次日凌晨00点30分时将漏洞堵住，
由于槽段上部卵砾石层松散，漏浆现象频繁，造成地层很不稳定等非正常成槽施工条件，于 2010年2月20日晚23：15分在SH-43#槽三个主孔施工至终孔，抓斗在抓取副孔时，突然发生严重的漏浆塌孔，浆面下降7m，槽孔内塌孔严重，倒渣平台垮塌一个长3.4米，宽2.2米，深7米的洞，塌孔后测得孔深为7米，我部马上汇报业主监理，并及时回填粘土夹锯末和钢筋网片C15混凝土处理，在凌晨5点30分将漏洞堵住。
（2）处理效果
以上槽孔经过处理待混凝土凝固后，然后钻机施工，在后期的施工中起到了支撐和保护上部槽孔地层，起到了关键作用，效果比较明显。
5.2胶结岩地层技术研究
胶结岩地层技术试验研究于2010年2月1日开始，3月24日结束，历时52天。
5.2.1施工机械设备配置
冲击钻机8台，钢丝绳抓斗1台，液压抓斗1台。以及现场相应的配套设备。
5.2.2技术研究进度情况
技术研究进度情况见表5-12。
表5-12 技术研究进度情况
5.2.3技术研究实施情况
1、 试验槽孔选择
试验选择的槽孔见表5-13。
表5-13试验槽孔
2、 冲击钻机钻头适应性试验
针对胶结岩强度较高，易卡钻的情况，选择了短实心钻头和空心钻头进行对照试验，试验结果见表5-14。
表5-14钻头适应性试验
由于胶结岩强度较高，冲击钻机钻进胶结层工效均较低， 需要加焊耐磨钢块，并将钻头适当加重以增加冲击破碎力，相比较而言，用空心钻头钻进的工效比实心钻的工效要稍微高一些。
另外在胶结岩地层中，存在上部卵时掉落后卡钻的现象。进入胶结层后，钻头直径不能超过开孔钻头直径，以避免卡钻。
3、 抓斗类型及斗齿改进试验
前期投入1台钢丝绳抓斗，1台液压抓斗进行副孔的抓取试验，两种抓斗都抓不动中等强度的胶结层。
对于微胶结层，钢丝绳抓斗的效率要高于液压抓斗（对照试验情况见表5-15）。液压抓斗抓不动或者抓斗的斗齿很快就折断，效率极低，经分析发现液压抓斗的斗齿为插销活动式的，且尺寸比较单薄，后尝试把液压抓斗的斗齿改为固定焊接式，且加厚了斗齿的肋厚，改进后液压抓斗基本能抓动微胶结层（其效率为钢丝绳抓斗的80%左右）。
表5-15 抓斗抓副孔试验
图5-3 液压抓斗改装的固定斗齿及其折断情况
4、 不同宽度副孔的胶结层劈孔
选择1.5m和2.0m宽度的副孔，试验副孔部位胶结岩的钻进工效见表5-16。
表5-16 冲击钻劈不同宽度副孔的工效
冲击钻机劈副孔部位胶结层时,胶结层较为紧密,在副孔的正孔位劈孔效果相当主孔钻进,剩余的小墙位置需要采用劈副孔的方法再次劈孔。因此2m的副孔工效高于1.5m的副孔。
6.研究结论及建议
6.1上部松散架空地层技术研究结论及建议
（1）在试验研究中，针对平台填筑层及上部原始地层松散层的预固结处理措施，如平台填筑时掺加水泥固结、平台下渗透水泥浆液固结、钻孔预灌浓浆固结、二期槽上部6m采用钻孔后回填置换混凝土等措施的采用，在一定程度上减轻了上部松散层漏浆塌孔的机率和程度，并对上部稳定，特别是对平台稳定有较大的效果，可保证在中下部出现漏浆时，施工平台不会出现塌陷，保证平台的安全。
（2）在试验研究中，针对施工过程中采取的上部6m平打法施工方法、漏浆的处理措施、塌孔的处理措施均比较有效。
