朱兆平

（浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，311231，杭州）

20世紀(jì)60年代，浙江省天臺(tái)縣農(nóng)機(jī)廠對(duì)機(jī)動(dòng)打井機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，改變了打井機(jī)只挖井不回填的性能，試制出了能自動(dòng)掛卸的沖抓式打井機(jī)具。1972年，浙江省溫嶺縣首次將沖抓式打井機(jī)用于處理土壩滲漏，取得成功。由于該技術(shù)方法簡(jiǎn)單，操作方便，投資低廉，效果明顯，很快在浙江省部分地區(qū)推廣。1978年，套井回填技術(shù)得到浙江省病險(xiǎn)水庫(kù)處理經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)肯定，開(kāi)始在全省范圍內(nèi)推廣，并應(yīng)用于省外很多水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程。1998年，水利部《土石壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》肯定了套井回填技術(shù)，并進(jìn)行了規(guī)范，作為成熟技術(shù)向全國(guó)推廣。

所謂套井回填就是水庫(kù)大壩壩體除險(xiǎn)加固和防滲漏處理的一種施工方法，用沖抓機(jī)造孔，然后用黏土回填并用夯實(shí)錘夯實(shí)黏土，施工完成后相當(dāng)于在壩體中構(gòu)筑了一道黏土防滲墻。

一、工作機(jī)理

利用沖抓式打井機(jī)具，在土壩滲漏范圍內(nèi)沿大壩縱向布設(shè)井位，井位套井位，相鄰井位有效搭接，井位內(nèi)用黏性土料分層回填，并用重錘夯實(shí)，在大壩內(nèi)沿縱向形成一個(gè)連續(xù)的黏土防滲墻。同時(shí)，在重錘夯擊時(shí)，對(duì)孔壁土層造成擠壓，使井孔周圍土體密實(shí)，有效截?cái)酀B漏通道，提高壩體防滲性能，從而達(dá)到了防滲加固的目的。

二、適用條件

①適用于均質(zhì)壩和寬心墻壩。②適用于筑壩土料質(zhì)量差或填筑質(zhì)量差，導(dǎo)致浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)過(guò)高，背水坡出現(xiàn)大面積散浸（滲水）的隱患處理。③適用于壩體分期施工時(shí)接合面未處理好，在壩體中形成水平薄弱層面，高水位時(shí)成為集中滲漏的隱患處理。④適用于汛后對(duì)漏水通道的處理。⑤適用于壩下涵管嚴(yán)重破損而無(wú)法修理時(shí)對(duì)管身進(jìn)行回填處理。⑥適用于土壩白蟻蟻害處理，摻加藥物對(duì)蟻路、蟻巢進(jìn)行毒土回填。

套井回填技術(shù)也有局限性。對(duì)于砂礫透水地基的滲漏問(wèn)題、壩體與兩岸山坡接觸面的滲漏問(wèn)題，采用套井回填技術(shù)處理效果不夠理想。此外，為保證施工質(zhì)量，要求井孔垂直，故套井深度不宜超過(guò)30 m。

三、工藝流程

套井回填施工工藝流程為：場(chǎng)地平整—主孔沖抓挖土方—主孔沖抓回填土方—套孔沖抓挖土方—套孔沖抓回填土方—主孔沖抓挖土方—主孔沖抓回填土方—套孔沖抓挖土方—套孔沖抓回填土方，如此依次循環(huán)。其造孔和回填夯實(shí)的順序如圖1所示：先沖抓造孔并回填夯實(shí)孔1，接著造孔回填夯實(shí)孔2，再在孔3處造孔回填夯實(shí)，注意保證在孔3處造孔時(shí)不偏孔，相鄰孔內(nèi)土層硬度基本一致，如此循環(huán)做孔4，再做孔5。

四、技術(shù)要求

1.井位布置

井位一般沿壩軸線偏上游布置，兩端必須超過(guò)滲漏范圍3～5 m，井底高程必須在滲漏高程以下1～2 m。

井位布置時(shí)，首先應(yīng)通過(guò)滲流計(jì)算，從而確定防滲墻厚度δ。采用沖抓式打井機(jī)具造孔，開(kāi)孔直徑一般在1.1～1.2 m。以造孔直徑1.1 m為例，如果要求防滲墻厚度δ為0.8 m，則一般布置單排套井，孔距為0.75 m，如果要求δ為1.6 m，則應(yīng)布置雙排套井，梅花形布置，呈連環(huán)狀，排距0.8 m，孔距0.98 m，防滲墻有效厚度能達(dá)1.6 m。

