王喜時
(浙江省第一水電建設(shè)集團有限公司 杭州 310051)
套井粘土回填施工方法在中小型水庫除險加固工程中的應用日趨廣泛,套井回填施工工藝及施工方法也日趨成熟。本文通過工程實例,對套井回填施工在工程中的應用進行總結(jié)及分析。
巖口水庫位于義烏市上溪鎮(zhèn)巖口村,處于錢塘江流域東陽江支流航慈溪上游,壩址以上集水面積53.5km2,總庫容3590萬m3。是一座以灌溉為主,結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水利工程。
根據(jù)2005年《巖口水庫大壩安全鑒定》,大壩被評定為二類壩;2006年浙江省水利設(shè)計院完成了《巖口水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》;2007年11月完成了該工程的招標投標工作。該工程采用粘土套井防滲墻的部位分別為陳泥塘副壩及余車副壩。
a.陳泥塘副壩套井施工設(shè)計方案。在壩軸線上游側(cè)5m位置布置一排套井對壩體及基礎(chǔ)進行防滲加固處理,套井造孔直徑為1.1m,孔距為0.755m,套井底高程開挖至弱風化基巖。套井最大深度約26m。為提高原放水涵洞部位壩體的防滲能力,在壩軸線上游側(cè)5m位置原放水涵洞部位設(shè)三排套井對壩體及基礎(chǔ)進行防滲加固處理,套井造孔直徑為1.1m,孔距為0.755m,套井底高程開挖至弱風化基巖。
b.余車副壩套井施工設(shè)計方案。在壩軸線上游側(cè)5m位置布置一排套井對壩體及基礎(chǔ)進行防滲加固處理,套井造孔直徑為1.1m,孔距為0.755m,套井底高程開挖至弱風化基巖。套井最大深度約為19m。
本工程套井施工起止日期為2008年1月20日~4月1日。
3.1.1 施工機械配備
配備沖抓鉆機8套,二個副壩各4套。該工程采用臨海產(chǎn)CZ—22型沖抓鉆機,在粘土回填時將其沖抓鉆頭更換為夯錘(夯錘為現(xiàn)場采用鋼板制成的圓筒)進行回填夯實。
3.1.2 鉆機就位
在壩頂上測量標定出套井中心點,將鉆機移至中心點附近,然后采用線錘法定位。具體做法是:在鉆機的機具上設(shè)立線錘,線錘中心線與鉆機的工作中心線吻合,利用線錘與地面套井中心點重合就位鉆機。
3.1.3 夯實參數(shù)確定
對應每個夯擊數(shù)據(jù)相應在填筑面上取土樣測定土料干容重,繪制干容重與錘擊遍數(shù)的關(guān)系曲線,確定最佳錘擊數(shù)。
3.1.4 造孔及回填
鉆機一經(jīng)就位完畢,即可進行造孔。造孔采用兩序法:先進行主孔的成孔及回填,然后進行套孔的成孔及回填。造孔時將沖抓鉆機鉆頭提離開挖面約1.5m左右,對于地面表層雜填土,鉆頭提升高度可以適當加高至2.0m進行沖擊開挖。開挖時為保證垂直度,鉆進進尺每5m進行一次垂直度的校核,及時糾正開挖偏差。開挖過程中,鉆機鉆頭每沖抓一次旋轉(zhuǎn)一個角度,進而控制開挖面的平滑性。
孔深達到設(shè)計要求以后,將沖抓鉆頭更換為夯錘進行粘土回填。回填前,對填筑面(孔底)進行整平,具體做法為利用夯錘進行夯擊。該工程套井底部為全風化巖上限,根據(jù)以往施工經(jīng)驗,整平夯擊次數(shù)采用2~3次,夯距為20~30cm。為嚴格控制回填粘土的厚度及同一層面的鋪設(shè)均勻度,采用小鏟車控制回填粘土量,鏟車將粘土倒入孔內(nèi)時,沿孔四周倒入,確保粘土鋪設(shè)均勻。粘土入倉與夯擊兩工序先后進行,不能同步進行,以保證回填質(zhì)量。
a.設(shè)計指標分析??拙?5.5cm,套井直徑110cm,有效搭接厚度80cm?;靥钔翂簩嵍炔恍∮?6%,滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s,水溶鹽含量不大于3%,有機質(zhì)含量不大于2%。
b.施工前,首先對料場土料進行了試驗檢測,檢測結(jié)果:土料最大干密度為1.59g/cm3,最優(yōu)含水率為22%,水溶鹽含量為0.641%,有機質(zhì)含量為0.197%。料場土符合設(shè)計及規(guī)范要求。
c.套井正式施工前,進行了現(xiàn)場試驗,確定了粘土回填最佳夯擊參數(shù),詳見下表。
套井回填最佳夯擊施工參數(shù)表
d.單元工程劃分。每10個孔為一個單元。陳泥塘副壩總套井孔數(shù)為368個,劃分成36個單元,共完成工程量5143.72m;余車副壩總套井孔數(shù)為308個,劃分成31個單元,共完成工程量3585.16m。
每個單元(10個孔)取一組樣進行滲透試驗。陳泥塘副壩共檢測滲透系數(shù)36組,最大值為9.24×10-6cm/s,最小值為7.26×10-8cm/s;余車副壩共檢測滲透系數(shù)31組,最大值為6.80×10-6cm/s,最小值為3.99×10-8cm/s。對每個孔均對上、中、下三層分別做了壓實度試驗。陳泥塘副壩共檢測壓實度試驗1104組,最大值為102%,最小值為96.3%;余車副壩共檢測壓實度試驗924組,最大值為102.5%,最小值為96.4%。所有檢測數(shù)據(jù)均達到設(shè)計要求。
業(yè)主委托省水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗站對土樣進行分析試驗,結(jié)果是:有機鹽含量為0.87%~0.89%,水溶鹽含量為0.26%~0.31%,滿足設(shè)計要求。對兩個副壩套井施工檢驗的結(jié)果如下:套井土料滲透系數(shù)為3.5×10-6~1.7×10-8cm/s,壓實度為 97.2%~110.8%(壓實度大于100%說明施工現(xiàn)場的壓實功能大于室內(nèi)試驗的擊實功能),含水量為17.8%~25.1%,干密度為1.52~1.75g/cm3,均滿足設(shè)計要求。
根據(jù)現(xiàn)場施工情況及試驗檢測情況,本工程的套井施工是成功的。套井粘土防滲墻施工方案比其他壩體防滲施工(如混凝土防滲墻)是更趨經(jīng)濟的,也是有效的。該工程套井施工經(jīng)驗總結(jié)如下:
a.原壩體工程料源條件。如果沒有干密度大于1.5g/cm3、滲透系數(shù)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.原壩體工程地質(zhì)條件。如原壩體土料為分散性土或流砂類基礎(chǔ),則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。套井施工成敗,關(guān)鍵之一就是對回填土料含水量的控制,太干或太濕的土料均不可能夯實,施工過程中應把土料的含水量控制在最優(yōu)含水量的±2%范圍內(nèi)。
d.施工過程控制。施工過程中應對鋪土厚度、夯擊次數(shù)、落錘高度等施工參數(shù)進行嚴格控制,以防局部達不到設(shè)計要求。3