文档介绍：套井回填在中小型土坝防渗加固中的应用
及其质量控制
刘建光
(衢州市水利水电工程质量监督站,浙江衢州 324000)
摘要: 基于衢州市近年来采用套井回填技术进行中小型土坝防渗加固处理的经验,对其施工和质量控制中的关键问题进行了分析和讨论,提出了中小型水库除险加固工程套井粘土防渗墙的施工技术与质量控制标准,并对套井与灌浆的结合、套井事故处理等进行了分析,提出了相关建议。
关键词:中小型土坝;防渗加固;套井回填;质量控制
1 引言
图1 前后两层防渗体易导致积水难以排出
新建套井心墙
原粘土斜墙
在中小型水库的除险加固中,防渗处理难度高、成本大,因而成为工程设计与施工的重点与难点。套井粘土防渗墙是在土坝的轴线上或心墙位置,对全坝段或渗漏通道,用冲抓锤按一定要求造孔至岩基内或坝体填筑质量较好的的土层内1-2m,然后用粘土分层回填,并用夯锤夯实后,形成一道连续的套接粘土防渗墙,截断渗流通道,同时在套井夯实时,对井孔周围土体有压实作用,使其土体密度增大,渗透系数减少,综合达到防渗的目的。与其它防渗方式如粘土斜墙、劈裂灌浆等相比,具有施工方便、工效高、投资省、防渗效果好等优点,因而得到广泛应用。衢州市地处浙西南,数十年来已建成中、小型水库和万方以上山塘2314座,绝大多数为土坝,在近年来开展的“千库保安”和山塘整治工程中,仅小(二)型以上水库除险加固就已有262座,其中约40%采用了套井回填技术,效果良好。本文对其设计、施工要点和若干技术问题进行了分析与探讨。
2 套井回填防渗墙的设计
普遍认为,套井回填技术仅适用于粘土心墙坝或均质土坝,如土体内含有块(砾)石,一般控制其粒径不大于60cm。在这两类坝中进行套井回填,实际形成的是一粘土心墙坝。如原大坝为斜墙坝,则不宜采用套井回填,否则原斜墙与套井形成的心墙将构成两道防渗体,致使中间积水难以排出,易导致滑坡等事故,见图1[1]。
套井回填防渗墙的厚度,应根据渗流计算和稳定分析综合确定。一般方法先根据类似工程经验选择适当的防渗墙厚度,再根据渗流计算确定坝体内浸润线位置,然后进行坝体稳定性分析,并检验所假定的防渗墙厚度是否合理。同时,防渗墙厚度尚应保证在设计水头作用下能够抵抗渗透坡降的破坏。计算公式为:
(1)
式中,J为防渗墙渗透坡降,δ为防渗墙设计厚度(m),∆H—防渗墙上下游水位落差(m)。其中防渗墙允许渗透坡降可参照《碾压式土石坝设计规范》相关规定和实际工程经验综合确定,一般可取3-5。经验表明,对于坝高在30m以下的小型水库,-(一排)即可满足要求,如图2所示。如单排孔不能满足要求,可布置两排或者多排孔,其有效厚度可根据孔径、孔距、排距计算。同一座坝,根据不同部位的防渗要求也可取不同的排数,如在狮子口水库除险加固中,就根据施工实际情况在0+000-0+190采用一排套井,堵口段(0+190-0+280)采用二排套井,原涵管段轴线各3m处则采用三排套井(上游排为C排、中间排为B排、下游排为A排)。
图2 单排孔套井回填
3 套井回填施工及质量控制
套井回填施工主要由造孔、回填、夯实三个环节组成,其主要施工流程为:施工准备→放样布孔→钻机就位→冲抓造孔(弃土)→下井检查、△入岩深度鉴定→清孔(机械冲抓,必要时人工辅助)→△验收(合格)、重新清孔(不合格)→回填夯实(土料挖运、存储→翻晒或加水)→△取样检查→移机(合格)、重新冲抓回填(不合格)。加“△”的主要工序必须由项目法人、监理现场签字确认。
施工准备
套井施工宜安排在枯水季节,施工前,要求水库水位必须及早降低至死水位以下,至少应一个月以上,从而使坝体内蓄含的水释放彻底。坝顶宽度应满足钻机架立及土料进出场地运输道路的要求,-。施工前,场地应平整,并清除杂物。套井施工前,应选择合适的部位,使用接近击实试验确定的最优含水量的土料,进行造孔和回填夯实试验,取得分层填筑厚度、落锤高度、击实遍数等参数,对设计提出的各项技术指标进行验证,通过系统地整理、分析、研究、优选,确定经济合理的压实参数和主要施工方法,施工中应进一步复核、调整、优化。对不同的料场、不同的土料应分别进行试验。
土料制备
应满足防渗土料的要求:渗透系数(均质坝≯1×10-4cm/s,心墙和斜墙≯1×10-5cm/s)、有较好的塑性和渗透稳定性、水溶盐含量≯3%、有机质含量(均质坝≯5%,心墙和斜墙≯2%),塑性指数≯20和液限≯40%的冲积粘土,以及非冻土、非分散性土、非膨胀性土等。施工中以含水率和干密度为控制指标,使用的土料,其含水率一般应控制在试验确定的最优含水率上下2个百分点,如超过该范围,应采用翻晒或洒水的方法来调整。控制干密度为最大干密度×设计压实