上述针对松散架空层的试验措施，保证了施工平台的稳定，避免了更大范围的漏浆和塌孔，虽然处理措施耗用了较大的成本，但为松散架空层的顺利成槽提供了成功的经验，建议在毛滩电站厂房小基坑围堰防渗墙的施工中进行全面推广，以利于全面按期完成该项工程的施工任务。
（3）鉴于上部松散架空层的处理难度大，钻进过程中需要反复冲击挤密，塌孔漏浆需要进行回填黏土混凝土等进行处理，存在较多的重复钻进量，导致施工工效低（经初步测算冲击钻机在该地层的主孔平均工效只约2.6m/台日，为预计工效的65%。抓斗平均工效约1100m2/台月，为投标及实施性施组计划工效的55%）。
如完全按投标及实施性施工组织设计中的施工方案（造孔方案为：冲击钻机钻进主孔、抓斗抓取全部副孔。施工顺序分为：先施工上游和右纵平台，再施工下游和左纵平台），无法保证工期要求。因此建议增加设备（抓斗：工效仅为计划工效的55%，需要增加抓斗的数量。冲击钻机：钻进主孔的工效约为计划的65%，需要增加钻机的数量；另一方面由于抓斗在泥浆漏浆段无法抓取，这部分副孔段需要由冲击钻机来施工，也需要增加冲击钻机），采取全线同时施工的措施，为5月20日完工提供保证。
6.2胶结岩技术研究结论及建议
（1）强胶结层或中等胶结层由于强度高，不适合抓斗施工；抓斗抓取微胶结层时，液压抓斗的斗齿需要改装为固定式焊接在斗体上；由于胶结岩强度较高，冲击钻机钻进胶结层工效均较低， 需要加焊耐磨钢块，并将钻头适当加重以增加冲击破碎力，相比较而言，用空心钻头钻进的工效比实心钻的工效要稍微高一些。冲击钻机劈打副孔时，需要在副孔中心位置先打一个孔后，再劈打小墙，由于宽度1.5m及2.0m的副孔，冲击钻机劈孔时均需在副孔位置先钻出一个导孔，故2.0m的副孔工效相对要高。
由于本工程地层中胶结层与卵砾石层互层，在钻孔前胶结层具体发育深度位置不明确，只有在发现钻进困难或取出较完整胶结物时才能判定胶结层的位置，实际钻进中遇胶结层时，在冲击钻机和抓斗之间频繁调换设备，虽然耗用了较多时间对工效有较大的影响，但仍为解决互层的胶结层钻进的有效措施。
（2）冲击钻机钻进胶结层时，空心钻头较为有效，在每台钻机已有一个实心钻头的情况下，建议每台钻机加配一个空心钻头，并配备足够数量的耐磨钢块。
（3）建议对液压抓斗的斗体进行改造，加焊固定式斗齿，并储备足够数量的备用斗齿。
（4）冲击钻机钻进主孔的胶结层工效仅为2.7m/台日（为计划的67.5%），抓斗抓取微胶结层的工效极低（约20m/台日，即480 m2/台月，为投标及实施性施组计划的24%），其工效均无法达到投标及实施性施组计划的工效，因此，建议增加冲击钻机和抓斗等施工设备数量，以满足目标工期的进度要求。
1.工程概况
四川夹江县毛滩水电站工程位于青衣江干流夹江县顺河乡境内，是千佛岩下游青衣江汇口河段水电规划推荐的三级规划方案中的第一级电站。干流夹江县境內河段梯级开发的第2个梯级。工程区上游为千佛岩电站，下游尾水渠出口为牛头堰取水口。本工程开发的主要任务为发电、防洪、灌溉，兼顾城市景观用水，远期长征渠修建后，服从长征渠灌溉用水，余水发电。电站为混合式开发，水库正常蓄水位406.00m，电站装机容量（102+3）MW，水库总库容3000万m3，多年平均发电量（48853+1924）万kW·h。
