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小议冲抓套井回填技术在水库除险加固工程中的应用
作者：吴志军
来源：《中国新技术新产品》2012年第03期
摘要：冲抓套井是利用冲抓锥取土造井,向套井中回填适量粘土,夯实后形成粘土心墙的一种技术；该技术具有施工简便等优点，已经被广泛运用于中、小型均质土坝的防渗加固处理中。本文从理论角度,论述了冲抓套井防渗墙的基本原理及其设计和施工的要点，并论述了其质量控制管理方面的关注点。
关键字：冲抓套井回填； 除险加固； 施工 中图分类号：F407.9文献标识码：A 1. 前言
套井回填技术开始于二十世纪七十年代初期，由浙江省水利从业人员首创，适用于处理险坝险堤中，效果得到显著提升，之后慢慢推广至浙江、江西、四川、湖南等省。由于该技术具有机械设备简单且施工简便、工程量小且功效高、造价低且防渗效果好等等显著优点，被广泛应用于中小型水库土坝坝体的渗漏，目前在我们富阳的许多水库的除险加固中已成功的采用了这项技术。
2. 套井回填技术原理
套井回填技术的原理，可以总结为：使用冲抓钻，在堤防及土坝渗漏范围内造井，利用粘性土料进行回填夯实，造成连续的、坚实的套接粘土防渗墙，起到防渗的目的。冲抓套井回填是一种常用的垂直防渗技术，适用于中小型土坝、心墙坝的防渗加固处理工程；该技术主要是在土坝渗漏范围内的原防渗体中，沿坝轴线单排或者多排布孔，再利用冲抓锥取土造井，之后向套井内分层回填粘土，利用钻机产生的动力及卷扬设备带动夯锤加以夯实，产生一道连续的套接粘土防渗墙；同时，夯实工程对钻孔周围的土体有一种压实作用，可以使坝体局部密度增大，同时渗透系数减小，从而达到截断坝体渗流的目的。 3. 套井回填技术的施工工艺 3.1 施工机械设备和原材料
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1）原材料准备：套井回填工程施工前的主要准备工作是平整场地、规划冲抓机械所需的施工便道，以及土料运输的通道，同时确定回填土料和弃土堆的放场地，同步备好回填土料。 2）施工主要机械设备：在笔者的多次施工管理经验中，设备一般采用的机械包括冲抓式打井机、卷扬机、夯锤、自卸汽车、自翻斗车、弃土车、自翻斗车、挖掘机等。 3.2施工工艺流程
冲抓套井施工操作主要是造孔、回填、夯实三个环节， 其主要工艺流程如下：冲抓套井的定位与放样→架机对中→造孔→回填夯实→质量检查。 1）冲抓套井的定位与放样
在施工中，首先根据业主提供的大坝水准点，测量冲抓坝段坝顶高度，一般每50米坝长标下一固定高程点，在施工区以外距第一孔和终孔各10米设永久性固定桩；钻孔中心线位于坝顶中轴线偏上游15-18米处，然后每间隔0.6米打中心桩，并用元钉钉在桩顶上控制孔距，所有施工放样和移机定位均用钢卷尺进行。 2）造孔
造孔的施工顺序是：先施工单号主井，再施工套井井孔，套打前进。例如在同一排井先打主井1#、3#井，回填夯实后，再打套井2#井，回填夯实后，再打5#井，回填后打4#井，依此类推，按顺序进行。需要注意的是造孔前必须将水位降低到要求处理的高程以下；造孔应连续作业，不得停歇，以免塌孔；造孔时机架要保持固定平衡，不得因震动而产生位移；冲抓钻机要垂直打孔，严格控制井孔的垂直度，否则会直接影响防渗墙的有效厚度。 3）回填
首先，回填土料前需要检测土料含水量，工地试验合格后再书面通知现场质检员，由监理最终确定是否回填；回填土料粒径一般不得大于5厘米，并且不准掺有草皮、树根等杂物。然后，在土料回填前需下井进行检查，将井底浮土、碎石等杂物清理干净并且保持井内无水；井内如果有渗水，必须要抽干或倾倒干的废土，反复用冲抓钻抓净，把水吸干，之后才能回填粘土。之后，在打井完毕后，应马上进行连续的分层回填粘土夯实；回填铺土一定要均匀平整，并且分层回填，同时需要注意铺土层不宜过厚；在向井里倒回填土时，夯锤要提出井口平面 1.5m 以上，使入井土均匀洒落在井内，每次向井里倒土，均要用板车装量，以便控制数量，保证回填土的厚度满足要求。 4）夯实
合理夯实是提高土密度和抗渗强度的重要环节，因此对保证填土的质量是关键，要求对夯重、落距、夯次等都必须经试验做最佳的选择。夯土时要分层夯实，夯实时落锤要平稳，提升
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后自由下坠，不使钢丝绳抖动。夯锤落距宜小，不要忽高忽低。一般控制夯距为3米，夯击次数为 20 次，当距坝顶3米以内时夯距可小于2米，以防止坝顶开裂。 4. 质量控制与检查 4.1原材料的控制与检查
做好料场选择工作，确保土料满足设计要求。 土料回填前严格控制含水量， 以确保土料回填的质量。 施工前检查土料是否在料区范围内开采，取土前是否已将草皮、树根等覆盖层清除干净，排水系统、防雨措施是否完善，土料性质、含水量等是否符合设计要求。 4.2 井孔的检查
检查井底的清基及积水的排除；测量孔深是否达到设计要求的深度；测量井孔垂直度是否满足设计与规范要求。按施工质量要求，井口至井底最大偏移不得大于孔深的0.4%，施工时由施工单位技术人员每4米深度检查一次，并做好测量记录，造孔结束后由施工单位技术人员和监理共同测量井孔深度、垂直度，填写记录表，双方共同签字认可后有效。 4.3 施工工艺的控制
在施工前按设计要求放出套井中心线位桩，造孔时先按奇数后按偶数序号进行。在造孔过程中，为保证井孔垂直不偏斜，经常用垂球检查孔斜度，并实行24小时连续施工，开挖完成验收后立即回填黏土,避免塌孔。施工参数的确定应通过现场实验确定，按其实验最佳铺土厚度、落距、夯击次数控制。 4.4 回填土质量检查
质量检查包括含水量、干密度、渗透系数，一般要求对每个井孔均应取样试验；冲抓回填夯实土，需在监理人员指定的位置，由技术人员采取土样。无论主孔或套孔，井底取第一组土样，以后每回填取一组，每组取样3个，取样时监理在旁监督，采取的环刀土样经监理终检后，装塑料袋由质检员送试验室检测。对土样进行干密度、含水量检测必须在1天内完成，在下一孔施工前将检测的干密度、含水量数据报监理认可，以确定是否继续施工。 4.5 施工中质量检查
质量检查的主要内容包括造孔前检查套井中心桩位置；孔径、孔距、填土料的黏粒含量、含水程度等。造孔中检查垂直度，作好造孔记录和井内土质描述，发现特殊情况时如渗漏应及时记录溢出点位置、面积、出露高程及剥土坍方情况以及可能出现老涵洞等；造孔结束后应检查孔深有效防渗厚度，回填时检查每次土料的填土数量，在不同高程抽检夯实后的原状土样，送室内进行土的干密度、含水率和测定。