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摘 要：在水库除险加固中，防渗处理是重点，套井回填应用有很好的效果。它的优点是套孔回填粘土经压实后干容重增大，渗透系数减小防渗效果好，施工方法简单、操作方便、功效高、投资少等。本文以某水库除险加固为例，介绍了粘土套井回填施工的流程和方法。
关键词：套井回填 除險加固 应用
中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0063-02
水库除险加固工程的重点是防渗处理，水库经过多年运行，大坝主、副坝（特别是副坝）后坡会有多个渗漏点，个别地方渗漏量还比较大，已经对大坝的安全运行造成一定的隐患，还有水电站处即输水涵洞处，涵管砼与土方结合部也出现了渗漏的现象，对整个大坝及输水涵洞处各个渗漏点的防渗处理，对渗漏处采取套井回填处理，从而达到防渗效果。
套井回填粘土技术是70年代初，由当时浙江省温岭县在水库大坝除险加固工程中首创，近年来，该项技术不断得到完善和发展，并逐步推广到江西、湖南、山西、四川、广东等十多个省份；据不完全统计，截至目前，全国约有大大小小上千座水库采用了该项技术。冲抓套井回填粘土防渗墙的机理是：利用冲抓式打井机具，在土坝或堤防渗漏地段，沿坝、堤轴线或坝、堤轴线上游1 m处防渗范围内造井，单排或双排布孔，用粘性土料分层回填夯实，形成一道连续的套接粘土防渗墙，截断渗流通道，起到防渗的目的，同时在夯击时，夯锤对井壁的土层挤压，使其周围土体密实，提高坝体质量，从而达到防渗和加固大坝的目的。此项技术的特点是套孔回填粘土经压实后干容重增大，渗透系数减小，防渗效果好，并可下孔检查，保证质量，同时也具有施工方法简单、操作方便、功效高、投资少等优点；回填料易就地取材，但数量极大；且仅适用于水上施工，对水下或浸润线以下施工较为困难。
1 套井回填施工
1.1 工程概况
某水库集雨面积为23.8 km2，最大库容为1805万立方米，主流长9 km，主坝长1150 m，坝高13.75 m，相应坝顶高程27.8 m，水库灌溉农田2.5万亩，防洪保护1.0万亩，发电装机容量100 kW，年发电量15万度养鱼水面1700亩，是一座以灌溉为主，结合供水、防洪、发电、养殖的综合利用的中型水库。大坝安全鉴定为“三类坝”。水库枢纽建筑物由拦河大坝、输水涵洞、溢洪道、水电站等建筑物组成。
套井回填内容有主坝0+000～0+120段单排套井回填，副坝1+150.3～1+195.3段双排套井回填。后来因在实际施工过程中又发现主坝渗漏点，故又增加了主坝0+455～0+495段、0+500～0+545段、0+645～0+675段、0+800～0+810段四段单排套井回填，底部每孔2 m水泥土回填。共计完成主坝套井回填2218.91 m，副坝套井回填1048.11 m，水泥土458 m。
1.2 施工安排
施工准备：
人员：根据工程量及施工进度要求，安排每台设备人工6人，分别为：指挥（机长）一人，孔边作业2人，机械操作1人，挖运土2人。
机械设备：套井回填设备两套（主要由卷扬设备、三角支架、冲抓机及钢筋砼锤头组成）、覆盖土方防雨布各300平米、手推车等按需要备足。
材料：粘土、水泥等。
安全防护：警示标志牌两套、孔口防护两套（包括覆盖和维护，在回填未完成的情况下进行覆盖和安全维护）。
1.3 套井回填施工
1.3.1 工艺流程
布孔—→ 造孔—→ 开挖土—→ 检查记录—→ 回填—→ 夯实—→ 取样试验—→ 回填完毕—→ 清场。
1.3.2 造孔
（1）布孔：主坝沿坝轴线中心布置一排孔，副坝沿坝轴线中心布置两排孔，造孔直径1.1 m，孔距为0.80 m，单排套井回填有效厚度为0.75 m，双排套井回填有效厚度1.55 m。
