冲抓套井回填施工方法

《湖南水利水电）２ｏ１Ｏ年第４期　

茌扣　水摩　渗中的应　

肖必超　彭根文　

（华容县东山水库管理所　华容县４１４２０３）（湖南省光辉监理有限公司　岳阳市４１４０００）　

【摘要】　北汉水库除险加固冲抓套井回填工程历时８个月，于２００９年８月完成，通过质量检查　

和试验表明。冲抓套井回填Ｇ－Ｎ了设计要求。冲抓套井回填后在坝体内形成了一条粘土心墙，大大　

地提高了坝体的防渗和抗渗能力；增加了蓄水量，扩大了灌溉面积，充分发挥了设计效益。　

【关键词】　北汉水库　冲抓套井　回填粘土施工　质量检查　

１水库基本情况　

北汉水库位于华容县南山乡境内，属藕池河东支下　

游北侧。禹磐大垸上西湖汊上。水库坝址距华容县城区　

１２　ｋｍ。该水库控制集雨面积１７．５　ｋｍ　，总库容１　３４５万　

ｍ，，正常蓄水位３０．５　ｍ．正常库容１　１１３万ｍ　，是一座以灌　

溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的中型水利　：程。枢　

纽工程由主坝、六座副坝、泄洪闸、６处灌溉输水涵等主要　

建筑物组成。主坝坝型为均质土坝，最大坝高１Ｏ．５　ｍ，坝　

顶高程３３．５　ｎｌ，坝顶宽５　ｍ，坝轴长１　４５５　ｍ；６座副坝坝顶　

高程除３　副坝为３３．０ｍ外，其余均为３２．５　ｍ，坝高（６－９）　

ｍ，坝顶轴线总长１　７３０　ｍ，坝顶宽（３．３～４．３）ｍ。枢纽于　１９７５年９月动工兴建．１９７８年１２月基本竣Ｔ。当时Ｔ程　

设计标准低、施工质量差，通过３Ｏ多年运行，工程老化，　枢纽各建筑物均存在不少病险隐患．并日趋严重。严重危　

及大坝安全．枢纽一旦失事将给水库下游华容县城、南　

山、景港、新河等５个乡镇的４．１６万人口及０．２２万ｈｍ　

（３．３万亩）农田等的安全造成严重威胁。为保证水库安全　

运行，充分发挥工程效益，需对主副坝均进行冲抓套井回　

填处理。　

２大坝地质条件　

根据钻探揭露情况及土１二试验资料，将主坝坝体及　

坝基分为４个区：Ｉ区：坝体上部，厚（３～５）１２０填筑土范　

围，黄色为主的粉质粘土，含碎石，松散～稍密，湿，可塑，　

1 冲抓套井回填施工与质量控制

1 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孔, 利用冲抓锥取土造井, 再向套井内分层回填粘土 ( 层厚25 ～30 cm) , 由钻机的动力和卷扬设备带动夯锤加以夯实, 形成一道连续的套接粘土防渗墙； 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 设计要点

①井位布置。一般沿坝轴线偏上游布置，两端必须超过渗漏范围3～5m，井底高程必须在渗漏高程以下1～2m；井距视打井方式而定；采用冲抓式打井机具造孔，开孔直径在1.1～1.2m时，井距0.8～0.9m。如华容县北汊水库设计井位布置，沿大坝坝顶中轴线偏上游1.5米，单排布孔，采用主、套井相间布置，一主一套相连成井墙，井孔径1.1米，孔距0.78米，井孔深入坝基淤泥质粉质粘土层1.0米。

②设计指标。回填粘性土料要求和土料填筑后的干密度。如华容县北汊水库设计要求回填粘性土料粘粒含量35～50%，小粒径石子含量不超过10%，渗透系数小于1×10-5cm/s，含水量控制在19～25%，填筑后的土料干密度大于1.55g/cm3。

3 施工工艺

3.1 施工工艺流程

冲抓套井施工操作主要是造孔、回填、夯实3个环节，其详细工艺流程如下所示：放样布孔→架机对中→造孔→下井检查→人工清理→回填夯实→质量检查。

3.2 施工机械设备和原材料

施工主要机械设备有：8JZ—95型冲抓式打井机、三角架、卷扬机、夯锤、弃土车、自翻斗车、挖掘机、自卸汽车等。冲抓井孔径1.1米，夯锤直径要大于90厘米，锤重800公斤以上。开工前要做2—3个试验孔，检验设备技术状况、性能是否满足施工需要，是否符合设计要求，细化施工技术措施和质量、安全保证措施，并及时与设计联系。

套井回填技术

（一） 技术机理

利用冲抓式打井机具，在土坝渗漏范围内沿水库大坝纵向布设井位,相临井位有效搭接，井位内用黏性土料分层回填，并用重锤夯实，在水库大坝沿纵向形成一个连续的黏土防渗墙.同时，在重锤夯击时，对孔壁土层造成挤压,使井孔周围土体密实，有效截断渗漏通道，提高坝体防渗性能，从而达到了防渗加固的目的.

