淺談套井施工在水庫除險加固工程中的應用

王喜時

（浙江省第一水電建設集團有限公司 杭州 310051）

1 概述

套井粘土回填施工方法在中小型水庫除險加固工程中的應用日趨廣泛，套井回填施工工藝及施工方法也日趨成熟。本文通過工程實例，對套井回填施工在工程中的應用進行總結及分析。

2 工程概況

巖口水庫位于義烏市上溪鎮巖口村，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，結合防洪、發電等綜合利用的中型水利工程。

根據2005年《巖口水庫大壩安全鑒定》，大壩被評定為二類壩；2006年浙江省水利設計院完成了《巖口水庫除險加固工程初步設計報告》；2007年11月完成了該工程的招標投標工作。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計方案。在壩軸線上游側5m位置布置一排套井對壩體及基礎進行防滲加固處理，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5m位置原放水涵洞部位設三排套井對壩體及基礎進行防滲加固處理，套井造孔直徑為1.1m，孔距為0.755m，套井底高程開挖至弱風化基巖。

b.余車副壩套井施工設計方案。在壩軸線上游側5m位置布置一排套井對壩體及基礎進行防滲加固處理，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 施工機械配備

配備沖抓鉆機8套，二個副壩各4套。該工程采用臨海產CZ—22型沖抓鉆機，在粘土回填時將其沖抓鉆頭更換為夯錘（夯錘為現場采用鋼板制成的圓筒）進行回填夯實。

3.1.2 鉆機就位

在壩頂上測量標定出套井中心點，將鉆機移至中心點附近，然后采用線錘法定位。具體做法是：在鉆機的機具上設立線錘，線錘中心線與鉆機的工作中心線吻合，利用線錘與地面套井中心點重合就位鉆機。

3.1.3 夯實參數確定

對應每個夯擊數據相應在填筑面上取土樣測定土料干容重，繪制干容重與錘擊遍數的關系曲線，確定最佳錘擊數。

3.1.4 造孔及回填

鉆機一經就位完畢，即可進行造孔。造孔采用兩序法：先進行主孔的成孔及回填，然后進行套孔的成孔及回填。造孔時將沖抓鉆機鉆頭提離開挖面約1.5m左右，對于地面表層雜填土，鉆頭提升高度可以適當加高至2.0m進行沖擊開挖。開挖時為保證垂直度，鉆進進尺每5m進行一次垂直度的校核，及時糾正開挖偏差。開挖過程中，鉆機鉆頭每沖抓一次旋轉一個角度，進而控制開挖面的平滑性。

孔深達到設計要求以后，將沖抓鉆頭更換為夯錘進行粘土回填。回填前，對填筑面（孔底）進行整平，具體做法為利用夯錘進行夯擊。該工程套井底部為全風化巖上限，根據以往施工經驗，整平夯擊次數采用2～3次，夯距為20～30cm。為嚴格控制回填粘土的厚度及同一層面的鋪設均勻度，采用小鏟車控制回填粘土量，鏟車將粘土倒入孔內時，沿孔四周倒入，確保粘土鋪設均勻。粘土入倉與夯擊兩工序先后進行，不能同步進行，以保證回填質量。

3.2 施工工藝

a.設計指標分析。孔距75.5cm，套井直徑110cm，有效搭接厚度80cm。回填土壓實度不小于96%，滲透系數不大于1×10-5cm/s，水溶鹽含量不大于3%，有機質含量不大于2%。

b.施工前，首先對料場土料進行了試驗檢測，檢測結果：土料最大干密度為1.59g/cm3，最優含水率為22%，水溶鹽含量為0.641%，有機質含量為0.197%。料場土符合設計及規范要求。

c.套井正式施工前，進行了現場試驗，確定了粘土回填最佳夯擊參數，詳見下表。

套井回填最佳夯擊施工參數表

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

4 工程質量檢測情況

4.1 施工過程質量檢測情況

每個單元（10個孔）取一組樣進行滲透試驗。陳泥塘副壩共檢測滲透系數36組，最大值為9.24×10-6cm/s，最小值為7.26×10-8cm/s；余車副壩共檢測滲透系數31組，最大值為6.80×10-6cm/s，最小值為3.99×10-8cm/s。對每個孔均對上、中、下三層分別做了壓實度試驗。陳泥塘副壩共檢測壓實度試驗1104組，最大值為102%，最小值為96.3%；余車副壩共檢測壓實度試驗924組，最大值為102.5%，最小值為96.4%。所有檢測數據均達到設計要求。

4.2 第三方質量檢測情況

業主委托省水利水電工程質量監督檢驗站對土樣進行分析試驗，結果是：有機鹽含量為0.87%～0.89%，水溶鹽含量為0.26%～0.31%，滿足設計要求。對兩個副壩套井施工檢驗的結果如下：套井土料滲透系數為3.5×10-6～1.7×10-8cm/s，壓實度為 97.2%～110.8%（壓實度大于100%說明施工現場的壓實功能大于室內試驗的擊實功能），含水量為17.8%～25.1%，干密度為1.52～1.75g/cm3，均滿足設計要求。

5 結語

根據現場施工情況及試驗檢測情況，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）是更趨經濟的，也是有效的。該工程套井施工經驗總結如下：

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.原壩體工程地質條件。如原壩體土料為分散性土或流砂類基礎，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，關鍵之一就是對回填土料含水量的控制，太干或太濕的土料均不可能夯實，施工過程中應把土料的含水量控制在最優含水量的±2%范圍內。

d.施工過程控制。施工過程中應對鋪土厚度、夯擊次數、落錘高度等施工參數進行嚴格控制，以防局部達不到設計要求。3