套井粘土回填在土壩除險加固工程中的應用

陳文芳

(浙江省義烏市幸福水庫管理處 322000)

1 前言

為了確保水庫工程安全，規范中小型水庫的建設管理，2002年12月，浙江省水利廳召開專門會議決定在全省實施千庫保安工程建設。安全鑒定表明:土石壩壩體滲漏，是水庫大壩主要病險，因此，壩體防滲加固已成為病險水庫除險加固的主要內容之一。現結合義烏市幸福水庫千庫保安工程建設實例，介紹一種投資小，防滲效果佳的施工工藝及施工方法，即土壩套井粘土回填施工技藝及施工方法的應用。

2 工程概況

義烏市幸福水庫位于義烏市后宅街道洪華村，是一座以防洪為主、結合灌溉等綜合利用的小(1)型水庫。幸福水庫大壩壩型為均質壩，集雨面積0.89km2，引水面積8.66km2，總庫容690萬m3，水庫主要建筑物有攔河大壩、壩下放水涵洞、引水工程、灌區工程等，不設溢洪道。大壩由主壩、北壩、上陳壩、羅店壩、西副壩及東副壩組成，形成一個封閉的壩體，總長3885m，主壩最大壩高19m。

大壩安全鑒定結論是:原大壩存在土體壓實度、滲透性部分不符合規范要求，壩體滲漏等問題。設計方案是采用套井粘土回填方法對壩體實施防滲加固。

設計套井直徑為1.1m，井距為0.8m。主壩0+100～西副壩0+060間采用雙排套井回填，排距為0.8m，第二排孔中心線要求位于壩軸線;其余壩段為單排，單排段套井中心線位于壩軸線。套井時要求深入基巖與覆蓋層分界線下100cm。

大壩及西副壩套井孔數為1183個，劃分為119個單元;上陳壩套井孔數為290個，劃分為29個單元;北壩套井孔數為471個，劃分為47個單元;羅店壩套井孔數為438個，劃分為44個單元;東副壩套井孔數為301個，劃分為30個單元。套井最大深度為23.6m，共完成工程量38126m。

3 具體施工工藝及施工方法

3.1 料場選定

在幸福水庫庫區內指定的料場取樣送有資質的檢測站進行粘土檢測實驗，并在施工過程中對同一料場的不同層次土料分別進行跟蹤檢測，全部達標后再進行施工。

3.2 施工機械配備

該工程配備CZ—22型沖抓鉆機22套，在粘土回填時將其沖抓鉆頭更換為夯錘進行回填夯實。在料場配備1m3挖掘機2臺，另配備了一定數量的運輸機械運輸粘土至套井洞口及運輸棄土至指定點堆放。

3.3 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重合達到鉆機的完全就位。

3.4 夯實參數確定

在套井全面施工前，進行了現場試驗，并確定了套井粘土回填最佳參數，詳見下表。

套井回填最佳夯擊施工參表

3.5 造孔及回填

鉆機須對準中心樁，造孔應間隔進行，即先完成主孔，后完成套孔。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層，鉆頭提升高度可以適當加高至2.0m左右進行沖擊開挖。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，以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。套井回填前，要對填筑面(孔底)進行檢查，在確認清除了底部的積水、污物、石渣、雜物、松動石塊等以后才可進行回填施工。為了嚴格控制回填粘土的厚度及同一層面的鋪設均勻，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。

4 工程質量控制及檢測情況

4.1 設計指標分析

設計套井直徑1.10m，井距0.8m。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%。

4.2 質量控制

a.原材料(粘土)的質量控制。施工前，首先對土料進行試驗檢測，要求天然含水量在20%～26%之間，粘粒含量大于30%，土料無草根、石子等雜物，以確保料場土符合設計及規范要求。為保證工程進度(雨天能施工)，可以在通風條件較好的施工料場內備料，其上用防雨布覆蓋，嚴格控制含水率，確保土料回填質量。

b.施工工藝控制。按設計要求放出套井中心線位樁，造孔時先按奇數序號后按偶數序號進行。在造孔過程中，為保證井孔垂直不偏斜，經常用垂球檢查孔斜度，并實行24小時連續施工，開挖完成驗收后立即回填粘土，避免塌孔。

c.回填質量控制。開始回填時，孔底無水、無浮土，在回填過程中，采取了控制措施，在每臺機旁掛一小黑板，上面標明孔號、機號、機手姓名及回填參數，以便于監督落實情況。在實施過程中，如遇到含水量較大的土層，為防止產生塌孔及滲水現象，應停止鉆進，用含水量較低的粘土填入孔內，回填高度超過塌方或滲水點以上50cm，夯實，再挖除，直至能繼續造孔;套井回填過程中如遇下雨而無法進一步回填時，采用防雨布覆蓋套井孔，再次回填時，應將上層含水量較高的粘土挖除，以確保套井粘土回填質量。

4.3 檢測

a.套井施工壓實度及滲透系數檢測。對每一個施工的套井，都應進行現場壓實度檢測和試驗，該工程共檢測壓實度8049次(共檢測2683個孔，每孔分上、中、下三個部位進行壓實度檢測)，檢測結果全部滿足壓實度大于96%的設計要求。共檢測滲透系數269組(每10個孔檢測一次)，檢測結果全部滿足不大于1×10－5cm/s的設計要求。

b.第三方檢測質量情況。業主委托浙江省水利水電工程質量監督檢驗站對工程進行第三方測，壩體套井粘土回填分部工程檢測的主要內容是套井回填土的物理性質、壓實度、滲透性、有機質含量、水溶鹽等。

土樣分析試驗結果是:水溶鹽含量0.02% ～0.10%，有機質含量0.21% ～0.29%，滿足設計要求。

大壩套井施工檢驗結果是:套井土料滲透系數1.94×10－6～8.56 ×10－8cm/s，壓實度 98.82% ～106.2%，含水率 17.5% ～21.2%，干密度 1.60～1.78g/cm3，均滿足設計要求。

5 結語

現場施工及試驗檢測情況表明，該工程的套井施工是成功的。在土料滿足要求的情況下，套井粘土防滲墻施工方案比其他壩體防滲施工方案更經濟，也是有效的，而且取材方便。

大壩經過3年的運行，測壓管測量成果分析表明:測壓管滲流壓力與庫水位相關性較好，說明壩體防滲效果良好。