大壩套井回填防滲技術(shù)在晉寧縣街子路水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

摘 ? ?要：本文對(duì)街子路水庫(kù)大壩壩體采用套井回填施工進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：街子路水庫(kù);大壩;套井回填;施工

中圖分類號(hào)：TV697.32 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0117-02

街子路水庫(kù)位于昆明市晉寧縣晉城鎮(zhèn)鹽井村委鹽井村，距縣城昆陽(yáng)約33km，距晉城鎮(zhèn)13km，總庫(kù)容為10.7萬(wàn)m3，屬?。ǘ┬退畮?kù)。

大壩為均質(zhì)土壩，壩頂寬2.5m，壩高14.5m，壩頂長(zhǎng)66.5m;水庫(kù)正常蓄水位1997.20m，大壩滲漏嚴(yán)重，根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料顯示，壩土滲透系數(shù)為K=2.33×10-3cm/s，殘坡積層k=1.67×10-3cm/s。下游壩坡由于滲漏嚴(yán)重，壩坡極不規(guī)則，壩坡浸濕面積約為220m2，水庫(kù)滲漏量為1.8L/s（庫(kù)水位1996.47m）。水庫(kù)已經(jīng)不能正常蓄水運(yùn)行，存在較大的安全隱患，因此在2009年9月～2009年10月進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理（即防滲處理），大壩壩體進(jìn)行套井回填。水庫(kù)輸水涵管兩側(cè)及左右壩肩進(jìn)行灌漿。

1 ?套井回填的原理、施工程序及施工工藝

1.1 ?原 理

套井回填也稱柱列式防滲墻，其原理是：將原需處理置換的壩土，通過沖抓錐造井的方式將其取出，然后將符合設(shè)計(jì)要求的第四系粘土回填至井內(nèi)并逐層夯實(shí)，形成柱列式的粘土防滲墻體。重復(fù)這種方式，并使每個(gè)柱列式防滲墻互相部分重疊，形成一種環(huán)狀，象柱子般緊密排列的防滲墻（體），從而達(dá)到防滲漏的效果。

1.2 ?施工程序

布孔→安機(jī)→造孔→清理→回填夯實(shí)→質(zhì)量檢查（見圖1）。

先施工兩個(gè)Ⅰ序井（奇數(shù)井1#、3#井），在兩個(gè)Ⅰ序井打井回填夯實(shí)結(jié)束后，再施工兩個(gè)Ⅰ序井中間的Ⅱ序井（偶數(shù)井2#井），如此循環(huán)施工。Ⅱ序井施工時(shí)，會(huì)將兩個(gè)Ⅰ序井的回填土挖掉一部份，在回填后使Ⅰ、Ⅱ序井互相套接而形成一排柱列式的密實(shí)粘土防滲墻。

1.3 ?施工工藝

（1）設(shè)備

設(shè)備采用8JZ95型沖抓錐，造井直徑1100mm，回填時(shí)使用的夯錘重600～800kg。該設(shè)備適用于土層及松散巖層。

（2）造井

孔位偏差不大于3cm，造井直徑為1100mm，先造Ⅰ序井，相鄰兩個(gè)Ⅰ序井中心間距為1600mm，待兩個(gè)Ⅰ序井達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的處理深度、由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員簽證驗(yàn)收、回填夯實(shí)第四系粘土完畢后，再施工Ⅱ序井，Ⅰ序井與Ⅱ序井中心間距為800mm，從而造成重疊，重疊部分為1100mm-800mm=300mm。

（3）回填夯實(shí)

①在造孔完成后應(yīng)檢查井底浮土、碎石等雜物，清理干凈并保持井內(nèi)無水，簽證驗(yàn)收后，采用經(jīng)土工試驗(yàn)選定的具有最優(yōu)含水量的紅粘土進(jìn)行回填，每次填土約0.28m3?；靥顣r(shí)由人工從三個(gè)方向投土，進(jìn)一層土（一般每層回填土厚度控在0.3～0.50m）夯實(shí)后，方可再進(jìn)行下層土的回填，回填土料的質(zhì)量是保證套孔回填成功的關(guān)鍵，所以回填粘土要去掉土料中的雜物才能使用，土料的填筑厚度與含水量均按設(shè)計(jì)要求控制，含水量過大應(yīng)進(jìn)行翻曬，含水量過小則灑水潤(rùn)濕。

②夯擊在落錘時(shí)，要保持幾秒鐘的穩(wěn)定時(shí)間，以避免夯錘碰撞孔壁，降低夯擊功能。當(dāng)距壩頂2m以內(nèi)時(shí)，為減少單位沖量，夯錘提升高度小于2m，以防壩頂開裂或沿孔周圍壅起。

根據(jù)土工試驗(yàn)的最小擊實(shí)功能選用600～800的夯錘，以1.5～2.5m的落距進(jìn)行夯實(shí)，夯擊次數(shù)為18次，并詳細(xì)記錄夯實(shí)次數(shù)以確保夯實(shí)功能達(dá)到并超過試驗(yàn)值。根據(jù)擊實(shí)功能的計(jì)算公式計(jì)算如下：

擊實(shí)功能W=夯錘重量G×落距高度h×擊實(shí)次數(shù)N÷實(shí)土體積V

式中：G——600～800kg;

h——最大落距高度為2.5m;

N——均為18次;

V——0.28m3。

根據(jù)計(jì)算公式并取最小值，可算出最小擊實(shí)功能W=96.4T-m/m3，當(dāng)G、h、N加大時(shí)，夯實(shí)功能將隨之增大;同時(shí)回填土在強(qiáng)力夯壓時(shí)，夯實(shí)功能向孔壁四周傳遞擠壓壩土，既增強(qiáng)了新老土的結(jié)合，又將老壩土進(jìn)行了間接夯壓，使之形成了一道大于鉆孔直徑的防滲墻。