工程枢纽的主要建筑物为：左右岸防洪堤(左6.88km、右6.52km)、左右岸接头坝、泄洪冲沙闸（23孔）、电站厂房（4台立式水轮发电机机组）及长尾水渠（6.18km），左右岸有公路对外连接，交通较方便。计入施工准备期后的第一台机组发电工期31个月，总工期38个月。
2.工程地质
坝区被第四系松散堆积层广泛覆盖，据钻探及物探测试资料，查明覆盖层厚度88.26～104.46m。围堰地基均为卵砾石夹砂，表层为Q4al（Ⅱ），厚度20～25m，卵砾石粒径多为3～15cm，含量约占60～70%，层中含砂不均，局部夹0.2～2.49m砂夹砾石透镜体，表层2～5m段为人工筛选砂石，结构松散，具有架空结构。渗透系数K=1.0×10-1cm/s，属极强透水层；下部砂卵石层中密～密实，渗透系数K=3.9×10-2cm/s，属强透水层；下伏覆盖层为Q3al+pl卵砾石夹砂（Ⅰ层），厚度＞80m，卵石直径多为3～10cm，砂以细～粉粒为主，结构紧密，局部具泥、钙质微胶结，局部卵砾石呈微胶结～半胶结状，微胶结者手可捏散，半胶结状者具砾岩性状，密实，具一定强度，取心多数能呈圆柱状。
3．防渗墙概况及工程量
在厂房基坑开挖线以外的D1～D8控制点连线形成的封闭轴线上，施工80cm厚的混凝土防渗墙，防渗墙轴线长度1155.25m，钻孔深度36.6m～48.6m，成墙面积48962.15m2。 工程量及施工参数见表3-1。
表3-1 防渗墙工程量及施工参数
4．施工工期
4.1实施性施工总进度计划
计划2010年1月6日开始临建施工，2010年5月20日主体工程完工，实施性施工总进度计划。
4.2实际施工进度
防渗墙试验工程自2010年1月6日开始临建施工，1月29日防渗墙主体工程开工，于2010年5月8日完工。比合同工期提前12天。防渗墙在汛期前完工，为汛后厂房的按期开挖创造了条件。
5．技术研究
毛滩电站厂房小基坑围堰防渗墙施工地层中，上部松散架空，特别是导向槽以下6m的范围，经过砂石料开采，小石及砂含量极少，渗透系数达10-1cm/s～10-2cm/s，地层稳固性差。在该地层中钻孔存在漏浆塌孔，漏浆塌孔小则漏浆影响工效、重则影响整个施工平台的稳定，存在较大安全隐患，成孔难度大，局部下伏覆盖层卵砾石地层中存在微胶结～半胶结状，胶结岩地层中钻孔存在易卡钻等问题、而抓斗一般仅适用于抓取松散小颗粒地层，该胶结层的施工成孔技术，为制约工程按期顺利完成主要影响因素。
毛滩电站厂房小基坑围堰防渗墙工程量大、工期紧、要求施工强度高。在钻进上部松散架空地层时，研究采用何种成孔工艺技术、采用何种有效的固壁及堵漏措施，能否达到较顺利地成槽，是影响设备配置类型及数量的关键，也是影响工期的关键。在钻进地层中有一定的胶结强度的发育胶结岩地层时，研究主要施工设备（冲击钻机和抓斗的数量和配置比例）配置、槽孔及单孔的划分长度等，也是影响整个工程进度的制约因素。
研究探索出针对上部松散架空层的有效的固壁堵漏措施及成孔工艺技术和针对胶结层的钻孔成槽工艺，不仅可保证本工程进度和工期，也可为本电站后续防渗墙或其他类似工程防渗墙的施工提供经验。
5.1上部松散架空地层技术研究
