冲抓套井回填施工技术在龙潭水库除险加固工程大坝防渗处理中的应用

摘要:冲抓套井回填施工技术应用在水库大坝防渗处理上,效果较好。文章通过工程实例,详细介绍了这一技术及其在工程实践中的应用。

关键词:冲抓套井回填;水库大坝;防渗处理;施工技术

中图分类号:TV541文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)24-0140-02

1冲抓套井回填施工技术工艺原理

冲抓套井回填施工技术是利用冲抓钻(机)按设计要求造孔,然后回填防渗材料(粘土或水泥土),并经机械(锤)夯实,在坝体内形成一道连续的具有一定厚度的防渗心墙,从而达到防渗目的。

2工程技术应用实例

2.1龙潭水库工程概述

2.1.1工程概况龙潭水库位于安徽省霍邱县西大山东侧的龙潭、马店两乡境内,105国道经过水库大坝泄水闸下游。水库以灌溉为主,兼顾防洪、水产养殖等,水库设计灌溉面积为25.7万亩,利用部分引水渠提水灌溉,目前水库可调节灌溉库下30.71万亩耕地,防洪保护水库下游龙潭镇2.6万人口、一座龙潭中学及20万亩耕地和105国道,水库养殖水面9240亩。水库于1957年开工兴建,1974年建成,历时十七年,水库总库容6758万m3,控制来水面积18.0km2,是淠史杭灌区的沣西干渠内一座中型反调节水库。

龙潭水库现有主坝长5700m,坝顶高程在59.40～60.20m(黄海高程系),最大坝高21.7m,顶宽3.2～5.8m。枢纽工程主要由均质土坝、1座进水闸、1座泄水闸(兼灌溉引水)和2座灌溉放水涵、1座节制闸组成。水库防洪标准为100年一遇设计,2000年一遇校核,水库设计洪水位58.29m,相应库容为6601万m3;校核洪水位58.41m,相应库容为6758万m3;兴利水位58.08m,相应库容为6213万m3;死水位47.88m,相应死库容为175万m3。

本标段工程主要施工内容为套孔冲抓防渗墙工程,总进尺为49197m,具置在大坝桩号为0+494.3～0+936.6和2+275～4+820共两段,总长2987.3m。

2.1.2设计参数龙潭水库大坝截渗设计及施工参数详见下表:

表1龙潭水库大坝截渗设计及施工参数

项目 参数 备注

防渗墙最大深度(m) 22.7

防渗墙最小厚度(mm) 850

水泥掺入量 5%

压实度 0.98

造孔直径(mm) 1200

夯锤直径(mm) >1000

锤重(kg) 640-860 确定为800kg

桩径 >设计桩径

孔轴线对中偏差(m)

垂直偏差(%)

墙顶标高(m) >0.03-0.05 大于设计墙顶标高

墙底标高(m)

渗透系数(M/s)

抗压强度(MPa) >1.0 28d龄期

说明:墙底端伸入坝基以下1m。

2.2技术要点及工程应用

2.2.1施工工艺流程图

图1施工工艺流程图

2.2.2施工准备

(1)场地平整。施工前需先将坝顶清理平整,然后按设计放样,确定每孔的中心桩。为满足立架和施工道路的要求,坝顶宽度不得小于5m,布孔中心线距坝坡不得小于2m,否则应加宽。

(2)成孔机械选择。根据设计技术指标及施工条件,造孔机具体选用SJ2-95型冲抓钻。

冲抓回填设备主要有:冲抓钻(机)、三角架、卷扬机、夯锤等。冲抓造孔直径为120M;夯锤直径要大于100M,锤重800K以上。

(3)材料要求及粘土配比试验。大坝冲抓回填材料为粘土,本工程回填土料是从库外业主指定的取土区用土,少部分回填土为原填身抓上弃土。

工程施工前,先做粘土的室内配比试验,测定各粘土的不同龄期、不同的粘土的掺入比试块的渗透系数和抗渗能力,以确定最佳粘土比配方。土工试验的土料要有代表性,有监理在场选取,送有CMA资质的单位检测,否则料土检测成果无效。