③柱列式防滲墻的厚度

DC=2h=2×BDSina=75.5cm，由于套接處經(jīng)過二次夯壓，所以孔中心點(diǎn)（A）的平均滲透系數(shù)約大于套接處的滲透系數(shù)5倍。由此根據(jù)公式K中：K套=L化：2套可算出套接處的滲透計(jì)算化引厚度工L化=3.775m，故滲透計(jì)算化引厚度L化遠(yuǎn)大于孔徑1.1m的厚度。這就可以充分說明兩孔套接處的幾何厚度雖然小于孔中心處，但防滲強(qiáng)度并不小，使之形成最小厚度為75.5cm的均質(zhì)柱列粘土防滲墻。

式中：K中、K套——分別為孔中心及套接處的滲透系數(shù);

2套——套接處的幾何厚度75.5cm。

2 ?完成的工程量及材料耗用量

此次處理，原設(shè)計(jì)套井線長(zhǎng)49.6m，共63個(gè)套井孔，因?yàn)樽笥覊渭?、涵洞兩?cè)的套井孔無法施工，實(shí)際完成套井孔43個(gè)，實(shí)際套井線長(zhǎng)33.6m。左右壩肩、涵洞兩側(cè)的套井孔改為帷幕灌漿。

3 ?質(zhì)量檢查

3.1 ?主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

（1）回填土料干密度≥1.50g/cm3;

（2）回填土料含水率27.7%±2%;

（3）壓實(shí)度≥98%;

（4）鋪土厚度30cm±0～5cm;

（5）孔深小于60m時(shí)，端孔孔斜≤0.3%;

（6）滲透系數(shù)K≤4.0×10-7cm/s。

3.2 ?施工單位自檢統(tǒng)計(jì)

（1）干密度：

干密度ρ共檢測(cè)43組，ρmax=1.55g/cm3，ρmin=1.50g/cm3，ρ平均=1.52g/cm3，合格43組，合格率100%。

（2）含水率：

含水率ω共檢測(cè)43組，ωmax=31.20%，ωmin=26.4%，ω平均=28.0%，合格37組，合格率86.0%。

（3）壓實(shí)度檢測(cè)：

壓實(shí)度P檢測(cè)43組，Pmax=103.3%，Pmin=100%，P平均=101.3%，壓實(shí)度均大于設(shè)計(jì)值98%，滿足設(shè)計(jì)要求，故判定土料填筑合格。

（4）滲透系數(shù)：

滲透系數(shù)k值共檢測(cè)10組，Kmax=2.4×10-7cm/s，Kmin=6.07×10-8cm/s，K平均=1.08×10-8cm/s，合格10段，合格率100%。

（5）鋪土厚度檢測(cè)：

鋪土厚度D共檢測(cè)43組，Dmax=35cm，Dmin=26cm，D平均=31.1cm，合格40組，合格率93.0%。

（6）孔斜：

端孔孔斜共檢測(cè)43組，各孔孔深均小于60m，最大值=0.37%，最小值=0.05%，平均值=0.14%，合格41組，合格率95.3%。

從表2可以看出，套井孔內(nèi)的回填粘土的平均干容重為1.52g/cm3，大于設(shè)計(jì)的最大干密度1.50g/cm3，平均滲透系數(shù)為1.08×10-7cm/s，也大于設(shè)計(jì)的4.0×10-7cm/s，達(dá)到了弱透水的防滲標(biāo)準(zhǔn)。說明套井回填效果是好的。

4 ?經(jīng) 驗(yàn)

（1）套井回填下雨天不宜施工。

（2）施工天造井前應(yīng)提前15～20d放低水庫(kù)水位至設(shè)計(jì)要求的水位以下，以利土壩內(nèi)含水析出，造井時(shí)井壁才能穩(wěn)定。造井時(shí)要求井壁垂直，同一排井的圓心必須在同一軸線上。造成井過程中如發(fā)生塌方，應(yīng)下土回填夯實(shí)，固結(jié)井壁，防止塌方發(fā)展，再繼續(xù)造井。

（3）套井回填防滲墻處理深度一般在水庫(kù)殆死水位，如果施工時(shí)水庫(kù)水位高于套井深度，可采取如下措施：如果井底滲水很小，將積水清除后，迅速下回填土即可保證質(zhì)量;如果井底滲水較大或積水過多，可先下土吸水并夯實(shí)，再抓除干凈，至井底基本無水時(shí)可正式回填;如果井底滲水很大且孔內(nèi)困難，可離井上游2m處打副井排除積水。

（4）套井回填適用于土壩壩體防滲處理，不太適用于壩基基巖、砂礫石層的防滲處理，因?yàn)閴位鶐r造孔困難，而砂礫石層造孔時(shí)極易塌孔。

5 ?結(jié) 語(yǔ)

通過街子路水庫(kù)套井回填粘土防滲墻的實(shí)施，體現(xiàn)出套井回填粘土防滲墻技術(shù)具有防滲效果好、施工設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、工程量小、工程造價(jià)低等特點(diǎn)，比較適用于均質(zhì)土壩壩身的防滲處理，可以較好地解決小型水庫(kù)壩體滲漏問題，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]袁 絢.套井回填粘土防滲墻在東沖水庫(kù)攔河壩壩體滲漏處理中的應(yīng)用.云南水利發(fā)電，2002，18（z1）.

[2]于霄峰，等.沖抓錐套井回填粘土防滲在土壩加固中的應(yīng)用.黑龍江水利科技，2005，4（33）.

收稿日期：2018-12-4

作者簡(jiǎn)介：譚云波（1972-），男，漢族，云南昆明人，大專，工程師，主要從事水利工程施工工作。