浅谈套井施工在水库除险加固工程中的应用

王喜时

（浙江省第一水电建设集团有限公司 杭州 310051）

1 概述

套井粘土回填施工方法在中小型水库除险加固工程中的应用日趋广泛，套井回填施工工艺及施工方法也日趋成熟。本文通过工程实例，对套井回填施工在工程中的应用进行总结及分析。

2 工程概况

岩口水库位于义乌市上溪镇岩口村，处于钱塘江流域东阳江支流航慈溪上游，坝址以上集水面积53.5km2，总库容3590万m3。是一座以灌溉为主，结合防洪、发电等综合利用的中型水利工程。

根据2005年《岩口水库大坝安全鉴定》，大坝被评定为二类坝；2006年浙江省水利设计院完成了《岩口水库除险加固工程初步设计报告》；2007年11月完成了该工程的招标投标工作。该工程采用粘土套井防渗墙的部位分别为陈泥塘副坝及余车副坝。

a.陈泥塘副坝套井施工设计方案。在坝轴线上游侧5m位置布置一排套井对坝体及基础进行防渗加固处理，套井造孔直径为1.1m，孔距为0.755m，套井底高程开挖至弱风化基岩。套井最大深度约26m。为提高原放水涵洞部位坝体的防渗能力，在坝轴线上游侧5m位置原放水涵洞部位设三排套井对坝体及基础进行防渗加固处理，套井造孔直径为1.1m，孔距为0.755m，套井底高程开挖至弱风化基岩。

b.余车副坝套井施工设计方案。在坝轴线上游侧5m位置布置一排套井对坝体及基础进行防渗加固处理，套井造孔直径为1.1m，孔距为0.755m，套井底高程开挖至弱风化基岩。套井最大深度约为19m。

本工程套井施工起止日期为2008年1月20日～4月1日。

3 施工工艺及施工方法

3.1 施工方法

3.1.1 施工机械配备

配备冲抓钻机8套，二个副坝各4套。该工程采用临海产CZ—22型冲抓钻机，在粘土回填时将其冲抓钻头更换为夯锤（夯锤为现场采用钢板制成的圆筒）进行回填夯实。

3.1.2 钻机就位

在坝顶上测量标定出套井中心点，将钻机移至中心点附近，然后采用线锤法定位。具体做法是：在钻机的机具上设立线锤，线锤中心线与钻机的工作中心线吻合，利用线锤与地面套井中心点重合就位钻机。

3.1.3 夯实参数确定

对应每个夯击数据相应在填筑面上取土样测定土料干容重，绘制干容重与锤击遍数的关系曲线，确定最佳锤击数。

3.1.4 造孔及回填

钻机一经就位完毕，即可进行造孔。造孔采用两序法：先进行主孔的成孔及回填，然后进行套孔的成孔及回填。造孔时将冲抓钻机钻头提离开挖面约1.5m左右，对于地面表层杂填土，钻头提升高度可以适当加高至2.0m进行冲击开挖。开挖时为保证垂直度，钻进进尺每5m进行一次垂直度的校核，及时纠正开挖偏差。开挖过程中，钻机钻头每冲抓一次旋转一个角度，进而控制开挖面的平滑性。

孔深达到设计要求以后，将冲抓钻头更换为夯锤进行粘土回填。回填前，对填筑面（孔底）进行整平，具体做法为利用夯锤进行夯击。该工程套井底部为全风化岩上限，根据以往施工经验，整平夯击次数采用2～3次，夯距为20～30cm。为严格控制回填粘土的厚度及同一层面的铺设均匀度，采用小铲车控制回填粘土量，铲车将粘土倒入孔内时，沿孔四周倒入，确保粘土铺设均匀。粘土入仓与夯击两工序先后进行，不能同步进行，以保证回填质量。

3.2 施工工艺

a.设计指标分析。孔距75.5cm，套井直径110cm，有效搭接厚度80cm。回填土压实度不小于96%，渗透系数不大于1×10-5cm/s，水溶盐含量不大于3%，有机质含量不大于2%。

b.施工前，首先对料场土料进行了试验检测，检测结果：土料最大干密度为1.59g/cm3，最优含水率为22%，水溶盐含量为0.641%，有机质含量为0.197%。料场土符合设计及规范要求。

c.套井正式施工前，进行了现场试验，确定了粘土回填最佳夯击参数，详见下表。

套井回填最佳夯击施工参数表

d.单元工程划分。每10个孔为一个单元。陈泥塘副坝总套井孔数为368个，划分成36个单元，共完成工程量5143.72m；余车副坝总套井孔数为308个，划分成31个单元，共完成工程量3585.16m。

4 工程质量检测情况

4.1 施工过程质量检测情况

每个单元（10个孔）取一组样进行渗透试验。陈泥塘副坝共检测渗透系数36组，最大值为9.24×10-6cm/s，最小值为7.26×10-8cm/s；余车副坝共检测渗透系数31组，最大值为6.80×10-6cm/s，最小值为3.99×10-8cm/s。对每个孔均对上、中、下三层分别做了压实度试验。陈泥塘副坝共检测压实度试验1104组，最大值为102%，最小值为96.3%；余车副坝共检测压实度试验924组，最大值为102.5%，最小值为96.4%。所有检测数据均达到设计要求。

4.2 第三方质量检测情况

业主委托省水利水电工程质量监督检验站对土样进行分析试验，结果是：有机盐含量为0.87%～0.89%，水溶盐含量为0.26%～0.31%，满足设计要求。对两个副坝套井施工检验的结果如下：套井土料渗透系数为3.5×10-6～1.7×10-8cm/s，压实度为 97.2%～110.8%（压实度大于100%说明施工现场的压实功能大于室内试验的击实功能），含水量为17.8%～25.1%，干密度为1.52～1.75g/cm3，均满足设计要求。

5 结语

根据现场施工情况及试验检测情况，本工程的套井施工是成功的。套井粘土防渗墙施工方案比其他坝体防渗施工（如混凝土防渗墙）是更趋经济的，也是有效的。该工程套井施工经验总结如下：

a.原坝体工程料源条件。如果没有干密度大于1.5g/cm3、渗透系数小于1×10-5cm/s的粘土料，采用套井施工方案是完全不可能的。

b.原坝体工程地质条件。如原坝体土料为分散性土或流砂类基础，则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。套井施工成败，关键之一就是对回填土料含水量的控制，太干或太湿的土料均不可能夯实，施工过程中应把土料的含水量控制在最优含水量的±2%范围内。

d.施工过程控制。施工过程中应对铺土厚度、夯击次数、落锤高度等施工参数进行严格控制，以防局部达不到设计要求。³