上部松散架空地层技术试验研究于2010年2月1日开始，3月13日结束，历时41天。
5.1.1施工机械设备配置
SM400液压钻机1台、高速制浆机2台、3SNS注浆泵1台，冲击钻机12台，以及现场相应的配套设备。
5.1.2技术研究进度情况
技术研究进度情况见表5-1。
表5-1 技术研究进度情况
5.1.3技术研究实施情况
1、试验槽孔选择
试验选择的槽孔见表5-2。
表5-2 试验槽孔
2、填筑平台掺入水泥固结试验
针对填筑料中无粘土、级配不连续的特点，平台填筑时在加强碾压质量的基础上，为利于填筑平台的稳定性，在下游平台选取一段，在防渗墙轴线周围，分层撒少量水泥，拌匀后分层碾压，以提高平台填筑层的固结效果。
表5-3 掺水泥试验
处理范围 对应槽孔 处理深度 水泥用量（t）
0+780～0+900 XH-17～XH-37 施工平台填筑层约4m 85.7
处理工艺流程及方法说明：
2010年1月22日至2010年1月30日，我部对下游平台填筑时，在防渗墙轴线上宽度6m的范围，每50cm一层进行回填时，掺加少量水泥，水泥与回填砂石料的比例每方回填料掺30kg水泥，经推土机摊铺拌均匀后，然后用振动碾来回碾压6～8次。
试验处理范围为0+780～0+900，处理轴线长度120m，高程从394.6 m回填到398.6 m，高度为4 m，掺水泥粉末7层，水泥用量实际耗用85.7t。
经过处理过的平台填筑层，在经过防渗墙施工上部4m没有出现大塌孔漏浆现象，只有个别槽孔上部出现了少量漏浆和渗浆现象。此工艺证明了填筑平台掺入水泥固结起到了明显效果。
3 、导墙下钻孔预灌浓浆固结试验
针对导墙下部地层松散，孔隙大，架空的特点，选取部分槽孔，在平台建造完成后防渗墙开钻前，采用SM400全断面液压钻机，在防渗墙轴线两侧，距防渗墙轴线1m的位置，分别钻两排预灌孔，进行预灌浓浆处理。
投入全液压钻机1台，高速搅拌机2台，注浆泵1台。预灌浓浆在2010年2月5日开始，2月7日结束。钻孔数量为30个，钻孔进尺为225m。灌入水泥98.7t。
表5-4钻孔预灌浓浆试验
（1）预灌浓浆的工艺流程及方法
为了解决上部河床覆盖层的泥浆漏失问题，在防渗墙施工前，选取下游平台的XY-1～XY-3槽段进行预灌浓浆处理，试验论证该处理方法对减轻地层中泥浆漏失及塌孔的效果。
①灌浆孔布孔及工艺
预灌浓浆试验段范围：0+690（XH-1槽）～0+710（XH-3槽），轴线长20m。
预灌浓浆的布孔原则是沿防渗墙轴线，在所选槽段轴线两侧分别布置单排孔，且两排孔成梅花形布置。施工过程顺序按照分序施工。灌浆孔分为两序施工，即先预灌一序孔，再预灌二序孔的先后顺序进行施工。
②钻孔
钻孔方法主要采用全液压跟管钻机，全断面跟管钻进，孔径110mm。为保证预灌浓浆的效果，灌浆孔孔距为1.4m。预灌浆孔的深度按进入导墙下6m，即从平台上的钻孔深度为7.5m。
③下PVC花管
PVC管上每隔20cm在四个方向钻设直径2cm的小孔，将PVC管下至孔底，孔口PVC花管与孔壁间空隙用棉纱封堵。
④浆液配制及配比
制浆采用ZJ-400的高速搅拌机，水泥浆纯搅拌时间不少于30s。浆液采用纯水泥浆液，浆液水灰比为0.5:1。
⑤注浆
