冲抓套井回填黏土防渗墙的设计与施工

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3施工
3 1 施工工艺
( 1) 施工 前的准备 工作 主 要是 平整 场 地, 规 划冲 抓机 械施工便道 及土料运 输通 道, 确定 回填土 料及 弃土 堆放场 地, 备好回填土料。
( 2) 冲抓套井回填黏土施工的工艺流程见图 3 所示。
图 3 冲抓套井回填黏土工艺流程图
( 3) 造孔。冲抓 桩机 须对 准中心 桩, 造 孔顺 序应 间隔 进行, 即先 完成主 孔, 后完 成套 孔; 造孔 过程中 必须 经常 检查垂直度, 以确保 两孔 间的 套接厚 度。在靠 溪岙 水库套 井施工过程中, 垂直度控制在 4 1 000。
23 - 1 03 - 1 12 0 73 0 81 43 - 1 96 - 1 88 1 49 1 43 63 - 2 89 - 2 75 2 15 2 00 83 - 3 54 - 3 41 2 85 2 66 112 - 4 82 - 4 63 3 78 3 58
( 5) 夯 实。夯 锤 形 状 底 部 成 球 面 形 状, 并 装 上 ∃ 羊 角% 。夯锤球冠半径 64 cm, 最大夯锤直径为 90 cm, 夯击时 与套井壁保持 10 cm 的 空隙, 以保 证夯 锤落 地时 因气 浪冲 击波震动而影响原有土堤的结构不受破坏。夯距一般为 2~ 3 m, 夯击次数为 20~ 25 次。靠溪岙水 库施工 中夯距 为 2 5 m, 夯击次数为 20 次。
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指挥 , 对工程 质量负全责。 ( 2) 建立健全质 量 控制 与保 证 体系。 在工 程指 挥 部下
设专门从 事 套井 回填 的 施工 科, 负 责日 常 施工 质量 管 理; 选派有责任 心、有工 作水 平的监 理人 员常驻 工地, 进 行现 场施工质量监督 管理, 重 要工 序必 须经现 场监 理签字 后方 可进行下道 工序 施工。施 工单位 实行 项目经 理负 责制, 工 地实 行 ∃ 三检 制% 。绍兴市水利水电质 量监督站对 施工质量 进行 定期、不 定期检查, 对存在问题及时提出整改意见。 3 2 2 施工中的质量控制
表 7 预应力钢筋混凝土板跨中截面上缘、下缘测点应力表
荷载 / kN
11 1 m44# 板应力值/ MPa
上缘 上缘 下缘 下缘 ( 左) ( 右) (左) ( 右)
荷载 / kN
16 0 m18# 板应力值/MPa
上缘 上缘 下缘 下缘 ( 左) ( 右) ( 左) ( 右)
23 - 1 12 - 1 09 0 76 0 74 43 - 2 24 - 2 20 1 58 1 55 63 - 3 29 - 3 25 2 29 2 26 83 - 4 40 - 4 29 3 06 2 92 98 - 5 23 - 5 08 3 71 3 54 124 - 6 29 - 6 12 4 51 4 36
( 4) 回填。回填土料采 用塑 性指 数大 于 17, 黏粒 含量 大于 30% 的黏土。回填前 控制土 料含水率 与最 优含 水率接 近, 若土料含水率过 大时 可采 用翻晒 等措 施, 以降 低土料 的含水率。 每次 填土 数量 可按 下式 估算, 即 G = WrH , 式 中 G 为 1 次填土 的重量 ( t) ; W 套 井底面积 ( m2) ; r 回填 土料的湿密度 ( t m3 ) ; 天打石、靠溪岙水库套井直径为 1 1 m, 每层夯 实厚度为 0 3 m, 每次倒 土约 0 4~ 0 45 t。回填 土料时严禁 用运土车 辆直 接送入 井内, 必 须用 已计 量过的 小推车倒入以防止超量回填。
为 1 1 m。一般坝高在 25 m 以下, 采用 1 排套井, 坝高超过 25 m 达到 40 m, 可考 虑采用 2 排或 3 排套 井。天打石 水库 坝高 18 m, 选择 1 排套井。防渗墙的总厚度可按下式计算:
T HJ 式中: T 为防 渗墙有效厚度; H 为防渗墙承担 的最大水 头; J 为防渗墙允许渗 透 坡 降 ( 对 于 黏土 一 般采 用 6~ 8) 。 井距 、排距、有效厚度 计算公式表 1 和图 2。 ( 3) 套井深度。原则上伸入坝基内 1 5 m, 对 坝下埋设 老涵管的坝 段, 先用 夯锤 搞碎后 清除 杂渣, 再 伸入坝 基内 1 5 m。