根據(jù)對(duì)采用套井回填技術(shù)的黏性土防滲墻質(zhì)量研究，當(dāng)壩高20 m以內(nèi)時(shí)，如采用單排套井，有效厚度0.8 m，處理壩體滲漏效果良好。這是由于老壩體還有部分防滲功能，回填土料時(shí)對(duì)周圍土體有擠密壓實(shí)作用。

2.土料要求

回填土料應(yīng)選用黏土，質(zhì)量應(yīng)與碾壓式土壩心墻土料的要求相同。參照土壩設(shè)計(jì)的要求，土料應(yīng)進(jìn)行以下項(xiàng)目的試驗(yàn)：①有機(jī)質(zhì)、水溶鹽的化學(xué)性質(zhì)；②顆粒組成及顆粒比重，套井回填土料的黏粒含量一般應(yīng)大于35%；③土料含水量及干密度；④土料的液限、塑限；⑤標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，求得最大干密度、最優(yōu)含水量及壓實(shí)功能；⑥滲透系數(shù)。

每個(gè)料場(chǎng)一般應(yīng)視土料多少，做1～3組土料試驗(yàn)，每組土料取土100 kg（其中的原土應(yīng)用環(huán)刀取土樣）送到有資質(zhì)的土工試驗(yàn)單位進(jìn)行試驗(yàn)。各地在實(shí)際的套井回填施工中，選用的土料場(chǎng)黏粒含量一般大于30%～35%，含水量接近最優(yōu)含水量，壓實(shí)后滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s。

3.造孔施工

①造孔施工前，應(yīng)將水庫(kù)放空。②要嚴(yán)格按先主井后套井的順序施工。套井沿施工軸線依次編號(hào)后，先施工1號(hào)、3號(hào)孔，再施工2號(hào)孔。為保證回填防滲墻的有效厚度，當(dāng)2號(hào)孔造孔完畢后，應(yīng)由施工監(jiān)理下井檢查，保證防滲墻達(dá)到設(shè)計(jì)的有效厚度。如由于套井偏斜造成套接厚度小于設(shè)計(jì)有效厚度的90%時(shí)，應(yīng)在其下游側(cè)補(bǔ)打1孔，以符合有效厚度要求。③嚴(yán)格控制井孔的垂直度。造孔的關(guān)鍵是要求井孔垂直，一般在套井施工時(shí)可先造孔2 m深，檢測(cè)其傾斜度，確定鉆機(jī)架設(shè)平穩(wěn)后再向下抓進(jìn)。雖然有的工程提出井的偏斜度應(yīng)在4‰以內(nèi)，但是很難監(jiān)測(cè)控制。④造孔應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得停歇，以免塌孔。⑤監(jiān)測(cè)記錄。在造孔施工過(guò)程中，隨時(shí)注意壩體老土的顏色、顆粒結(jié)構(gòu)、有無(wú)雜物等，逐一作出記錄。造孔結(jié)束后，由施工記錄員緩緩下井觀察井壁狀況，做出描繪記錄（如是否有滲漏通道痕跡等）。每造10個(gè)孔，每孔深5 m，取老壩體土樣1個(gè)做干密度、含水量試驗(yàn)，作為以后大壩管理的基本資料。⑥在造孔施工時(shí)，從壩體內(nèi)抓出的廢土應(yīng)及時(shí)運(yùn)出，不準(zhǔn)堆放在井周圍，以防引發(fā)坍井事故。