单排套井回填布孔：
先打奇数孔，再打偶数孔，即：先打1号孔和3号孔，再打2号孔，然后打5号孔，再回来打4号孔，以此类推向前。
具体的布孔情况如图1所示。
双排套井回填布孔：
双排孔先布坝轴线下游面的孔，再打上游面的布孔。即先打1号孔和3号孔，再打2号孔，然后再打5号孔，再4号孔；然后6号、8号，再7号，以此类推向前。
具体的布孔情况如图2所示。
（2）造孔：造孔机械采用天台县机械厂生产的8JZ-95型冲抓式打进机。该机具有装配合理、机械性能好、操作简易、移动方便等特点。钻头的四只叶片头上镶有锰钢，刚性强，能适用砂土、粘土、砾石、卵石等各种土质的冲抓。
（3）操作步骤。
①脱钩下锥：下冲抓锥要慢，特别是在井口以上部位，钻头摇动的情况时，要及时刹车，用人扶稳后再下去，防止井口壁扩大，造成运土不便和增加工程量而造成浪费，下冲抓锥时四个叶片完全张开。
②冲击：当冲抓锥头离井底（下方土体）约2 m高度时，完全松开刹车，使冲抓锥头自由落体进行冲击土方，抓到土方后，叶片合拢。
③抓土提升：冲击抓土完成后，马上扳运手柄，使卷筒正转，钢丝绳慢慢上升，冲抓锥头也提升上来。
④挂钩：冲抓锥头提升到井口以上，碰到自动挂钩器，当3只挂钩自动进入挂架内（固定冲抓锥头的保护装置），便可松开离合器并刹车，然后很慢地放下冲抓锥头，当冲抓锥头挂好时，等候双轮车到位，然后松开叶片卸土。
⑤卸土：将双轮车拉到井口，放松刹车，张开冲抓锥头，将土卸在双轮车上，拉出井口，将土倒在指定的地点，然后再进行下一个循环。
1.3.3 检查、记录
造孔完毕，将冲抓锥头拉到一边安全位置，下井检查造孔、详细记录、描述井壁柱状情况。为了保证下孔检查观测人员的安全，可使用安全罩载人下孔；下井人员必须戴好安全帽，除井口1人指挥外，其他人员不得在井口围观，以防土块等物下落，利用卷扬机的动力，将下井人员乘坐的铁轿（下井人员要系好保险带）放到井底。记录造孔的井壁情况（如漏水位置、渗水量、土质情况等），作为原始资料，并通知监理进行深度验收。 1.3.4 回填
井孔检查完成后，马上进行回填工作。如果井孔底部有少量积水，应将备好的干土，倒入井孔内，将积水吸干，重新抓取，直到井孔底部无积水为止，方可回填。
（1）回填土料：由業主提供合格的土料场，并在土料四周开好水沟，土料进场采用自卸车运输。孔位边备4～5个孔的土料，回填土料要求无草皮、树根等杂物。要控制土料的含水量，对土体在施工前做好土工试验，保证土源能够使用，包括击实试验、渗透试验、含水率、干容重试验等等，堆料表面采用覆盖雨布防雨，含水量过高不得使用，在天晴是要进行翻晒达到要求后方可使用。
（2）回填土的数量：每次下井的土料数量，根据实际情况试验计算得出350 kg左右。松土厚25～30 cm，夯实后为15～20 cm。
（3）回填土下井方法：采用对称平衡法以达到均匀平整，将350 kg的土料装在两辆双轮车上，以两对角推到井口，同时倒入井内，两车土料在中间相碰，还有部分碰到井壁，通过井壁周围反冲作用，落到井底的土料基本平整。
1.3.5 夯实
（1）锤：是人工制作的一只石锤（钢筋砼）。直径为90 cm，高度为56 cm，底部弧度为5 cm，周边夹角为10°，锤重约500 kg。在锤高35 cm处相对称的打4个洞，用Φ17 mm钢丝绳穿好结好成水平垂直。采用这种夯型的好处是：使回填土创造侧向膨涨的条件，进行压缩的应力状态，使与井壁老土紧密结合。
（2）落距与夯次：落距一般控制在2.0～2.5 m，具体控制方法：就是在钢丝绳上做记号，先将夯锤放到井底，将松土打几下，然后在井口钢丝绳上做好记号，当提升2.0 m左右时，进行刹车，同时松开离合器，夯稳后即行打夯。夯次采用18次左右，根据回填土料的含水量等而具体确定的，也要经过现场试验获得。