( 3) 排数与排距。该工程采用钻头 直径为 1 1 m, 套井 的实际有效厚度为 1 3~ 1 4 m, 为安全计, 采用有效厚度
收稿日期: 2006 11 18 作者简介: 王 国海 ( 1969- ) , 男, 工 程师, 大 学本 科, 主要 从事水利工程建设管理工作。
图 1 冲抓套井造孔顺序排列示意图
3 2 3 施工中质量检查 施工过程中质量检查 的主 要内 容有造 孔前 检查套 井中
心桩位置; 以 及孔 径、孔距、 填土料 的黏 粒含 量、土 料是 否有树根 等杂物 、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 ( 方向) 、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, 击实 次数 , 并在 不同高程抽检 夯实后的原状土样, 送室内进 行土的干 密度、 含水率和渗 透系 数测定、 及时填 写施 工记录。 施工结 束后 的检 查, 是由 将各施 工记 录和试 验成 果资料 汇总 分析, 按 水利工程规定进 行单 元工程 质量 评定, 填 表后 由建设 单位 ( 或监理) 审查评定。 3 2 4 施工后期的质量抽检
( 3) 回填压实 质 量 控制。 在 靠溪 岙 套 井 回填 过 程 中, 采取 了控制措施: 一 是在每 台机 旁挂 1 块小黑 板, 上 面标 明孔号、机号、 机手名 称及 回填参 数, 以便 于监 督落 实情 况; 二是检查 夯击次数, 每台机旁配 1 名甲方监督 员, 24 h 跟班 监督; 三 是实行 质量 与工资 奖金 挂钩, 对 不按要 求操 作的处 以罚 款, 甚 至辞 退。同 时 为了 客 观反 映 回填 质 量, 在工地现 场 设立 实验 室, 测 定 含水 率及 压 实后 的干 容 重, 每孔 取 3 次样, 每 次分 底、两 侧各 3 只样, 并根 据取 样分 析结果, 画出 套井 回填质 量控 制图, 发 现不合 格部 位, 及 时进 行返工处理。
N = Kp D2 Eh ( 4QH ) 式中: Kp 为 压 缩 系 数, 由 试 验 确 定, 其 值 为 0 35~ 0 55; D 为孔径 ( m) ; h 为 填土 层厚 ( m) ; E 为 击实 功能 ( t m m3 ) , 标 准 击实 功 能为 86 t m m3 ; Q 为 锤 重 ( t) ; H 为夯锤落距 ( m) 。
渗墙。以该市靠溪岙水 库、天打 石水库为例详细介绍了冲抓套井回填黏土防渗墙的设计与施工。
关键词: 套井; 防渗墙; 设计; 施工
中图分类 号: TV543
文献标识码: B
文章编号: 1008 701X ( 2007) 03 0069 02
千库保 安工程实 施经 验表明, 土石坝 病险 水库 普遍存 在坝体渗漏、浸润线 抬高 等通 病, 成为大 坝安 全隐 患的主 要原因。根据对历史 资料 的统 计, 失事的 土石 坝中 因渗漏 原因遭破坏的占 29 1% , 因此 坝体 防渗加 固已 成为 病险水 库除险加固的主要内容之一。常用的防渗 加固方法主 要有: 上游填筑黏 土防 渗斜 墙、坝体 充填灌 浆、修筑 混凝 土防渗 墙等。现结 合 该市 千 库保 安工 程 实践, 介绍 一 种 投资 小, 防渗效果较佳的方法, 即冲抓套井回填黏土防渗墙。
第 3 期 总第 151 期 2007 年 5 月
浙 江水 利科 技 Zhejiang Hydrotechnics
No. 3 Total No. 151 May 2007
冲抓套井回填黏土防渗墙的设计与施工
王国海 ( 上虞市城区水利工程管理所, 浙江 上虞 312300)
摘 要: 结合上虞市千库保安工程实 践, 介绍 一种投资小, 防 渗效果较 佳的方法, 即冲 抓套井回 填黏土防
抽查重点在施工过程 中有 可能 未达到 设计 要求的 套井 孔, 如土堤土 质条 件较差, 出现砂 土、粉土 堤段 曾发 生坍 方或地下水渗水 ( 漏 水) 严 重, 并 考虑 到今 后会 影响 防渗 效果 的地段; 施工管理人员或监理旁站 ( 下转第 73 页)
总第151期# 浙江水利 科技#2007年第3期
表 1 井距、排距、有效厚度计算公式表
钻井排数 最优角145!2来自38!34∀3
45!