（二） 适用条件

（1） 适用于均质坝和宽心墙坝。

（2） 适用于筑坝土料质量差或填筑质量差，导致浸润线出溢点过高，背水坡出现大面积散浸（渗水）的隐患处理。

（3） 适用于坝体分期施工时结合面未处理好,在坝体中形成薄弱层面，高水位时成为集中渗漏的隐患处理。

（4） 适用于汛后对漏水通道的处理。汛期对于漏洞险情抢护，往往仅对漏洞进出口进行抢护。

（5） 适用于坝下涵管严重破损而无法修理时，对管身进行回填处理。

（6） 适用于土坝白蚁蚁害处理，掺加药物,对蚁路、蚁巢进行毒土回填。

套井回填技术也有局限性。对于砂砾透水地基的渗漏问题、坝体与两岸山坡接触面的渗漏问题,采用套井回填技术处理，效果不够理想。此外，为保证施工质量，要求井孔垂直,套井深度不宜超过30m。

(三）技术要求

1.井位布置

井位一般沿坝轴线偏上游布置，两端必须超过渗漏范围3～5m，井底高程必须在渗漏高程以下1～2m。

井位布置时,首先应通过渗流计算，从而确定防渗墙厚度δ。采用冲抓式打井机具造孔,开孔直径一般在1.1~1.2m。以造孔直径1.1m为例，如果要求防渗墙厚度δ为0。8m，则一般布置单排套井，孔距0。75m，如图示。如果要求δ为1。6m，则应布置双排套井，梅花型布置,成连环状，排距0.8m，孔距0。98m，防渗墙有效厚度能达1.6m，如图所示.

单排套井、双排套井平面布置示意图

根据对采用套回填技术的黏性土防渗墙质量研究,当坝高20m以内时，如采用单排套井,有效厚度0.8m，处理坝体渗漏效果良好.这是由于老坝体还有部分防渗功能，回填土料时对周围的土体有挤密压实作用。

王家坝水库大坝套井回填分部工程施工方案

1、概述

王家坝水库总库容 1697 万 m3，为中型水库，坝型为宽心墙土石坝，坝顶 265m，最大坝高 44.00m，本期除险加固工程的基础解决重要涉及坝基高压旋喷灌浆和帷幕灌浆。计划高压旋喷灌浆进尺 2352m，帷幕灌浆进尺 4212m，套井回填 m。

2、施工布置

大坝 0+002-0+262.52m，长度 260.52m，进行冲抓套井回填粘土加高心墙，套井防渗体的有效厚度 0.78m； 0+000-0+002、0+262.52-0+268m 两段回填深度局限性

1.5m，采用人工开挖回填。主井、套井均采用冲抓钻机钻孔，孔径 1.1m，孔距 0.78m，回填深度进一步原心墙内约 2.0m（套井回填深度 193.9-188.5m，深度约为 5.4m）,冲抓套井回填分二序进行，先钻第一序孔，在钻第二序孔，并回填粘土、分层扎实。施工操作重要按照造孔、回填、扎实三个环节进行，钻孔要垂直，弃土运往指定地点堆放；造孔前，必须提前一种月将水位减少 187m 高程一下。 回填粘土应通过实验后选定料场开采，土料开采后，需打碎，粒径不不不大于 5cm，并不得掺有草皮、树根等杂物，回填土料粘粒含量在 30%以上，压实度不不大于 0.96，渗入系数不大于 10-6cm/s（图纸数据不详）,回填粘土扎实时，其铺土厚度、落距、夯击次数应通过实验拟定。

3、施工机械设备 清理 回填扎实 弃土

取土 套挖回填采用冲抓套孔和回填，自卸翻斗车配合施工。冲抓钻涉及冲抓钻头、卷扬机、自动挂卸器、夯锥和三角塔架。

3、施工工艺流程

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图 4-6 心墙套挖回填工艺流程图

3、施工工法

（1） 套井回填布孔：按主、套井相间布置，一主一套相交连成墙。造孔时，先打相邻的两个主孔 ，主孔回填后，再打两孔之间的套孔。若采用单排孔防渗效果达不到设计规定则可打双排孔。钻孔深度应打入到坝体填筑质量较好的土层内 2m 或截止基岩。