套孔沖抓粘土防滲墻在龍?zhí)端畮?kù)大壩防滲處理中的應(yīng)用分析

摘要:通過(guò)龍?zhí)端畮?kù)套孔沖抓防滲墻工程實(shí)例，從工程設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制等方面對(duì)套孔沖抓防滲墻技術(shù)進(jìn)行概括總結(jié)，說(shuō)明該技術(shù)具有防滲效果好、施工方便、質(zhì)量容易控制、節(jié)約投資等特點(diǎn)，以期在病險(xiǎn)水庫(kù)加固中增加應(yīng)用力度。

關(guān)鍵詞:套孔沖抓粘土防滲墻土壩滲漏除險(xiǎn)加固

1 、概述

套孔沖抓粘土防滲墻技術(shù)是一種垂直防滲處理措施，適用于中、小型均質(zhì)土壩、心墻壩，其原理是在土壩滲透范圍內(nèi)原防滲體中，沿壩軸線利用沖抓鉆機(jī)具進(jìn)行單排或多排取土造孔，再回填防滲性能好的粘土，利用鉆機(jī)動(dòng)力、卷?yè)P(yáng)設(shè)備帶動(dòng)夯錘分層對(duì)填土夯實(shí)，形成一道連續(xù)的粘土防滲體，在回填夯實(shí)的同時(shí)，對(duì)孔周邊壩體土壤擠壓使孔周圍土體密實(shí)，以達(dá)到壩體加固防滲目的。

龍?zhí)端畮?kù)是淠史杭灌區(qū)灃西干渠上一座中型反調(diào)節(jié)水庫(kù)，大壩為均質(zhì)土壩，主壩長(zhǎng)5700m，壩頂高程在59.40～60.20m，壩頂寬度為6.0 m，最大壩高21.7m，水庫(kù)于1957年開(kāi)工興建，1974年建成，歷時(shí)十七年，水庫(kù)總庫(kù)容6758萬(wàn)m3。

由于龍?zhí)端畮?kù)大壩建于特定的年代，施工跨度長(zhǎng)，清基不徹底，壩體填筑質(zhì)量差，壩體與壩基接觸部位滲漏，壩腳大片沼澤化;壩下埋管與壩體結(jié)合部局部發(fā)生滲漏，嚴(yán)重危及大壩滲流安全。

2 、套孔沖抓粘土防滲墻設(shè)計(jì)

套孔沖抓粘土防滲墻的設(shè)計(jì)主要包括鉆孔平面搭接布置、孔距、排距、防滲墻體厚度、鉆孔深度、回填土料等。

2.1鉆孔平面搭接布置

鉆孔平面搭接布置主要是確定布孔位置，依據(jù)處理滲漏基本原則，將防滲墻布置在壩軸線上游部分壩體內(nèi)。

龍?zhí)端畮?kù)大壩為均質(zhì)粘土壩，壩頂寬度為6.0 m，壩上部?jī)?nèi)、外坡比均為1:2.5，采用單排布孔，鉆孔機(jī)具采用SJ2-95型四瓣推卸式?jīng)_抓鉆，防滲墻布置在壩中心線上游側(cè)1.0 m處。

2.2孔距、排距、防滲墻厚度確定

防滲墻的有效厚度取決于鉆孔孔徑、孔距、排距等，防滲墻有效厚度根據(jù)作用水頭、土料允許滲透比降按下式?jīng)Q定:

T≥ΔH/[J]

式中:T—防滲墻有效厚度m，ΔH—作用于防滲墻上、下水頭差m，[J]—防滲墻體填筑料允許滲透比降(粘土取5~8)。

龍?zhí)端畮?kù)根據(jù)滲透計(jì)算墻體厚度T確定為0.85 m，采用單排布孔，鉆孔機(jī)具采用SJ2-95型四瓣推卸式?jīng)_抓鉆，鉆孔半徑R=0.6 m，根據(jù)防滲墻厚度T，依據(jù)幾何關(guān)系T=2Rsinα，可推求角度α=450，由此確定孔距L=2Rcosα=2×0.6×cos450=0.85 m。幾何關(guān)系見(jiàn)圖—1

2.3鉆孔深度確定

由鉆探報(bào)告可知，龍?zhí)端畮?kù)滲漏主要是壩體滲漏，所以鉆孔深度(防滲墻底)應(yīng)鉆至滲透系數(shù)較小的壩基下0.5 m。

2.4回填土料選擇

回填土料的質(zhì)量是決定防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵，回填土料應(yīng)進(jìn)行物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)確定，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)有粘粒含量、滲透系數(shù)、含水量和干密度;粘粒含量應(yīng)大于35%，滲透系數(shù)小于1.0×10-5cm/s，含水量和干密度通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

3 、防滲墻的施工

龍?zhí)端畮?kù)大壩套孔沖抓防滲加固施工，分兩個(gè)非灌溉季節(jié)進(jìn)行，完成防滲墻總長(zhǎng)2950 m，沿壩軸線鉆孔3475個(gè)，總進(jìn)尺49985 m。