采用3SNS泵注浆，注浆压力按不超过0.2Mpa控制。结束标准为当单孔不再明显进浆或单孔灌浆超过2500kg时灌浆结束。
⑥封孔
用0.5:1水泥浆液封孔。
（2）处理效果
经过处理后，部分槽孔防渗墙钻孔施工过程中比较稳定，仍有部分槽孔有漏浆塌孔现象。
4 、导墙下浓浆自流渗透固结试验
针对导墙下部地层松散，孔隙大，架空的特点，选取部分槽孔，在混凝土导墙建造完成后防渗墙开钻前，拌制水泥浓浆，通过自流渗透进入导墙下部架空层，达到一定程度的固结作用。
表5-5水泥浆液自流渗透试验
（1）处理工艺流程及方法
SH-1～SH-6槽部位的导向槽浇筑完成后，在2月22日拌制1.0:1的水泥浆液，用混凝土运输车运送到槽孔边上，向导向槽内倒入水泥浆液，同时人工用铁锹搅动导向槽内水泥浆液避免沉淀影响渗入效果，并用钢钎插入导向槽底部的回填砂卵石层，以增加渗透通道便于浆液渗透进入导墙下部架空层范围。
當每10分钟，水泥浆液面下降速度小于2cm时，即处理结束。
（2）处理效果
经过处理过的SH-1～SH-6槽段，经过防渗墙施工检验，导墙下浓浆自然渗透起到了固结导墙下部地层松散架空层的作用，在施工过程中，上部没有出现大塌孔大漏浆的现象。
5、 二期槽上部6m浇筑混凝土
针对上部松散架空，在一期槽施工期间，当发送塌孔时，为避免塌孔范围扩大至二期槽孔，影响整个平台的稳定，故在一期槽施工开始的时候，对相邻的二期槽造孔至导向槽以下6m后，再回填混凝土，凝固后形成支撑，再施工一期槽。选取2个槽进行试验。
表5-6 钻孔预灌浓浆试验
（1）处理工艺流程及方法
2010年2月1日在施工右纵槽孔，对上部卵砾石层松散架空，漏浆现象频繁，造成施工的一期槽孔从孔口往下6-8米位置，出现严重漏浆塌孔严重现象。我部采取用抓斗对二期槽孔YZ-26、YZ-28槽孔的3#孔抓取3米宽度，深度6m多，并浇筑C10混凝土振捣密实、待混凝土终凝后支撑一期槽孔的措施。
（2）处理效果
经过处理的槽孔在后期的施工中，即便是一期槽孔出现严重漏浆塌孔现象，个别槽段出现钻机平台和施工平台的坍塌，但是二期槽孔起到了支撑的作用，没有连带出现二期槽部位的孔口坍塌。即施工的一期槽孔避免了平台整体塌陷的问题，经过堵漏和回填混凝土等措施，然后继续施工一期槽孔，在工期保证上起到了至关重要的作用。
6、一期槽上部6m平打挤密试验
一期槽一般采用主孔钻机，副孔抓取的方法，主孔钻进时，地层在钻头的冲击作用下，对周围松散层有一个挤密作用，在钻进主孔时漏浆塌孔相对较少，但抓斗抓取副孔对松散地层无挤密作用，易导致漏浆塌孔。
为避免抓斗抓取副孔上部6m松散层时漏浆塌孔，利用冲击钻机，在钻孔时对上部6m极易漏浆塌孔的地层进行冲击挤密。主孔和副孔均钻至6m后，再往下钻进主孔。施工初期选取1个槽进行试验。
表5-7 上部平打法试验
（1）处理工艺流程及方法
机组采用两台钻机上部6米平打一期槽孔的施工工艺，加粘土和膨润土泥浆50cm进尺为一层，先施工主孔，然后按80cm为一钻，把整个槽段全部施工50cm的进尺，然后第二层用同样的施工方法，一直把整个槽段统一挤密钻进至6米。
（2）处理效果
以上试验通过后期的防渗墙造孔施工，在上部6米经钻头的冲击作用下，对周围松散层有一个挤密作用，经过平打法挤密后，该槽在后续钻进时，上部6m范围漏浆塌孔相对较少，效果较好。