（3）取样：一般每5 m深度抽取一个土样进行干容重、含水量的现场试验。具体操作方法：就是在回填到一定的深度，将夯锤提升到井口，并推到安全的位置，然后乘坐铁矫（下井人员必须系保险带）下井取土样。先将表面层土挖去，再将环刀用铁锤平稳打入土内，然后挖掉环刀附近的土，深度超过环刀的高度，再小心细致地将环刀挖出。将环刀和湿土在天平称上称其总重量，再将湿土放在烘箱内慢慢炒干，然后称其干土重，计算含水量和干容重，如果计算出的干容重达不到标准，将其回填土重新用冲抓锥抓取，直到干容重合格为止。另外还要抽取另一半土样到有资质的试验室做干容重和渗透系数的试验，如果结果出来不合格的，找到该孔位置重新造孔套井回填，也就是返工处理。
1.4 质量检查
及时在各道工序施工中进行质量检查是保证套井回填质量的重要措施，其主要内容包括土料检查、井孔检查、施工参数控制及回填土检测等项。
1.5 安全防护措施
（1）进场前，机械设备经过保养和检修，特别是刹车部位进行严格检修后，再进入工地。每天施工前必须进行检查，完工后进行保养，破损配件必须及时更换。
（2）施工人员进工地后，在技术交底时同时进行安全教育，要求施工人员严格遵守安全生产规章制度，特别是下井人员安全帽的佩戴及保险带佩系。
（3）进口防护必须严格，未完成的要覆盖及安全警示（一般情况下当天的井当天回填完成，不留后患），不得人员机械等靠拢，夜间要点警示灯。机械设备上也要装上警示装置，以防人员与机械发生碰撞。
2 结语
本文中水库加固防渗处理中采用粘土套井回填施工方案，套孔回填粘土经压实后干容重增大，渗透系数减小，防渗效果好，缩短建设周期，到达了加固处理的防渗效果，所以粘土套井回填施工确实可行。
参考文献
[1] 郑俊杰.地基处理技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.
[2] 钱家欢.土力学[M].南京：河海大学出版社，1990.
[3] 车运光.土坝安全与加固[M].中国水利水电出版社，1998.
[4] 章伟明.套井回填防渗技术在小型水库除险加固中的应用[J].广东水利电力职业学院，2006（4）.
关键词：套井回填 除險加固 应用
中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0063-02
水库除险加固工程的重点是防渗处理，水库经过多年运行，大坝主、副坝（特别是副坝）后坡会有多个渗漏点，个别地方渗漏量还比较大，已经对大坝的安全运行造成一定的隐患，还有水电站处即输水涵洞处，涵管砼与土方结合部也出现了渗漏的现象，对整个大坝及输水涵洞处各个渗漏点的防渗处理，对渗漏处采取套井回填处理，从而达到防渗效果。
套井回填粘土技术是70年代初，由当时浙江省温岭县在水库大坝除险加固工程中首创，近年来，该项技术不断得到完善和发展，并逐步推广到江西、湖南、山西、四川、广东等十多个省份；据不完全统计，截至目前，全国约有大大小小上千座水库采用了该项技术。冲抓套井回填粘土防渗墙的机理是：利用冲抓式打井机具，在土坝或堤防渗漏地段，沿坝、堤轴线或坝、堤轴线上游1 m处防渗范围内造井，单排或双排布孔，用粘性土料分层回填夯实，形成一道连续的套接粘土防渗墙，截断渗流通道，起到防渗的目的，同时在夯击时，夯锤对井壁的土层挤压，使其周围土体密实，提高坝体质量，从而达到防渗和加固大坝的目的。此项技术的特点是套孔回填粘土经压实后干容重增大，渗透系数减小，防渗效果好，并可下孔检查，保证质量，同时也具有施工方法简单、操作方便、功效高、投资少等优点；回填料易就地取材，但数量极大；且仅适用于水上施工，对水下或浸润线以下施工较为困难。
1 套井回填施工
1.1 工程概况