套孔沖抓防滲墻施工工藝流程如圖—2:

3.1施工放樣及機(jī)具定位

先將壩頂清理平整，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放樣，確定孔中心的縱、橫向位置，并設(shè)控制樁;沖抓機(jī)具定位，關(guān)系到孔位、井孔垂直度，直接影響到防滲墻的有效厚度，在施工時(shí)在平整好的壩頂面先支穩(wěn)三角架，將沖抓緊鉆尖下距地面10~20cm對(duì)準(zhǔn)孔中心位置，確保鉆頭及鋼繩垂直。

3.2造孔

造孔應(yīng)在水庫(kù)水位降低到要求處理的高程以下，造孔順序是，在孔中心線上先打主孔1、3號(hào)孔回填夯實(shí)后，再打套孔2號(hào)孔回填夯實(shí)，再打5號(hào)孔回填夯實(shí)后，再打套孔4號(hào)孔，依此類推(見(jiàn)圖—3);造孔時(shí)要確保孔位正確、井孔垂直，造孔過(guò)程中若孔壁發(fā)生塌方，應(yīng)回填粘土夯實(shí)后再重復(fù)造孔，要定時(shí)檢查井孔位置是否準(zhǔn)確，井孔是否垂直，孔位偏差應(yīng)小于±3cm，孔斜不大于0.2%，相鄰兩孔深度偏差不大于防滲墻厚度的1/3即不大于0.3m，以保證防滲墻厚度。

3.3回填

回填土料質(zhì)量是保證防滲墻的關(guān)鍵所在，回填土料各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)一定要在設(shè)計(jì)控制的范圍，成井回填前應(yīng)將孔底浮土、碎石清除干凈，并保證孔內(nèi)無(wú)水，并用安全籠下井進(jìn)行質(zhì)量檢查，孔內(nèi)少量積水應(yīng)傾倒干土反復(fù)抓凈以至把水吸干，若孔壁有滲漏水，應(yīng)在滲水方向1~2 m處布打副孔，用替水泵抽吸，攔截滲漏水，保證孔內(nèi)無(wú)水，然后再分層回填粘土并夯實(shí)，回填鋪土?xí)r要均勻、對(duì)稱，松土層厚度控制按成孔直徑及控制厚度折算成體積，控制下井土料體積。

3.4 夯實(shí)

回填夯實(shí)是防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵，而且要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行土工夯實(shí)試驗(yàn)以確定工藝參數(shù)，龍?zhí)端畮?kù)套孔沖抓防滲墻現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定工藝參數(shù)為:松土厚度為30~50 cm，土料含水量為20~23%， 采用860kg的夯錘，落距2.0~3.0 m夯實(shí)次數(shù)為12~15次。為保證防滲墻的夯實(shí)質(zhì)量，夯錘直徑1.0m采用的鋼板焊制內(nèi)填混凝土，以增加錘重，底部做成球冠型，并呈梅花形布置直徑5 cm高8 cm的羊角，以利于層間結(jié)合，在接近壩頂1.0~2.0 m時(shí)減小夯錘落距減少?zèng)_量，以防壩頂開(kāi)裂或孔周隆起。

4 、質(zhì)量控制

4.1土料質(zhì)量控制

回填土料質(zhì)量是保證套孔防滲墻成功的關(guān)鍵，在選擇料場(chǎng)時(shí)要確保土料滿足設(shè)計(jì)要求，土料應(yīng)做粘粒分析及土工擊實(shí)試驗(yàn)，嚴(yán)格控制含水量，以確保回填質(zhì)量，回填時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查土料粘粒含量、含水量、土塊粒徑、是否有雜質(zhì)等。

4.2造孔質(zhì)量控制

造孔時(shí)要設(shè)計(jì)要求確定井孔位置，檢查孔位、孔徑、井孔深度以及井孔傾斜度，要經(jīng)常檢查井孔垂直度，并認(rèn)真做好記錄，造孔時(shí)對(duì)土質(zhì)變化、滲水、孔壁坍方等情況認(rèn)真記錄描述，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理。

4.3回填質(zhì)量控制

回填時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢查每次填土數(shù)量、擊實(shí)次數(shù)，每2~3m取土樣檢查土料含水量、壓實(shí)度、成墻搭接厚度等，每10~20孔測(cè)定防滲墻的滲透系數(shù)，各指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，不符合要求及時(shí)查明原因進(jìn)行反工處理。

5 、結(jié)束語(yǔ)

龍?zhí)端畮?kù)大壩通過(guò)套孔沖抓防滲墻處理后，經(jīng)蓄水運(yùn)行檢驗(yàn)，在相同的庫(kù)水位下，測(cè)壓管水位與原來(lái)下降了0.5~3.12m，壩腳下漏水現(xiàn)象已消失，壩腳大片沼澤處已干燥，防滲效果明顯。

實(shí)踐證明，套孔沖抓防滲墻技術(shù)具有防滲效果好、施工方便、質(zhì)量容易控制、節(jié)約投資等特點(diǎn)，應(yīng)在病險(xiǎn)水庫(kù)加固中增加應(yīng)用力度。