套井粘土回填在土坝除险加固工程中的应用

陈文芳

(浙江省义乌市幸福水库管理处 322000)

1 前言

为了确保水库工程安全，规范中小型水库的建设管理，2002年12月，浙江省水利厅召开专门会议决定在全省实施千库保安工程建设。安全鉴定表明:土石坝坝体渗漏，是水库大坝主要病险，因此，坝体防渗加固已成为病险水库除险加固的主要内容之一。现结合义乌市幸福水库千库保安工程建设实例，介绍一种投资小，防渗效果佳的施工工艺及施工方法，即土坝套井粘土回填施工技艺及施工方法的应用。

2 工程概况

义乌市幸福水库位于义乌市后宅街道洪华村，是一座以防洪为主、结合灌溉等综合利用的小(1)型水库。幸福水库大坝坝型为均质坝，集雨面积0.89km2，引水面积8.66km2，总库容690万m3，水库主要建筑物有拦河大坝、坝下放水涵洞、引水工程、灌区工程等，不设溢洪道。大坝由主坝、北坝、上陈坝、罗店坝、西副坝及东副坝组成，形成一个封闭的坝体，总长3885m，主坝最大坝高19m。

大坝安全鉴定结论是:原大坝存在土体压实度、渗透性部分不符合规范要求，坝体渗漏等问题。设计方案是采用套井粘土回填方法对坝体实施防渗加固。

设计套井直径为1.1m，井距为0.8m。主坝0+100～西副坝0+060间采用双排套井回填，排距为0.8m，第二排孔中心线要求位于坝轴线;其余坝段为单排，单排段套井中心线位于坝轴线。套井时要求深入基岩与覆盖层分界线下100cm。

大坝及西副坝套井孔数为1183个，划分为119个单元;上陈坝套井孔数为290个，划分为29个单元;北坝套井孔数为471个，划分为47个单元;罗店坝套井孔数为438个，划分为44个单元;东副坝套井孔数为301个，划分为30个单元。套井最大深度为23.6m，共完成工程量38126m。

3 具体施工工艺及施工方法

3.1 料场选定

在幸福水库库区内指定的料场取样送有资质的检测站进行粘土检测实验，并在施工过程中对同一料场的不同层次土料分别进行跟踪检测，全部达标后再进行施工。

3.2 施工机械配备

该工程配备CZ—22型冲抓钻机22套，在粘土回填时将其冲抓钻头更换为夯锤进行回填夯实。在料场配备1m3挖掘机2台，另配备了一定数量的运输机械运输粘土至套井洞口及运输弃土至指定点堆放。

3.3 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重合达到钻机的完全就位。

3.4 夯实参数确定

在套井全面施工前，进行了现场试验，并确定了套井粘土回填最佳参数，详见下表。

套井回填最佳夯击施工参表

3.5 造孔及回填

钻机须对准中心桩，造孔应间隔进行，即先完成主孔，后完成套孔。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层，钻头提升高度可以适当加高至2.0m左右进行冲击开挖。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，以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。套井回填前，要对填筑面(孔底)进行检查，在确认清除了底部的积水、污物、石渣、杂物、松动石块等以后才可进行回填施工。为了严格控制回填粘土的厚度及同一层面的铺设均匀，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。

4 工程质量控制及检测情况

4.1 设计指标分析

设计套井直径1.10m，井距0.8m。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%。

4.2 质量控制

a.原材料(粘土)的质量控制。施工前，首先对土料进行试验检测，要求天然含水量在20%～26%之间，粘粒含量大于30%，土料无草根、石子等杂物，以确保料场土符合设计及规范要求。为保证工程进度(雨天能施工)，可以在通风条件较好的施工料场内备料，其上用防雨布覆盖，严格控制含水率，确保土料回填质量。

b.施工工艺控制。按设计要求放出套井中心线位桩，造孔时先按奇数序号后按偶数序号进行。在造孔过程中，为保证井孔垂直不偏斜，经常用垂球检查孔斜度，并实行24小时连续施工，开挖完成验收后立即回填粘土，避免塌孔。

c.回填质量控制。开始回填时，孔底无水、无浮土，在回填过程中，采取了控制措施，在每台机旁挂一小黑板，上面标明孔号、机号、机手姓名及回填参数，以便于监督落实情况。在实施过程中，如遇到含水量较大的土层，为防止产生塌孔及渗水现象，应停止钻进，用含水量较低的粘土填入孔内，回填高度超过塌方或渗水点以上50cm，夯实，再挖除，直至能继续造孔;套井回填过程中如遇下雨而无法进一步回填时，采用防雨布覆盖套井孔，再次回填时，应将上层含水量较高的粘土挖除，以确保套井粘土回填质量。

4.3 检测

a.套井施工压实度及渗透系数检测。对每一个施工的套井，都应进行现场压实度检测和试验，该工程共检测压实度8049次(共检测2683个孔，每孔分上、中、下三个部位进行压实度检测)，检测结果全部满足压实度大于96%的设计要求。共检测渗透系数269组(每10个孔检测一次)，检测结果全部满足不大于1×10－5cm/s的设计要求。

b.第三方检测质量情况。业主委托浙江省水利水电工程质量监督检验站对工程进行第三方测，坝体套井粘土回填分部工程检测的主要内容是套井回填土的物理性质、压实度、渗透性、有机质含量、水溶盐等。

土样分析试验结果是:水溶盐含量0.02% ～0.10%，有机质含量0.21% ～0.29%，满足设计要求。

大坝套井施工检验结果是:套井土料渗透系数1.94×10－6～8.56 ×10－8cm/s，压实度 98.82% ～106.2%，含水率 17.5% ～21.2%，干密度 1.60～1.78g/cm3，均满足设计要求。

5 结语

现场施工及试验检测情况表明，该工程的套井施工是成功的。在土料满足要求的情况下，套井粘土防渗墙施工方案比其他坝体防渗施工方案更经济，也是有效的，而且取材方便。

大坝经过3年的运行，测压管测量成果分析表明:测压管渗流压力与库水位相关性较好，说明坝体防渗效果良好。