某水库集雨面积为23.8 km2，最大库容为1805万立方米，主流长9 km，主坝长1150 m，坝高13.75 m，相应坝顶高程27.8 m，水库灌溉农田2.5万亩，防洪保护1.0万亩，发电装机容量100 kW，年发电量15万度养鱼水面1700亩，是一座以灌溉为主，结合供水、防洪、发电、养殖的综合利用的中型水库。大坝安全鉴定为“三类坝”。水库枢纽建筑物由拦河大坝、输水涵洞、溢洪道、水电站等建筑物组成。
套井回填内容有主坝0+000～0+120段单排套井回填，副坝1+150.3～1+195.3段双排套井回填。后来因在实际施工过程中又发现主坝渗漏点，故又增加了主坝0+455～0+495段、0+500～0+545段、0+645～0+675段、0+800～0+810段四段单排套井回填，底部每孔2 m水泥土回填。共计完成主坝套井回填2218.91 m，副坝套井回填1048.11 m，水泥土458 m。
1.2 施工安排
施工准备：
人员：根据工程量及施工进度要求，安排每台设备人工6人，分别为：指挥（机长）一人，孔边作业2人，机械操作1人，挖运土2人。
机械设备：套井回填设备两套（主要由卷扬设备、三角支架、冲抓机及钢筋砼锤头组成）、覆盖土方防雨布各300平米、手推车等按需要备足。
材料：粘土、水泥等。
安全防护：警示标志牌两套、孔口防护两套（包括覆盖和维护，在回填未完成的情况下进行覆盖和安全维护）。
1.3 套井回填施工
1.3.1 工艺流程
布孔—→ 造孔—→ 开挖土—→ 检查记录—→ 回填—→ 夯实—→ 取样试验—→ 回填完毕—→ 清场。
1.3.2 造孔
（1）布孔：主坝沿坝轴线中心布置一排孔，副坝沿坝轴线中心布置两排孔，造孔直径1.1 m，孔距为0.80 m，单排套井回填有效厚度为0.75 m，双排套井回填有效厚度1.55 m。
单排套井回填布孔：
先打奇数孔，再打偶数孔，即：先打1号孔和3号孔，再打2号孔，然后打5号孔，再回来打4号孔，以此类推向前。
具体的布孔情况如图1所示。
双排套井回填布孔：
双排孔先布坝轴线下游面的孔，再打上游面的布孔。即先打1号孔和3号孔，再打2号孔，然后再打5号孔，再4号孔；然后6号、8号，再7号，以此类推向前。
具体的布孔情况如图2所示。
（2）造孔：造孔机械采用天台县机械厂生产的8JZ-95型冲抓式打进机。该机具有装配合理、机械性能好、操作简易、移动方便等特点。钻头的四只叶片头上镶有锰钢，刚性强，能适用砂土、粘土、砾石、卵石等各种土质的冲抓。
（3）操作步骤。
①脱钩下锥：下冲抓锥要慢，特别是在井口以上部位，钻头摇动的情况时，要及时刹车，用人扶稳后再下去，防止井口壁扩大，造成运土不便和增加工程量而造成浪费，下冲抓锥时四个叶片完全张开。
②冲击：当冲抓锥头离井底（下方土体）约2 m高度时，完全松开刹车，使冲抓锥头自由落体进行冲击土方，抓到土方后，叶片合拢。
③抓土提升：冲击抓土完成后，马上扳运手柄，使卷筒正转，钢丝绳慢慢上升，冲抓锥头也提升上来。
④挂钩：冲抓锥头提升到井口以上，碰到自动挂钩器，当3只挂钩自动进入挂架内（固定冲抓锥头的保护装置），便可松开离合器并刹车，然后很慢地放下冲抓锥头，当冲抓锥头挂好时，等候双轮车到位，然后松开叶片卸土。
⑤卸土：将双轮车拉到井口，放松刹车，张开冲抓锥头，将土卸在双轮车上，拉出井口，将土倒在指定的地点，然后再进行下一个循环。
1.3.3 检查、记录
造孔完毕，将冲抓锥头拉到一边安全位置，下井检查造孔、详细记录、描述井壁柱状情况。为了保证下孔检查观测人员的安全，可使用安全罩载人下孔；下井人员必须戴好安全帽，除井口1人指挥外，其他人员不得在井口围观，以防土块等物下落，利用卷扬机的动力，将下井人员乘坐的铁轿（下井人员要系好保险带）放到井底。记录造孔的井壁情况（如漏水位置、渗水量、土质情况等），作为原始资料，并通知监理进行深度验收。 1.3.4 回填