但该处理方法钻孔工效低，平打法主孔副孔工效均降低较大。
7、固壁泥浆试验研究
（1）粘土及膨润土泥浆的配比及外加剂试验
经过对当地粘土进行分析试验，当地粘土粘粒含量在30%左右，拌制出的泥浆粘度较好，泥浆密度控制在1.2g/cm3左右，但含砂量偏高，含沙量一般在5%-8%左右。拌制配比见表5-8。
表5-8 粘土泥浆配合比(kg/m3)
粘土泥浆：用2m3搅拌机进行搅拌,先向搅拌机内注入水，水面高出浆叶的顶端，开动搅拌机，待加水量满足要求后，向机内投放粘土，之后加入CMC增粘剂，并同时加入碳酸钠,20-30分钟搅拌。
膨润土泥浆采用湖南澧县生产的钙基二级膨润土，拌制配比见表5-9。
表5-9 膨润土泥浆配合比(1m3浆液)
（2）不同泥浆的使用范围
根据两种泥浆的性能，在钻孔阶段采用密度较高的粘土泥浆为主（以增加钻孔时泥浆的悬浮力及固壁效果）膨润土泥浆为辅，清孔时则采用膨润土泥浆为主，以降低清孔阶段的含沙量，保证清孔质量。
8、漏浆堵漏处理措施试验
漏浆发生时，需要采取有效的堵漏处理措施，避免漏浆越来越大导致塌孔。根据漏浆漏浆的大小，发生的部位，选取了填粘土、锯末、水泥、生石灰等，进行堵漏效果试验。
表5-10 漏浆堵漏试验
（1）各种堵漏材料的适应范围、堵漏方法详细说明
①粘土：适合于孔底漏浆，漏浆时迅速提出钻头，将粘土用装载机倒入孔底，同时及时向孔内补充泥浆，待不再漏浆后，再继续钻进，钻机原漏浆层时，可适当采取加卵石挤密的措施。
②锯末：适合于孔口漏浆，当漏浆时，将锯末撒入孔内浆液上，补充泥浆，使泥浆面面高度与漏浆位置的高度基本一致（泥浆位置高出漏浆位置的顶面按30-50cm控制），通过泥浆的渗漏，浆面上的锯末随之漏失进入地层，逐渐堵住漏浆通道。
③水泥等材料：孔底漏浆量较大时，加入水泥袋装等材料后，钻头冲击搅拌孔底水泥，使水泥进行底部渗漏通道，同时及时补充泥浆避免塌孔，孔底水泥经过12小时后，再继续钻进。
（2）试验处理过程
2010年2月7日，上午6时，YZ-23出现大量漏浆现象，漏浆伴随着孔底垮塌现象，浆面突然下降5米，塌孔前孔深1#18米，3#24米，5#32米，值班工程师测量塌孔后孔深，1#16米，3#16.5米，5#18米。机组人员迅速往槽孔内回填粘土25 m3，同时加入锯末25Kg，水泥200Kg、生石灰300Kg，鹏润土泥浆10 m3。待浆面保持平稳后，用钻头上下冲击搅拌。
2010年2月6日，YZ-39-1施工到30米位置，出现大量漏浆现象，浆面急速下降6米，值班工程师测漏浆后孔深没有出现踏孔现象，机组人员迅速往槽孔中回填粘土9 m3，同时加入锯末15Kg，水泥100Kg、生石灰150Kg，鹏润土泥浆4m3。待浆面保持平稳后，用钻头上下冲击搅拌。
（3）堵漏处理效果
以上槽孔通过及时堵漏，短时间内没有出现大量漏浆塌孔现象，经过后期的施工证明槽孔还是有少量渗浆和漏浆现象，个别槽空再次出现大量漏浆和大塌孔现象。
9、塌孔处理措施试验
根据发生塌孔的规模的大小，选用以下几种处理措施：（1）回填粘土，回填粘土时，一般掺30-50%的卵石（直径2-10cm），用于塌孔范围小，或开孔后深度不大时即塌孔的情况；（2）回填混凝土时，一般回填不超过C15的低强度混凝土，待混凝土终凝具有一定强度后，再开孔重新钻进，该方法用于塌孔范围较大，或对整个平台的稳定造成了较大的威胁时。
