10.3　造孔成槽

10.3.1　造孔成槽施工方案

该工程墙深量大，强漏失地层、大孤石地层造孔成槽困难，高原缺氧地区施工工效低，设备需求量大，按照第3章介绍的成槽施工方案优化组合综合比选方法，采用钻机与液压抓斗、钢丝绳抓斗相互配合的造孔成槽施工方案，充分发挥各种设备的优势，有效提升施工效率[21]。

10.3.2　造孔成槽施工工艺研究改进

基于工程特点和设备组合，该工程造孔成槽施工工艺以“钻抓法”施工工法技术为主，在100m以上深度防渗墙工程中开展适应性研究的同时，进行了优化。

对于覆盖层地层中大漂石地层较少、深度较小的槽孔，尽可能采用“两钻一抓法”“两钻三抓法”“上抓下钻法”施工，最大限度地发挥抓斗的作用，工效最高。

对于大漂石地层范围大的槽孔，用钻劈法穿透30m左右漂、孤石层后，再采用钻抓法施工下部地层。

在“钻抓法”的基础上，在抓斗抓取副孔施工中，研发了“回填抓取法”“加打主孔法”等配套施工工法。

（1）“回填抓取法”。根据工作方式不同，抓斗分为液压抓斗和钢丝绳抓斗（又称为机械抓斗）。无论是液压抓斗还是机械抓斗，决定其工效的因素主要有：①斗体自重；②斗体闭合力；③地层性状。对于机械抓斗而言，其切削地层（土体）能力主要体现在斗体自重，自重越大，其切削地层能力越强，工效越高；对于液压抓斗而言，其切削地层能力主要体现在斗体闭合力，这个闭合力由液压系统提供。这就得出一个基本研究方向：在斗体自重及斗体闭合力不变的情况下，决定抓斗工效的因素取决于地层性状。地层松软，少有或没有漂、孤石等，抓斗工效则高，相反则低。

在以往众多砂卵石地层施工防渗墙工程实例中，均是冲击钻造完主孔后直接用抓斗抓取副孔。在抓斗抓取副孔过程中，副孔中的漂卵石掉入已造好的主孔中，当掉入主孔中的漂卵石与副孔深度相同时，抓取难度极大，往往是再由冲击钻机打回填，达到一定深度后，再由抓斗施工。如此反复，抓斗工效极低，甚至无法继续施工。在泸定坝基防渗墙、向家坝一期围堰防渗墙等大型工程施工中都遇到了此类问题。

由此可见，改变主孔地层性状是提高抓斗工效的有效途径。为此，在研究中，将已造好的主孔回填壤土或钻屑，使主孔中不存在抓斗难以抓取的漂卵石，形成了“回填抓取法”施工工法技术。这样，通过改变主孔中地层的颗粒组成和地层性状，大大提高了抓斗切削土体能力，使抓斗工效显著提高。经试验对比，主孔回填与不回填钻屑工效相差1.5～2.0倍。

将抓斗向侧下方的切削力设为E1，抓斗因遇土体阻力而上浮的力设为E2。当主孔中回填钻屑后，同样质量和闭合力的斗体由于钻屑松软，使得其切削力E1显著增加，上浮力E2明显减小[图10.2（a）]，此时，斗体向侧下方切削力远大于上浮力，即E1≫E2；当因抓取副孔而使主孔中填满漂卵石时，斗体向侧下方切削力E1显著减小，而上浮力E2增加[图10.2（b）]，此时，斗体向侧下方切削力与上浮力近似，即E1≥E2。由此可见，通过主孔中回填钻屑并改变地层颗粒组成和性状，可显著提高斗体切削土体能力和抓斗工效。

（2）“加打主孔法”。当地层孤、漂（块）石较多时，抓斗抓取副孔工效较低，采用钻机在副孔中部加打一主孔，穿过含孤、漂（块）石地层，进行地层预破碎后，然后再由液压（钢丝绳）抓斗抓取副孔覆盖层至基岩表面，最后由钻机施工副孔基岩部分，此工法对于大比例孤、漂（块）石地层深防渗墙施工十分适用。

10.3.3　槽段划分

根据工程特性，综合考虑地层、墙体深度、设备能力等，该防渗墙槽段划分有以下3种形式。

（1）0+422～0+755段防渗墙，采用“钻抓法”施工，槽孔深，槽段划分采用“一期小槽、二期大槽”的原则，即一期槽槽长为4m，分为2个主孔和1个副孔，主孔为1.0m，副孔为2.0m；二期槽槽长为7.0m，分为3个主孔和2个副孔，主孔为1.0m，副孔为2.0m。该段防渗墙典型槽段划分如图10.3所示。

（2）0+146～0+422段防渗墙，槽孔深度较小，为加快进度，槽段划分一、二期槽段长度均为7m，主孔为2m，副孔为2.0m。该段防渗墙典型槽段划分如图10.4所示。

（3）剩下的山坡台阶段防渗墙，由于场地限制不便于大型抓斗展开施工。二期河床段防渗墙，因地质条件相对复杂也不宜做大槽孔。两者槽段长度均划为6.6m，主孔为1m，副孔为1.8m。山坡台阶与河床段防渗墙典型槽段划分如图10.5所示。