淺談沖抓套井技術在西山水庫主壩除險加固工程中的應用

張寶貴

淺談沖抓套井技術在西山水庫主壩除險加固工程中的應用

張寶貴

一、水庫及壩體概況

西山水庫地處安徽省池州市貴池區(qū)梅村鎮(zhèn)，位于長江一級支流秋浦河的上游。水庫大壩始建于1968年1月，樞紐工程由主壩、副壩、上主庫連接通道、放水涵洞、溢洪道和灌溉渠道組成。主庫集水面積0.787km2，總庫容120萬m3，主壩最大壩高19.40m。

西山水庫大壩壩基原是一條泥潭河溝，覆蓋有一定厚度的淤泥，下部為風化頁巖，透水較嚴重。施工時地基清淤不徹底，截水槽未清至基巖，止水效果差。1990年以來，水庫多次發(fā)生主壩壩腳滲漏、管涌；主壩閘閥井蓋板斷裂導致側(cè)墻塊石塌落，大壩土料被水流帶走；主、副壩涵洞斷裂引起壩體塌陷等嚴重險情。

主壩心墻主要由重粉質(zhì)壤土組成，夾較多棕黃、棕紅色碎石，可～硬塑，局部呈半堅硬狀態(tài)。心墻未筑到壩頂，頂面在壩頂下埋深3.05~5.20m，室內(nèi)試驗滲透系數(shù)平均值1.35×10-5cm/s，心墻土體現(xiàn)場注水試驗滲透系數(shù)平均值為5.37×10-4cm/s。主壩防滲心墻的滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求。

2008 年，西山水庫除險加固方案提出對主壩基礎采取粘土井柱防滲墻和帷幕灌漿處理。本文主要介紹沖抓套井技術在主壩粘土井柱防滲墻施工中的應用。

二、沖抓套井工藝流程

1.施工工藝流程（見圖1）

圖1 施工工藝流程圖

2.施工機具

（1）反鏟挖掘機、自卸運土汽車。

（2）沖抓鉆機、沖擊夯錘、人力手推車。

（3）測繩、環(huán)刀等試驗儀器。

3.造孔

造孔順序分二序間隔進行，即先后完成一序、二序孔；同一排井先打1、3號井，回填夯實后，再打2號井，回填后再打5號井，回填后再打4號井，如此循環(huán)進行（見圖2）。對設計成二排的孔井，先施工上游側(cè)排井，再施工下游側(cè)排井。造孔過程必須經(jīng)常檢查垂直度，確保孔間套接厚度，垂直度控制在4/1000。

沖抓出的土方就近堆放于下游壩坡面處，用作壩面整坡土料。

圖2 沖抓套井平面布置圖

4.墻體材料及其施工

（1）填筑材料

粘土：采用塑性指數(shù)大于17、粘粒含量大于30%的粘土，土料料徑不得大于5cm，并不得含有草皮、樹根等雜物。

水泥：選用P·O32.5級水泥，細度要求在80μm方孔篩上的篩余量不大于5%。

（2）水泥土拌制

首先在取土料場整平一個約100m2的拌和場地，用挖掘機開挖原狀土，摻入15%比例的水泥，再利用挖掘機反復拌和，直至水泥均勻地融入粘土內(nèi)。

（3）回填

回填前，下井檢查，并清理井底浮土、碎石，及時抽干井內(nèi)滲水。

回填鋪土要均勻、平整、分層，每次鋪填厚度以30~50cm為宜。每次填土數(shù)量可按G=WrH試估算，G為一次填土的重量（T）；W為套井底面積（m2）；r 為回填土料的濕密度（t/m3）；H為土料鋪填厚度。回填土料必須用已計量過的小推車倒入以防止超量回填。

（4）夯實

填料采用夯錘夯實，夯實前，進行擊實試驗，取得夯錘擊實次數(shù)、夯錘落距、每層土的厚度及土料的含水量等參數(shù)。

夯錘底部成橢圓拋物面形狀，并裝上“羊角”。羊角直徑3cm，高5cm，間距10cm，梅花形布置。夯錘球冠直徑小于井口直徑，一般為孔徑的0.5~0.9倍，夯錘中心留有空氣孔，夯擊時與套井壁保持10cm的空隙，以避免夯錘沖擊震動破壞原有土壩的結(jié)構(gòu)，同時可使土向孔四周擠緊。夯距一般為2m，夯擊次數(shù)為20～25次。

三、質(zhì)量檢查和控制

為保證沖抓套井及回填質(zhì)量，施工過程應認真做好以下幾方面的檢查：

一是檢查原材料及設備是否滿足規(guī)范和設計要求；二是檢查校驗套井中心線位樁；三是檢查孔斜度；四是檢查孔底沉渣、積水、孔深、有效防滲厚度及原壩體土質(zhì)狀況等；五是檢查回填壓實質(zhì)量。

套井回填施工時，標明孔號、機號、回填參數(shù)等，并設專人負責記錄造孔、回填、夯擊等詳細過程。現(xiàn)場設立實驗室，及時測定填料含水量及壓實后的干容量，根據(jù)對每孔3次、每次分底、兩側(cè)各取3只樣的分析結(jié)果，畫出套井回填質(zhì)量控制圖。同時，應在不同高程抽檢回填夯實后的原狀土樣，測定土的干密度、含水量和滲透系數(shù)等。

四、后期質(zhì)量抽檢及評價

重點抽查可能未達到設計要求的套井孔及有可能會影響防滲效果的地段；還可隨機抽查，抽查數(shù)量一般為套井數(shù)的2%左右。可用工程鉆機在原套井中心用干鉆法進行，分段取原裝土樣測定各項指標，也可利用原沖抓樁機進行檢查，或上述兩種方法配合進行。為保證套井粘土防滲墻的施工質(zhì)量，布置沖抓樁機檢查最好在套井的背水一側(cè)進行，這樣既能檢查套井質(zhì)量，又能保證原防滲體的完整性。

西山水庫主壩防滲除險加固工程自2008年7月開工，9月中旬完成粘土防滲墻沖抓套井施工，經(jīng)技術檢測及2009年水庫蓄水驗證，特別是2010年特大洪水考驗，主壩未出現(xiàn)明顯滲漏現(xiàn)象，達到了設計要求。

五、沖抓套井施工應注意的幾個問題

造孔時，首先要對準中心樁，確保沖抓機座穩(wěn)定，并且要經(jīng)常用垂球檢查孔斜度。

拌制水泥土時，不能將整包水泥一次性倒入粘土中，應隨著挖機翻土的同時，將水泥均勻撒入粘土中。

回填前一定要做好井底清理及積水排除，填料應嚴控含水量，夯前須做擊實試驗。

汛期施工為防井壁滲水，應在滲水方向布置副井，用于抽吸攔截滲水。

沖抓套井施工中，如遇大雨，應立即停工，并覆蓋井口，防止雨水入井。

如突遇水庫內(nèi)水位急劇上升而無法滿足正常施工，可采用純粘土回填夯實，待水庫水位下降后，再重新沖抓此組套井，然后再回填水泥土夯實

安徽省池州市貴池區(qū)同義圩長江河道管理所 247100）