套井回填在洞口庙水库除险加固工程中的应用

伍哲伟

(宁海县西店镇人民政府,浙江 宁海 315613)

1 工程概况

洞口庙水库位于宁波市宁海县西店镇境内紫溪中下游,紧临甬临高等级公路与甬台温高速公路,有机耕路直通坝顶,距宁波栎社机场45 km,离宁海县城20 km,交通便利。

水库上游集雨面积为10.93 km2,河道主流长度为6.59 km,河道(水库坝址至分水岭)平均比降为76.35‰。水库总库容198.27万m3,正常库容121.54万m3,工程等别为IV等,工程规模为小(1)型。水库大坝为黏土心墙坝,最大坝高21.5 m,坝顶高程46.24～47.66 m(1985年国家高程基准,下同),主坝顶轴线长140 m,坝顶宽4.0 m,副坝顶长200 m。主要建筑物有拦河大坝、溢洪道及输水建筑物,等级为4级建筑物,此次加固设计洪水标准为50 a一遇,校核洪水标准为1000 a一遇。相应的水位分别为设计洪水位43.27 m,校核洪水位43.91 m[1]。

2 防渗体冲抓套井回填的原理

冲抓套井回填是一种垂直防渗技术,适用于中、小型均质土坝、心墙坝的防渗加固处理。该技术主要是在土坝渗漏范围内原防渗体中,沿坝轴线单排或多排布置利用冲抓锥取土造井,再向套井内分层回填黏土 (层厚20～40 cm),由钻机的动力和卷扬设备带动夯锤加以夯实,形成1道连续的黏土防渗墙;同时,夯实对孔周围土体有压实作用,使坝体局部密度增大、渗透系数减小而达到截断坝体的渗流,达到防渗加固的目的[2]。

3 冲抓套井回填的应用

洞口庙水库大坝全线采用单排冲抓套井黏土回填进行防渗处理,套井回填黏土心墙轴线布置在大坝轴线上游侧40 cm处,沿大坝全长布置,按照主孔和套孔相间布置,1主1套相交连成井墙,套井为整圆,主井被套井切割呈对称蚀圆。

套井为单排布置,钻孔直径1.1 m,孔距0.8 m,有效厚度75.5 cm。套井心墙最小深度3.11 m,最大深度23.28 m,套井底部1.0 m采用1∶5水泥土回填。共布置主井和套井426个,平面总长340 m。

3.1 回填材料

填筑防渗墙的土料选用素黏土,其黏粒含量要求在15%～40%,含水率控制在15%～25%,设计干容重＞15.0 kN/m3,渗透系数＜10-5cm/s。

3.2 施工准备

在施工前,先开挖大坝坝顶,放出黏土防渗墙轴线,经过监理及业主核准后用编号的木桩打入每个井孔的中心位置,放样要一次完成。测量放样时,数据必须经现场监督人员审核后及时做好记录。

3.3 施工顺序

冲抓套井回填施工的工艺流程为:布孔—安机—造孔—清理—回填夯实—质量检查。其中施工操作主要包括造孔、回填、夯实3个环节。施工从坝右端向坝左端进行。

3.4 造 孔

套井冲抓造孔采用SJ2-95型冲抓钻机造孔,根据放样轴线成孔。套井回填在大坝上游削坡以前进行,钻孔布置在新大坝轴线上游侧40 cm处,现状坝顶开挖到45.30 m高程后作为施工平台。造孔按主孔和套孔相间布置,1主1套相交连接成墙。造孔时按一定顺序,在同一排井中,先打主井,后打套井。造孔时,保持井孔垂直,是施工操作的关键。严格控制井孔最大偏斜值,对于单孔偏斜值不超过3～8 cm为宜。以保证井与井之间能互相套接,不致产生漏缝。开孔直径为110 cm,在钻孔中要垂直,不得偏移,套井中心距为80 cm,孔深至相对不透水层,深度由现场调整。

3.5 回 填

在回填土料前,井底保持无水,检查井壁的土料填筑情况,以确定是否有集中渗漏通道或渗漏层面。回填土料经宁波市水利水电规划设计研究院试验室检测后选定料场开采,开采时要求按规范进行,土料开采后,要打碎,粒径一般不得大于5 cm,并不准掺有草皮、碎石、树根等杂物。回填铺土要均匀平整,分层填筑,松土层不宜过厚,以20～40 cm为宜。套井底部1.0 m采用1∶5水泥土回填,应将合格土料与水泥拌匀后回填孔内。位于库水位以下的井段,应加快施工速度。

3.6 夯 实

回填土的夯实是提高土的密实度和抗渗强度的重要环节,具体夯击参数经试验确定。初步设计使用的夯锤重600 kg,高程控制夯距 2 m,夯击次数 20～25次。一般回填控制夯距2 m,当距顶2 m以内,夯距要＜2 m,以防坝顶开裂或沿孔周壅起。

3.7 注意事项

由于土料的不均匀及天气变化影响,要求在第1个井回填后,用钻机钻取土样进行试验,根据试验结果适当调整工艺参数,保证填土质量。要严格按先主井后套井的顺序施工;造孔应连续作业不得停歇,以免塌孔;当出现严重塌孔时,可用土回填击实后,再进行冲抓;当井底有渗水时,可倾倒干土,反复抓尽,直至把水吸干。施工时要注意锤落深度,及时回填,必要时可以重复钻进回填(先进行上部处理、加固孔壁周围土体,重新钻孔回填)。塌孔严重时可以采用换填干土、石灰拌土以吸附水分,不可强行加深。

4 质量检查

洞口庙水库除险加固工程全线采用单排冲抓套井黏土回填进行防渗处理。施工结束后,对套井施工质量进行抽查,每10个孔作为1个单元取1组土样,对回填土料进行含水率、干密度、渗透系数等进行试验。该项目经环刀法抽样送宁波市水利水电规划设计研究院试验室检测,最小干密度1.52 g/cm3,而渗透系数均＜1.0E-05,符合设计及规范要求。经杭州亚太建设监理咨询有限公司和宁海县水利水电工程质量监督站评定为合格。

5 结 语

宁海县洞口庙水库除险加固工程防渗处理所采取的套井回填已经施工结束。经过近1 a的运行情况来看,坝体渗漏明显改善。该方法具有施工速度快、工程造价低、防渗效果显著等特点。实践证明,利用这种方法来处理洞口庙水库坝体渗漏是成功的,对类似工程也有一定的借鉴作用。

[1]贺立霞,黄明雨.宁海县洞口庙水库除险加固工程设计 [R].宁波:宁波市水利水电规划设计研究院,2008.

[2]叶锋,曾钢锋.防渗体冲抓套井回填工程质量检验与评定[J].浙江水利水电专科学校学报,2008(4)75-77.