浅谈土石坝套井回填防渗补强施工技术

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(宁波四明湖建设有限公司， 浙江 余姚 315400)

浅谈土石坝套井回填防渗补强施工技术

徐莉美，聂勇，黄建科

(宁波四明湖建设有限公司， 浙江 余姚 315400)

大坝渗漏是众多小型水库普遍存在且较为突出的问题，直接影响水库工程正常、安全运行。套井回填防渗补强技术具有机械设备简单、施工方便、工程量小、工效高、造价低及防渗效果好等优点，在解决许多土石坝的渗漏问题中发挥了显著作用。本文详细介绍了套井回填施工方法，以期为类似工程提供参考。

土石坝； 套井施工； 技术； 防渗

1 概 述

截止到2012年，余姚已建大小水库298座。这些水库在战胜水旱灾害，促进工农业生产，改善人民生活方面发挥了巨大作用。经过长期运行，部分工程老化、人为破坏严重，近几年，余姚市对水库存在的问题及隐患进行了排查，修补、加固了一批病险水库。笔者所在单位曾承接了部分水库除险加固工程施工，在四明湖水库、盘船岙水库、白罗岙水库的除险加固过程中，使用了套井回填防渗补强施工方法，渗漏得到了控制，取得了良好效果。

2 套井回填施工技术工艺原理

2.1 冲抓锥挖孔系统

冲抓锥成孔套井采用卷扬机吊冲抓锥，锥头内有重铁块及活动抓片，下落时，松开卷扬刹车，叶瓣抓片张开，锥头下落冲入土中，然后提升锥头，抓片闭合抓土，提升到地面将土卸下，如此往返循环作业直至达到成孔要求。

冲抓锥施工工艺流程是：场地平整→放样定位轴线→标出孔位中心、挖孔灰线→冲抓锥就位、孔位校正→冲抓成孔→全面检查验收桩孔中心、直径、深度、垂直度→排除孔底积水→分层回填黏土、分层击实→取样试验。

开挖时隔孔进行，挖一孔、填一孔，按编号顺序挖填。套井造孔顺序见图1。

图1 套中造孔顺序

2.2 黏土回填系统

a.回填料：黏土，要求含黏量不小于30%，含水量19%～23%。

b.毒土拌和：每1m3黏土掺和氯丹水剂10kg(氯丹水剂由50%氯丹乳剂加水稀释50倍而成)；黏土掺用氯丹时，要求边洒边拌、边拌边用，避免毒土散失和孔外过夜。

c.回填铺土按每层厚0.25m进行平整。

d.一般压实要求：根据击实试验来确定锤重、提升高度、夯击次数等参数。如：四明湖水库套井回填时，锤重0.5t，提升高度5m，夯击次数不少于7次。

e.回填料要求：干容重1.5t/m3，合格率98%。

f.其他要求：孔顶以下0.5m，不再掺和氯丹，用纯黏土；套井回填土施工时，挖一孔，填一孔，分层夯击。

g.黏土夯击详见图2(参照第一应用实例)：

图2 黏土夯击

3 套井回填工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程详见图3所示。

图3 施工工艺流程

3.2 套井施工前准备工作

为确保施工有序进行，套井施工前的准备工作主要包括五项：ⓐ开通“三通”(通电、通路、通水)；ⓑ施工人员和机械设备进场到位；ⓒ落实泥源、泥料；ⓓ备齐毒土用药并妥善保管； ⓔ土工试验(干容重、含水量)设备备齐。

3.3 技术要求

a.套井处理工具：φ100型冲抓锥。

b.套井尺寸：套井直径1m，有效厚度0.7m。

c.造孔位置：大坝坝顶中心线(轴线)向迎水面移3.75m。

d.套井处理深度：16.55～11m，实际套井138只，总进尺1860m。

e.回填料：黏土，要求含黏量不小于30%，含水量19%～23%。

f.用药量控制：每1m3黏土掺和氯丹水剂10kg(氯丹水剂由50%氯丹乳剂加水稀释50倍而成)。

g.回填铺土每一层厚度：0.25m。

h.压实要求：锤重0.50t，提升高度5m，夯击不少于7次。

i.回填料要求：干容重1.50t/m3，合格率98%。

j.其他要求：孔顶以下0.5m不再掺和氯丹，用纯黏土或石渣封顶；套井回填土施工时，要挖一孔，填一孔，分层夯击。

3.4 操作要点

a.测量放样轴线标高：根据建设单位提供的控制点、水准点，设立施工水准点及辅助施工基线。施工水准点应设置在不受干扰、牢固可靠且通视好、便于控制的地方。根据设计施工图进行放样，设立每个孔位中心点，测设高程。

b.黏土装运：确定黏土运输路线，专人指挥运输车辆运输，在黏土挖装过程中，清理黏土中杂物。

c.冲抓锥成孔程序：ⓐ对机械设备锥头中心定位；ⓑ用地锚卷扬机固定；ⓒ对三脚架的着力点用规格0.4m×0.4m×0.1m垫头木加固，预防滑动；ⓓ通过听声音、检查所抓废土等手段进行深度控制，直到弱风化岩层(抓不动时显示深度到位)；ⓔ出渣土运输，一般大坝顶面比较狭窄，除通过论证合理或对堆(弃)渣需要利用部分外，应避免二次挖运，尽量不占用其他施工场地或妨碍其他工程施工。

d.分层回填：把黏土泥块打碎，清除植被根茎；用人工边洒氯丹边搅拌，待成孔后分层下料，分层夯击(每层松铺厚度0.35m)。

e.夯击黏土：用自行设计的重0.5t的混凝土锤头，提升5m高进行夯击(分层夯击厚度0.25m)，通过击实试验确定夯实参数。

f.取样试验方法：如1、3、2开挖孔序，先对1、2孔进行开挖回填，对第3孔开挖完成后回填到5m时，同时对1、2、3孔土料回填进行环刀取样，每孔分别控制在5m左右取样一组环刀试验，该种取样方法能确保人员安全。

g.防渗质量控制：设计渗流量小于10-5cm/s。

h.成孔垂直度要求：每5m测一下垂直度，及时调整，确保孔直、不偏斜，保证搭接有效厚度。

i.孔底渗水处理方法：成孔后若有底处渗水，可以掺5%水泥。

j.侧面、底面渗水处理方法：先填干土，再进行开挖。

k.除险加固：河床中间砂砾层较厚，水会渗上来，出现类似情况，不再打孔，把土料填回去，进行帷幕灌浆处理。

4 套井回填材料与设备

4.1 主要机具设备(表1)