在施工过程中每一单元做一次渗透系数试验。要求回填夯实技术指标:压实度达到0.98;含水量20%左右;渗透系数不大于1×10-6cm/s。

(4)成井试验。工程施工前,按施工图纸的规定和监理人的指示,进行成井试验,以检验施工参数和工艺、设备技术状况和性能及施工程序中各环节是否存在问题,并将试验成果报送监理人审批。

2.2.3施工安排施工分段安排:先施工浅水区的井段(0+494.3～0+936.6),再施工较深的井段(2+275～4+820),最后水库放空全面展开。施工顺序:先施工单号井孔,后施工双号井孔,套打前进。

2.2.4孔位布置根据设计院提供大坝水准点,测量冲抓坝段坝顶高程,每50m坝长留一固定高程点。钻孔中心连线位坝顶中心线偏上游二米处布置。本工程为一排粘土套井,孔心距为0.85m,第一钻孔中心位置在桩号0+493.7,在施工区以外距第一孔和终孔各10m应有永久性固定桩,每孔井有井位桩,每隔10个井要有精确井位桩,永久性固定桩和精确井位桩要有用3cm×3cm×25cm的的木桩,并用元钉在桩顶上控制孔距。所有施工放样和移机定位要用钢卷尺进行。两端的孔位布至渗漏范围外3～5m。

2.2.5定位造孔造孔时成孔机械行走至孔位,机架要保持固定平衡,不得因震动而产生位移,孔轴线对中偏差不大于20mm。保证成孔机械塔架的垂直度,倾斜率要小于0.3%,井底至井口最大偏移不得大于20mm。两邻井壁交点距不小于850mm(即有效防渗厚度)。钻机定位时其钢丝绳重心与井位桩允许偏差±20mm,并经监理现场复核签字认可。造孔深度一般控制在坝基以下1m,若遇特殊情况,由监理现场确定孔深。在造孔过程中项目部有技术员、质检员在场,检查井孔的偏差,观察原坝身土质变化及其它异常情况,并随时记录。造孔完成后由监理测量井孔深度,填写在检查记录表内,并签字认可。经监理质检凡造孔不合格的,要在原井位重新造孔,并记录为返工井。

造孔严格按先主井后套井的顺序施工,造孔就连续作业,不得停歇,以免塌孔。

2.2.6清理将井孔内工作余土及弃碴清理干净,当井孔底有集水时,可倾倒干土,反复抓尽直至把水吸干。

2.2.7回填及夯实回填土为水泥土,水泥掺入量为5%,粘土料从库内滩地取用,土料的质量是保证套孔回填法成功的关键,所以回填粘土不仅要去掉土料中的杂物,而且要经土工试验选择含水量符合设计要求,颗粒松散的壤土,当含水量过大应进行翻晒,含水量过小则洒水润湿,对储留工地时间较长的回填土料,视其天气加测料土的含水量,土料块径不大于8.0M,超径土块应打碎。水泥土用灰土拌和机拌和。打井完毕后,应立即连续进行分层回填夯实。

回填土前首先检测施工土料的含水量,工地试验室测试后以书面通知施工现场质检员,由监理确定是否回填。回填虚土厚度为40M,向井内倒回填土时,夯锤要提高1.5m以上,使入井土均匀洒落井内。每次向井内倒土,要用板车回填,控制其回填土的厚度。夯土时要分层夯实,夯锤击数20～25次(井口下1.0m至坝顶击数可适当减少)。夯击在落锤时,要保持几秒钟的稳定时间,以免造成夯锤碰撞孔壁,降低夯击功能。当距井口处2.0m时可减小落距,夯锤提升高度小于3m,减少单位冲量,以防坝顶开裂或沿孔周雍起。回填夯实速度不超过4.5米/小时。回填夯实土应高出坝顶3-5M。回填夯实过程中要有记录,回填起止时间,回填土的含水量,虚土层厚度,锤击次数等。抓出的坝身土质量若达到要求,经监理认可后,可在孔井上段3.0m内使用。