冲抓回填技术在龙潭水库大坝防渗中的应用

李　可

摘要:龙潭水库除险加固冲抓套井回填工程,历时5个月,于2002年3月完成。实际完成冲抓套井回填长度500米,总进尺8793米。冲抓套井回填后在坝体内形成了一条粘土心墙,大大地提高了坝体的防渗、抗渗能力;增加了蓄水量,扩大了灌溉面积了,充份发挥了设计效益,同时经受了2003年、2007年蓄洪水位高程分别达58.5m、59.1m 的考验。就大坝的多种防渗处理措施相比较而言,其效果是较好的,有 一定的借鉴意义。

关键词:龙潭水库;回填土

龙潭水库位于江淮之间的霍邱县西南部,是淠史杭灌区的沣西干渠灌区内一座中型反调节水库,由均质土坝、进水闸、放水闸、和两座放水涵组成,主坝长5300m,坝顶高程60.2m,总库容6700万m3集水面积18Km2,该水库自1957年冬正式开工兴建,1960年建成北段,长35.23m,坝顶高程54.70m,初建时规模较小,库容仅1100m3,至1974年大坝南段1778m的延长段土方完成为止,历时十七年。由于水库兴建于文革期间,人工筑坝又拖了很长时间,所以存在问题较多,突出表现在①土层厚,没夯实,土壤含水量大,局部有冻土上坝,干容重达不到设计要求②从钻探得知大坝南端坝体与坝基接触部位,普遍存在着耕植土,层厚0.2-2.0米之间施工时未彻底清理。该段500多米长坝基渗漏严重,并进行过灌浆处理,效果不好。1991年大水时水位57.34m,库容5374万立方米,多处渗水,险象环生。多年来水库一直不能按设计条件运行,蓄水位匀未达设计标准,影响灌溉效益发挥。为彻底消除隐隐患,安徽省水利厅以皖水技[1999]622号文批复同意实施龙潭水库除险加固工程其中2+900-3+400,全长500米使用冲抓回填处理。

1 设计要点:

1.1 孔位布置

沿堤身纵轴线偏上游1米,单排布孔,孔中心距77Cm,孔直径110 Cm。

1.2 成孔深度:

坝顶高程60.2m,坝底高程49.8m-48.8m,孔底部高程控制在46.1m-48.8m,平均井深13.15m,即孔深=坝顶高程-坝底高程-深入坝基(0.5m)。遇特殊地层则作适当调整。

1.3 土质要求:

回填粘性性土,土料粘粒含量为35%-50%,含水量控制在20%左右,干密度要求16.0kN/m3,渗透系数不大于1*10-5cm/s。

2 工程施工

2.1 冲抓套井的定位与放样

根据业主提供的大坝水准点,测量冲抓坝段坝顶高程,每50米坝长留一固定高程点,在施工区以外距第一孔和终孔各10米设永久性固定桩。钻孔中心连线位坝顶中心线偏上游1米,第一孔中心桩位置在桩号2+900.55处,然后每间隔0.77米打中心桩,并用元钉定在桩顶上控制孔距。所有施工放样和移机定位匀要用钢卷尺进行。

2.2 施工机械设备和原材料

冲抓回填的主要设备有:冲抓钻机、三角架、卷扬机、夯锤等。设备经过检验,符合施工要求才能进场。冲抓井直径110cm;夯锤直径要大于90cm;锤重800Kg以上。开工前要做2-3个试验孔,检验设备技术状况、性能是否满足施工需要,是否符合设计要求。

大坝冲抓回填材料为粘土,本工程回填土料场是库区内滩地,料场土要做详细的土工试验,按监理及施工规范要求取土料检测试样,送交资质满足要求的检测结果具有法律效力的检测单位检测。

2.3 套井井孔的施工

施工顺序:先施工单号井孔,再施工套井井孔,套打前进。

施工段安排:先施工井深适中的中段,再施工最深的井段,最后施工较浅的井段。

造孔时机架要保持固定平衡,不得因震动而产生位移。必须保证井孔的必要的垂直度,井口至井底最大偏移不得大于2.0cm,相邻两井壁交点距不小于76cm(有效防渗厚度)。钻机定位时钢丝绳重点与井位桩允许偏差正负2.0cm以内,造孔深度控制在坝基以下0.5米,若遇特殊情况,由业主组织相关各方现场确定。

2.4 回填土及回填夯实

回填土前首先检测土料含水量,工地试验后书面通知现场质检员,由监理最终确定是否回填。超过施工允许含水量范围的土料,应在取土区挖开洒水(翻晒),对储留工地较长的回填土料,视其天气加测料土的含水量。土料块径不大于8.0cm,超径土块应打碎。回填虚土厚度为40cm,向井内倒回填表土时,夯锤要提出井口平面1.5米以上,使入井土均匀洒落井内。每次向井内倒土,均要用板车装量,以便控制数量,保障回填土的厚度满足要求。夯土时要分层夯实,夯锤击数20次,井口下1.0米至坝顶击数可适当减少。夯锤落距2.0米,井口处可有可无适当减小。回填土夯实速度不超过4.5米/小时。

3 施工质量的检测

3.1 料土的检测

土工试验的土料要有代表性,要在监理在场时,施工单位取样,监理工程师封存后送交由施工单位委托的经监理单位考核认可的资质等级满足要求的检测单位检测,否则检测成果无效。

3.2 井孔垂直度及井深的检测

按施工质量要求,井井口至井底的最大偏移不得大于2.0cm,施工时由施工单位技术人员每4米深度检测一次,并做好测量记录,造孔结束由监理测量井孔深度、垂直度,填写记录表,双方共同签字认可后有效。经监理检测造孔不合格的,要在原井位重新造孔,并记录取为返工井。

3.3 回填土密实度的检测

冲抓回填夯实土,在监理人员指定的位置,由技术人员采取土样,无论单孔或套孔,距井底以上1.0米内必须采集一组夯实后土样。土样的采集数量:单孔按按井深4.0米取一组土样,套孔每孔取二组土样(包括距井底1m一组),取土样时由监理在旁监督,采取的环刀土样经监理终检后,装塑料袋由质检人员送交试验室检测。对土样进行干密度、含水量检测必须在1小时内完成,在下一孔施工前将检测的干密度、含水量数值报监理认定,以确定是继续施工或返工。每孔井测定的全部干密度值,合格率应大于90%,,且不合格樣不得集中于某一坝段内,不合格干密度值不得低于设计干密度值的98%,对不满足上棕要求的井孔,均应作返工处理。每一单元取一夯实土块由施工单位委托的检测单位工地现场做渗透试验,评价回填土的防渗性能。