井距 Li
L 1= 2Rcos L 2= 2Rcos L 3= 2Rcos
排距 Si
S 2= R( 1+ s in ) S 3= R( 1+ s in )
有效厚度 Ti
T 1= 2Rs in T2 = R( 1+ 3sin ) T3 = R( 1+ 4sin )
现以天打石、靠溪 岙水 库为列, 介绍冲 抓套 井回 填黏 土防渗墙的设计与施工。
2设计
2 1 设计要点
( 1) 套井范 围。以大 坝左侧 渗漏 点向左 右沿 坝轴 线延 伸约为坝高的 1 5 倍距离 ( 共 65 m) 。
( 2) 平面布置。套井布置在坝轴线上游侧 1 0 m 处, 在 平面 上 按主、 套 井 相 间布 置, 一 主、一 套 相 交 连 成井 墙 ( 见图 1) 。
( 2) 施工工艺 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 h 连续 施工, 开挖 完成验 收后立 即回填 黏土, 避 免塌 孔。
1 问题的提出
冲抓套井回 填法 在土 坝坝体 修建 黏土防 渗墙, 属 桩柱 式防渗墙, 一 般沿坝 轴线或 坝轴线 上游 1 m 左右处 单排或 双排布孔, 利用冲 抓钻 头造孔, 使套孔 回填 黏性 土, 经夯 实后形成 1 道 连续的 黏土 防渗墙。 此技术 的特 点是套 孔回 填黏土经压实后干重度增加, 渗透系数 减少, 防渗效 果好, 并可下孔检 查, 保证 质量。同 时套 孔四周 坝体 因夯 击作用 使干重度 增加, 坝 体获 得加固。 此法适 用于 水上 施工, 对 水下或浸润 线以 下施 工较为 困难。上 虞市 靠溪岙 水库、天 打石水库均 采用 此方 法, 获得 了较好 的效 果。天打 石水库 渗透系数由 1 52 10- 4 cm s 减 小到 5 8 10- 5m s。
3 2 质量控制
3 2 1 质量控制的管理措施 病险水库除 险加 固工 程质量 的好 坏, 直接 关系下 游群
众的生命财 产安 全, 因此 必需 保证工 程质 量, 加强 质量控 制。该市在实施千 库保 安工程 中着 重抓好 以下 几条 质量控 制措施。
( 1) 建立 和落实工 程质 量 领导 责任 制。由 镇 长担 任总
施工中的质 量控 制主要 包括 原材料 的质 量控制 、施工
工艺 控制及回填压实质量控制。 ( 1) 原材料的质量控制。首先 着重做好料 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 水率, 以 确保土料回填的质量。为保证工 程进度 ( 雨 天能施工 ) , 可 在通风条件较 好的施工场地内备料 , 其上用防雨 布覆盖, 1 次备 料量为 3~ 5 d 的 用量。
图 2 钻井平面布置示意图
2 2 回填土料
回填土的要求: 黏粒含量 35% ~ 50% , 渗透系数小于 1
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总 第151期# 浙江水利科 技# 2007年第3期
10- 5 cm s, 干重度 大于 15 kN m3 。含水率控制 在塑限附近 20% ~ 30% 。回填 铺土 要均 匀平 整, 分 层 填筑 夯实。 击实 次数、每层土的厚度 与夯 击功 能参数 有关, 可 按公 式计算 次数, 参见下式, 并通过现场击实试验进行验证。
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