4.回填施工

回填施工應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

①打井完畢后，應(yīng)立即連續(xù)進(jìn)行分層回填黏土夯實(shí)。②回填土料前，檢查井的深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；清除井底浮土及雜質(zhì)；如有積水應(yīng)用松干土料回填吸干，再抓出松土，直至井底無(wú)水時(shí)才能開(kāi)始回填。③對(duì)每層填土厚度、夯錘重量、落錘高度、夯擊次數(shù)等參數(shù)應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)，以達(dá)到設(shè)計(jì)控制干密度（壓實(shí)度）、滲透系數(shù)的要求，還應(yīng)考慮夯擊對(duì)壩體的震動(dòng)要小。④回填土料應(yīng)選用含水量符合設(shè)計(jì)要求、顆粒松散的黏壤土。如含水量不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行翻曬或?yàn)⑺幚怼＂莘謱踊靥詈穸纫?.3～0.5 m為宜。回填土料夯實(shí)以壓實(shí)度控制，一般要求壓實(shí)度大于0.95，即夯實(shí)后達(dá)到的干密度達(dá)到最大干密度的95%以上。如設(shè)定分層夯實(shí)后的厚度為H(m)、套井孔徑的截面積為F(m2)、回填土料的濕密度為P濕，則每層倒入井中松土的質(zhì)量為 G=F×P濕×H。⑥夯擊時(shí)夯錘落距2～3 m，夯擊次數(shù)20～25次。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔時(shí)，可用土回填擊實(shí)后，再進(jìn)行沖抓。⑦套井回填施工結(jié)束后，應(yīng)由上級(jí)質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)主持，對(duì)套井施工質(zhì)量進(jìn)行抽查。

五、工程實(shí)例

1.工程概況和滲漏隱患

浙江省淳安縣大毛嶺水庫(kù)位于浙江省淳安縣，建于1971—1978年間。水庫(kù)集雨面積7.8 km2，最大壩高35.17 m，總庫(kù)容 220萬(wàn) m3，是一座黏土心墻壩。由于施工前未做地質(zhì)勘測(cè)，施工中急于求成，工程質(zhì)量較差。蓄水運(yùn)行后即發(fā)現(xiàn)涵管和壩腳漏水，經(jīng)三角量水堰觀測(cè)，最大滲流量40.2×10-3m3/s。1981年進(jìn)行地質(zhì)鉆探，查明心墻土料含砂、礫達(dá)40%，滲透系數(shù)為 1.06×10-3～3.47×10-5cm/s；心墻中有6～8層黑褐色耕作土，在高程112 m與124 m處有厚80 cm的凍土層；壩頂壩軸線附近有一條縱向裂縫。壩基地質(zhì)強(qiáng)風(fēng)化層未清除，左壩肩山體破碎，繞壩滲流嚴(yán)重。

2.套井回填的設(shè)計(jì)和施工

大壩隱患處理經(jīng)過(guò)多種方案比較后選定在壩基進(jìn)行水泥帷幕灌漿，壩身采用套井回填黏性土防滲墻，如圖2所示。

原設(shè)計(jì)最大壩高處設(shè)3排套井，實(shí)際施工時(shí)改為先沿壩軸線打一排套井，孔距0.75m，然后在套井下游側(cè)再打一排，排距1.1m，孔距仍為0.75m。套井深入到已進(jìn)行帷幕灌漿的基巖表面以下0.5m處。1984年完成第一排套井131孔3295 m，1986—1987年完成第二排套井81孔2601m，套井施工質(zhì)量較好。

3.處理效果

施工結(jié)束后用鉆機(jī)取樣檢查，每10 m鉆1孔，每孔一般取3個(gè)土樣，所有回填土料的干密度在1.57 g/cm3以上，滲透系數(shù)大多在1×10-5cm/s以內(nèi)。大毛嶺水庫(kù)土壩經(jīng)帷幕灌漿和套井回填處理，大壩滲漏量明顯減少。

六、結(jié) 語(yǔ)

大壩防滲處理技術(shù)措施較多，如何因地制宜地選擇防滲處理方案以滿足除險(xiǎn)加固工程的功能性、可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境和安全性的要求，是建設(shè)各方必須重視的問(wèn)題。

根據(jù)水庫(kù)大壩滲漏的類型及成因，按水庫(kù)實(shí)際情況和各類防滲處理技術(shù)特點(diǎn)，采用套井回填施工技術(shù)，具有機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、工程量小、造價(jià)低廉、效果好等優(yōu)點(diǎn)，能為水庫(kù)特別是中小型水庫(kù)防滲加固處理提供參考和借鑒。

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