淺談套井施工在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

王喜時(shí)

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)有限公司 杭州 310051）

1 概述

套井粘土回填施工方法在中小型水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用日趨廣泛，套井回填施工工藝及施工方法也日趨成熟。本文通過工程實(shí)例，對(duì)套井回填施工在工程中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)及分析。

2 工程概況

巖口水庫位于義烏市上溪鎮(zhèn)巖口村，處于錢塘江流域東陽江支流航慈溪上游，壩址以上集水面積53.5km2，總庫容3590萬m3。是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水利工程。

根據(jù)2005年《巖口水庫大壩安全鑒定》，大壩被評(píng)定為二類壩；2006年浙江省水利設(shè)計(jì)院完成了《巖口水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》；2007年11月完成了該工程的招標(biāo)投標(biāo)工作。該工程采用粘土套井防滲墻的部位分別為陳泥塘副壩及余車副壩。

a.陳泥塘副壩套井施工設(shè)計(jì)方案。在壩軸線上游側(cè)5m位置布置一排套井對(duì)壩體及基礎(chǔ)進(jìn)行防滲加固處理，套井造孔直徑為1.1m，孔距為0.755m，套井底高程開挖至弱風(fēng)化基巖。套井最大深度約26m。為提高原放水涵洞部位壩體的防滲能力，在壩軸線上游側(cè)5m位置原放水涵洞部位設(shè)三排套井對(duì)壩體及基礎(chǔ)進(jìn)行防滲加固處理，套井造孔直徑為1.1m，孔距為0.755m，套井底高程開挖至弱風(fēng)化基巖。

b.余車副壩套井施工設(shè)計(jì)方案。在壩軸線上游側(cè)5m位置布置一排套井對(duì)壩體及基礎(chǔ)進(jìn)行防滲加固處理，套井造孔直徑為1.1m，孔距為0.755m，套井底高程開挖至弱風(fēng)化基巖。套井最大深度約為19m。

本工程套井施工起止日期為2008年1月20日～4月1日。

3 施工工藝及施工方法

3.1 施工方法

3.1.1 施工機(jī)械配備

配備沖抓鉆機(jī)8套，二個(gè)副壩各4套。該工程采用臨海產(chǎn)CZ—22型沖抓鉆機(jī)，在粘土回填時(shí)將其沖抓鉆頭更換為夯錘（夯錘為現(xiàn)場(chǎng)采用鋼板制成的圓筒）進(jìn)行回填夯實(shí)。

3.1.2 鉆機(jī)就位

在壩頂上測(cè)量標(biāo)定出套井中心點(diǎn)，將鉆機(jī)移至中心點(diǎn)附近，然后采用線錘法定位。具體做法是：在鉆機(jī)的機(jī)具上設(shè)立線錘，線錘中心線與鉆機(jī)的工作中心線吻合，利用線錘與地面套井中心點(diǎn)重合就位鉆機(jī)。

3.1.3 夯實(shí)參數(shù)確定

對(duì)應(yīng)每個(gè)夯擊數(shù)據(jù)相應(yīng)在填筑面上取土樣測(cè)定土料干容重，繪制干容重與錘擊遍數(shù)的關(guān)系曲線，確定最佳錘擊數(shù)。

3.1.4 造孔及回填

鉆機(jī)一經(jīng)就位完畢，即可進(jìn)行造孔。造孔采用兩序法：先進(jìn)行主孔的成孔及回填，然后進(jìn)行套孔的成孔及回填。造孔時(shí)將沖抓鉆機(jī)鉆頭提離開挖面約1.5m左右，對(duì)于地面表層雜填土，鉆頭提升高度可以適當(dāng)加高至2.0m進(jìn)行沖擊開挖。開挖時(shí)為保證垂直度，鉆進(jìn)進(jìn)尺每5m進(jìn)行一次垂直度的校核，及時(shí)糾正開挖偏差。開挖過程中，鉆機(jī)鉆頭每沖抓一次旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，進(jìn)而控制開挖面的平滑性。

孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后，將沖抓鉆頭更換為夯錘進(jìn)行粘土回填。回填前，對(duì)填筑面（孔底）進(jìn)行整平，具體做法為利用夯錘進(jìn)行夯擊。該工程套井底部為全風(fēng)化巖上限，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，整平夯擊次數(shù)采用2～3次，夯距為20～30cm。為嚴(yán)格控制回填粘土的厚度及同一層面的鋪設(shè)均勻度，采用小鏟車控制回填粘土量，鏟車將粘土倒入孔內(nèi)時(shí)，沿孔四周倒入，確保粘土鋪設(shè)均勻。粘土入倉與夯擊兩工序先后進(jìn)行，不能同步進(jìn)行，以保證回填質(zhì)量。

3.2 施工工藝

a.設(shè)計(jì)指標(biāo)分析。孔距75.5cm，套井直徑110cm，有效搭接厚度80cm。回填土壓實(shí)度不小于96%，滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，水溶鹽含量不大于3%，有機(jī)質(zhì)含量不大于2%。

b.施工前，首先對(duì)料場(chǎng)土料進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果：土料最大干密度為1.59g/cm3，最優(yōu)含水率為22%，水溶鹽含量為0.641%，有機(jī)質(zhì)含量為0.197%。料場(chǎng)土符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

c.套井正式施工前，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定了粘土回填最佳夯擊參數(shù)，詳見下表。

套井回填最佳夯擊施工參數(shù)表

d.單元工程劃分。每10個(gè)孔為一個(gè)單元。陳泥塘副壩總套井孔數(shù)為368個(gè)，劃分成36個(gè)單元，共完成工程量5143.72m；余車副壩總套井孔數(shù)為308個(gè)，劃分成31個(gè)單元，共完成工程量3585.16m。

4 工程質(zhì)量檢測(cè)情況

4.1 施工過程質(zhì)量檢測(cè)情況

每個(gè)單元（10個(gè)孔）取一組樣進(jìn)行滲透試驗(yàn)。陳泥塘副壩共檢測(cè)滲透系數(shù)36組，最大值為9.24×10-6cm/s，最小值為7.26×10-8cm/s；余車副壩共檢測(cè)滲透系數(shù)31組，最大值為6.80×10-6cm/s，最小值為3.99×10-8cm/s。對(duì)每個(gè)孔均對(duì)上、中、下三層分別做了壓實(shí)度試驗(yàn)。陳泥塘副壩共檢測(cè)壓實(shí)度試驗(yàn)1104組，最大值為102%，最小值為96.3%；余車副壩共檢測(cè)壓實(shí)度試驗(yàn)924組，最大值為102.5%，最小值為96.4%。所有檢測(cè)數(shù)據(jù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.2 第三方質(zhì)量檢測(cè)情況

業(yè)主委托省水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站對(duì)土樣進(jìn)行分析試驗(yàn)，結(jié)果是：有機(jī)鹽含量為0.87%～0.89%，水溶鹽含量為0.26%～0.31%，滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)兩個(gè)副壩套井施工檢驗(yàn)的結(jié)果如下：套井土料滲透系數(shù)為3.5×10-6～1.7×10-8cm/s，壓實(shí)度為 97.2%～110.8%（壓實(shí)度大于100%說明施工現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)功能大于室內(nèi)試驗(yàn)的擊實(shí)功能），含水量為17.8%～25.1%，干密度為1.52～1.75g/cm3，均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及試驗(yàn)檢測(cè)情況，本工程的套井施工是成功的。套井粘土防滲墻施工方案比其他壩體防滲施工（如混凝土防滲墻）是更趨經(jīng)濟(jì)的，也是有效的。該工程套井施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

a.原壩體工程料源條件。如果沒有干密度大于1.5g/cm3、滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s的粘土料，采用套井施工方案是完全不可能的。

b.原壩體工程地質(zhì)條件。如原壩體土料為分散性土或流砂類基礎(chǔ)，則采用套井粘土回填的施工方案也是不可行的。

c.含水量控制。套井施工成敗，關(guān)鍵之一就是對(duì)回填土料含水量的控制，太干或太濕的土料均不可能夯實(shí)，施工過程中應(yīng)把土料的含水量控制在最優(yōu)含水量的±2%范圍內(nèi)。

d.施工過程控制。施工過程中應(yīng)對(duì)鋪土厚度、夯擊次數(shù)、落錘高度等施工參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以防局部達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。3