表5-11 塌孔处理试验
（1）试验处理过程
2010年3月13日由于SH-41上部卵砾石层松散，漏浆现象频繁，造成地层很不稳定等非正常成槽施工条件,于上午8：10造成突然发生严重的漏浆塌孔，浆面下降11m，槽孔内塌孔严重。我部马上汇报业主监理，并及时回填粘土夹锯末C15混凝土处理，在次日凌晨00点30分时将漏洞堵住，
由于槽段上部卵砾石层松散，漏浆现象频繁，造成地层很不稳定等非正常成槽施工条件，于 2010年2月20日晚23：15分在SH-43#槽三个主孔施工至终孔，抓斗在抓取副孔时，突然发生严重的漏浆塌孔，浆面下降7m，槽孔内塌孔严重，倒渣平台垮塌一个长3.4米，宽2.2米，深7米的洞，塌孔后测得孔深为7米，我部马上汇报业主监理，并及时回填粘土夹锯末和钢筋网片C15混凝土处理，在凌晨5点30分将漏洞堵住。
（2）处理效果
以上槽孔经过处理待混凝土凝固后，然后钻机施工，在后期的施工中起到了支撐和保护上部槽孔地层，起到了关键作用，效果比较明显。
5.2胶结岩地层技术研究
胶结岩地层技术试验研究于2010年2月1日开始，3月24日结束，历时52天。
5.2.1施工机械设备配置
冲击钻机8台，钢丝绳抓斗1台，液压抓斗1台。以及现场相应的配套设备。
5.2.2技术研究进度情况
技术研究进度情况见表5-12。
表5-12 技术研究进度情况
5.2.3技术研究实施情况
1、 试验槽孔选择
试验选择的槽孔见表5-13。
表5-13试验槽孔
2、 冲击钻机钻头适应性试验
针对胶结岩强度较高，易卡钻的情况，选择了短实心钻头和空心钻头进行对照试验，试验结果见表5-14。
表5-14钻头适应性试验
由于胶结岩强度较高，冲击钻机钻进胶结层工效均较低， 需要加焊耐磨钢块，并将钻头适当加重以增加冲击破碎力，相比较而言，用空心钻头钻进的工效比实心钻的工效要稍微高一些。
另外在胶结岩地层中，存在上部卵时掉落后卡钻的现象。进入胶结层后，钻头直径不能超过开孔钻头直径，以避免卡钻。
3、 抓斗类型及斗齿改进试验
前期投入1台钢丝绳抓斗，1台液压抓斗进行副孔的抓取试验，两种抓斗都抓不动中等强度的胶结层。
对于微胶结层，钢丝绳抓斗的效率要高于液压抓斗（对照试验情况见表5-15）。液压抓斗抓不动或者抓斗的斗齿很快就折断，效率极低，经分析发现液压抓斗的斗齿为插销活动式的，且尺寸比较单薄，后尝试把液压抓斗的斗齿改为固定焊接式，且加厚了斗齿的肋厚，改进后液压抓斗基本能抓动微胶结层（其效率为钢丝绳抓斗的80%左右）。
表5-15 抓斗抓副孔试验
图5-3 液压抓斗改装的固定斗齿及其折断情况
4、 不同宽度副孔的胶结层劈孔
选择1.5m和2.0m宽度的副孔，试验副孔部位胶结岩的钻进工效见表5-16。
表5-16 冲击钻劈不同宽度副孔的工效
冲击钻机劈副孔部位胶结层时,胶结层较为紧密,在副孔的正孔位劈孔效果相当主孔钻进,剩余的小墙位置需要采用劈副孔的方法再次劈孔。因此2m的副孔工效高于1.5m的副孔。
6.研究结论及建议
6.1上部松散架空地层技术研究结论及建议