井孔检查完成后，马上进行回填工作。如果井孔底部有少量积水，应将备好的干土，倒入井孔内，将积水吸干，重新抓取，直到井孔底部无积水为止，方可回填。
（1）回填土料：由業主提供合格的土料场，并在土料四周开好水沟，土料进场采用自卸车运输。孔位边备4～5个孔的土料，回填土料要求无草皮、树根等杂物。要控制土料的含水量，对土体在施工前做好土工试验，保证土源能够使用，包括击实试验、渗透试验、含水率、干容重试验等等，堆料表面采用覆盖雨布防雨，含水量过高不得使用，在天晴是要进行翻晒达到要求后方可使用。
（2）回填土的数量：每次下井的土料数量，根据实际情况试验计算得出350 kg左右。松土厚25～30 cm，夯实后为15～20 cm。
（3）回填土下井方法：采用对称平衡法以达到均匀平整，将350 kg的土料装在两辆双轮车上，以两对角推到井口，同时倒入井内，两车土料在中间相碰，还有部分碰到井壁，通过井壁周围反冲作用，落到井底的土料基本平整。
1.3.5 夯实
（1）锤：是人工制作的一只石锤（钢筋砼）。直径为90 cm，高度为56 cm，底部弧度为5 cm，周边夹角为10°，锤重约500 kg。在锤高35 cm处相对称的打4个洞，用Φ17 mm钢丝绳穿好结好成水平垂直。采用这种夯型的好处是：使回填土创造侧向膨涨的条件，进行压缩的应力状态，使与井壁老土紧密结合。
（2）落距与夯次：落距一般控制在2.0～2.5 m，具体控制方法：就是在钢丝绳上做记号，先将夯锤放到井底，将松土打几下，然后在井口钢丝绳上做好记号，当提升2.0 m左右时，进行刹车，同时松开离合器，夯稳后即行打夯。夯次采用18次左右，根据回填土料的含水量等而具体确定的，也要经过现场试验获得。
（3）取样：一般每5 m深度抽取一个土样进行干容重、含水量的现场试验。具体操作方法：就是在回填到一定的深度，将夯锤提升到井口，并推到安全的位置，然后乘坐铁矫（下井人员必须系保险带）下井取土样。先将表面层土挖去，再将环刀用铁锤平稳打入土内，然后挖掉环刀附近的土，深度超过环刀的高度，再小心细致地将环刀挖出。将环刀和湿土在天平称上称其总重量，再将湿土放在烘箱内慢慢炒干，然后称其干土重，计算含水量和干容重，如果计算出的干容重达不到标准，将其回填土重新用冲抓锥抓取，直到干容重合格为止。另外还要抽取另一半土样到有资质的试验室做干容重和渗透系数的试验，如果结果出来不合格的，找到该孔位置重新造孔套井回填，也就是返工处理。
1.4 质量检查
及时在各道工序施工中进行质量检查是保证套井回填质量的重要措施，其主要内容包括土料检查、井孔检查、施工参数控制及回填土检测等项。
1.5 安全防护措施
（1）进场前，机械设备经过保养和检修，特别是刹车部位进行严格检修后，再进入工地。每天施工前必须进行检查，完工后进行保养，破损配件必须及时更换。
（2）施工人员进工地后，在技术交底时同时进行安全教育，要求施工人员严格遵守安全生产规章制度，特别是下井人员安全帽的佩戴及保险带佩系。
（3）进口防护必须严格，未完成的要覆盖及安全警示（一般情况下当天的井当天回填完成，不留后患），不得人员机械等靠拢，夜间要点警示灯。机械设备上也要装上警示装置，以防人员与机械发生碰撞。
2 结语
本文中水库加固防渗处理中采用粘土套井回填施工方案，套孔回填粘土经压实后干容重增大，渗透系数减小，防渗效果好，缩短建设周期，到达了加固处理的防渗效果，所以粘土套井回填施工确实可行。
参考文献
[1] 郑俊杰.地基处理技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.
[2] 钱家欢.土力学[M].南京：河海大学出版社，1990.
[3] 车运光.土坝安全与加固[M].中国水利水电出版社，1998.
[4] 章伟明.套井回填防渗技术在小型水库除险加固中的应用[J].广东水利电力职业学院，2006（4）.