表1 主要机具设备

4.2 劳动力安排(表2)。

表2 劳动力安排

5 套井回填施工质量控制

5.1 黏土质量控制

a.选取黏土料场，设置排水沟，清理植被杂物。

b.经常检查黏土料场土块大小，杂质含量和含水量等土质情况，其中含水量的检查和控制尤为重要。若黏土的含水量偏高，一方面应改善料场的排水条件和采取防雨措施，另一方面需将含水量偏高的黏土进行翻晒处理，或采取轮换掌子面的办法，使黏土含水量降低到规定范围再开挖；当含水量偏低时，在料场采用分块筑畦埂、灌水浸渍方法对黏性黏土加水拌和，轮换取土，无论哪种加水方式，均应进行现场试验；当黏土含水量不均匀时，应考虑堆筑大土堆，使含水量均匀后再外运。

c.场内黏土夜间覆盖，做好防雨措施，遇雨天停止施工。

d.雨后复工套井内处理要彻底，首先把套井内孔底积水排干，孔底与回填连结黏土含水量明显偏高时，挖除含水量偏高黏土。

e.负温下填筑施工时，填土中严禁夹有冰雪或冻块，如因下雪停工，复工前应清理积雪，检查合格后方可复工。

f.料场黏土料，通过室内标准击实试验确定最大干密度。同一类型黏土要进行相应检测试验，在料场的表层、中层、下层要分别用环刀取一组土样。按设计指标进行检测，各项指标满足设计要求后才能使用。

5.2 开工技术准备

a.开工前选择两个套井孔为试验孔，应在逐层取样检查合格后方可继续施工。

b.开工前技术准备：ⓐ认真审核工程施工图纸及设计说明书，做好图纸会审记录；ⓑ编制施工方案，制定质量、安全等技术保证措施，并经有关单位审定批复；ⓒ对施工人员进行详细的技术、安全交底，选择责任心较强人员做班组长；ⓓ施工过程中落实三检制，严格控制施工质量。

6 套井回填施工安全措施

a.施工中严格遵守《水利水电建筑安装安全技术规程》(SD 2677—88)，机械操作必须符合《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ 33—2001)。

b.做好上岗前安全教育，严格按安全操作规程施工。

c.禁止非施工人员进入现场，进入现场施工人员必须戴安全帽。

d.安装触电保护器，施工现场的电缆应放置在无车辆、人、畜通行的部位。确保用电安全。

e.操作人员在拌和氯丹黏土时必须戴防毒口罩。

f.施工机电设备应有专人负责保养、维修和看管，确保安全生产。

g.夜间作业时，应有足够的照明，并防止眩光。

h.运输车辆倒退时，车辆应鸣笛警报，并有专人查看车后指挥倒车。

7 套井回填施工技术环保措施

a.在黏土运输过程中，运输车辆应密封良好，防止沿途扬漏，必要时采取罩盖或喷水等降低粉尘的措施。

b.施工作业产生的氯丹拌和土，做一孔，清理一孔，防止大面积扩散。

c.在施工期间，科学合理地规划施工区域，场内黏土筑土牛堆放，减少占地面积，保持清洁。

d.在施工中，采用科学的施工管理方法，合理安排施工作业，减少各施工工序的施工时间及施工用电等能源浪费。

e.采用冲抓锥成孔套井回填工艺，能在水库土石坝内筑起一道宽度仅1m左右的高密实度防渗防蚁黏土心墙，比其他施工方法节约了大量黏土资源。

8 结 语

实践证明，冲抓套井回填具有防渗效果好、机械设备简单、施工方便、质量易控制、便于就地取材、效率高、投资少等特点，在水库除险加固中取得了较好的效果，值得在类似工程中推广和应用。◆

1 SDJ 213—83 碾压式土石坝施工技术规范[S].

2 白永年，武士宁，王洪恩. 土石坝加固[M]. 北京：水利电力出版社，1992.

3 毛佑仪. 土坝安全与加固[M]. 北京：中国水利水电出版社，1994.

4 牛运光. 土坝安全与加固[M]. 北京：中国水利水电出版社，1998.

On Construction Technology of Earth and Rock-fill Dam Set WellBackfilling Anti-seepage Reinforcement

XU Li-mei, NIE Yong, HUANG Jian-ke

(NingboSiminghuConstructionCo.,Ltd.,Yuyao315400,China)

Dam seepage is a common and more prominent problem for many small reservoirs, which directly affects normal and safe operation of reservoir project. Set well backfilling anti-seepage reinforcement technology has advantages of simple mechanical equipment, convenient construction, low engineering quantities, high efficiency, low construction cost, good anti-seepage effect, etc., which plays significant role in solving seepage problem of many earth and rock-fill dam. Set well backfilling construction method is introduced in the paper in detail in order to provide reference for similar projects.

earth and rock-fill dam; set well construction; technology; anti-seepage

TV52

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1005-4774(2014)06-0019-04