（1）在试验研究中，针对平台填筑层及上部原始地层松散层的预固结处理措施，如平台填筑时掺加水泥固结、平台下渗透水泥浆液固结、钻孔预灌浓浆固结、二期槽上部6m采用钻孔后回填置换混凝土等措施的采用，在一定程度上减轻了上部松散层漏浆塌孔的机率和程度，并对上部稳定，特别是对平台稳定有较大的效果，可保证在中下部出现漏浆时，施工平台不会出现塌陷，保证平台的安全。
（2）在试验研究中，针对施工过程中采取的上部6m平打法施工方法、漏浆的处理措施、塌孔的处理措施均比较有效。
上述针对松散架空层的试验措施，保证了施工平台的稳定，避免了更大范围的漏浆和塌孔，虽然处理措施耗用了较大的成本，但为松散架空层的顺利成槽提供了成功的经验，建议在毛滩电站厂房小基坑围堰防渗墙的施工中进行全面推广，以利于全面按期完成该项工程的施工任务。
（3）鉴于上部松散架空层的处理难度大，钻进过程中需要反复冲击挤密，塌孔漏浆需要进行回填黏土混凝土等进行处理，存在较多的重复钻进量，导致施工工效低（经初步测算冲击钻机在该地层的主孔平均工效只约2.6m/台日，为预计工效的65%。抓斗平均工效约1100m2/台月，为投标及实施性施组计划工效的55%）。
如完全按投标及实施性施工组织设计中的施工方案（造孔方案为：冲击钻机钻进主孔、抓斗抓取全部副孔。施工顺序分为：先施工上游和右纵平台，再施工下游和左纵平台），无法保证工期要求。因此建议增加设备（抓斗：工效仅为计划工效的55%，需要增加抓斗的数量。冲击钻机：钻进主孔的工效约为计划的65%，需要增加钻机的数量；另一方面由于抓斗在泥浆漏浆段无法抓取，这部分副孔段需要由冲击钻机来施工，也需要增加冲击钻机），采取全线同时施工的措施，为5月20日完工提供保证。
6.2胶结岩技术研究结论及建议
（1）强胶结层或中等胶结层由于强度高，不适合抓斗施工；抓斗抓取微胶结层时，液压抓斗的斗齿需要改装为固定式焊接在斗体上；由于胶结岩强度较高，冲击钻机钻进胶结层工效均较低， 需要加焊耐磨钢块，并将钻头适当加重以增加冲击破碎力，相比较而言，用空心钻头钻进的工效比实心钻的工效要稍微高一些。冲击钻机劈打副孔时，需要在副孔中心位置先打一个孔后，再劈打小墙，由于宽度1.5m及2.0m的副孔，冲击钻机劈孔时均需在副孔位置先钻出一个导孔，故2.0m的副孔工效相对要高。
由于本工程地层中胶结层与卵砾石层互层，在钻孔前胶结层具体发育深度位置不明确，只有在发现钻进困难或取出较完整胶结物时才能判定胶结层的位置，实际钻进中遇胶结层时，在冲击钻机和抓斗之间频繁调换设备，虽然耗用了较多时间对工效有较大的影响，但仍为解决互层的胶结层钻进的有效措施。
（2）冲击钻机钻进胶结层时，空心钻头较为有效，在每台钻机已有一个实心钻头的情况下，建议每台钻机加配一个空心钻头，并配备足够数量的耐磨钢块。
（3）建议对液压抓斗的斗体进行改造，加焊固定式斗齿，并储备足够数量的备用斗齿。
（4）冲击钻机钻进主孔的胶结层工效仅为2.7m/台日（为计划的67.5%），抓斗抓取微胶结层的工效极低（约20m/台日，即480 m2/台月，为投标及实施性施组计划的24%），其工效均无法达到投标及实施性施组计划的工效，因此，建议增加冲击钻机和抓斗等施工设备数量，以满足目标工期的进度要求。