套井回填在中小型水库中的施工关键技术及质量控制标准

套井回填在中小型水库中的施工关键技术及质量控制标准摘要：浙江省小型水库多达3797座（2003年），其中绝大多数是土石坝，套井

处理土石坝隐患技术在目前有重要的现实意义。但是，套井设计和施工一直都没有争对性的规范可以参考。各地对套井回填技术的相关指标设计和施工方法均有一定的盲目性，会出现实际施工和设计要求相矛盾的情况。

本文面向浙江省套井回填技术问题，在系统科学思维和方法论的指导下，综合运用土工检测、多元线性回归、arcGIS空间分析、瞬态瑞利波、三维有限元耦合模型等理论和方法，采用理论分析、普查评价、规律总结、模拟分析、调度仿真相结合的多种手段，对套井回填技术的指标控制、参数分析和数学方法进行综合分析研究。

一、研究背景

20世纪60年代，浙江省水利厅为了开发沿海地区地下水以解决灌溉问题，曾组织地县水利人员到北方学习打井技术，并从北方引来机动打井机。经天台县农机厂作了改进，大约在1968年试制出能自动挂卸的冲抓式打井机。1972年，温岭县水利局首次将冲抓式打井机处理岙口水库大坝漏水取得成功。这种施工方法又被称为“套井回填”技术。从此套井回填技术在浙江省中小水库土石隐患处理中广泛推广，以后还介绍到江西、湖南、四川、安徽等省。

根据1998年浙江省水库安全检查登记表的不完全统计，有54座小（一）型水库采用套井粘性土防渗墙，还有大量小（二）型水库采用此项技术。据衢州市水利质监站在2011年统计，衢州市近十年约40%水库采用套井回填技术；近年来奉化市绝大多数土石坝均采用了套井回填技术防渗。

2国内外研究现状

二、国内外对粘土压实的研究现状

1、粘土压实特性及压实机理

压实后的粘土通常包含固体颗粒、水和空气三部分，通常称为三相体。此三相体中，水和单个颗粒是不可压缩的，空气也只有在密闭容器内才是可压缩的，但在土体内也是不可压缩的。因此，要使单位体积内的固体颗粒增加，只有采取机械碾压或夯实等措施使土体内的空气和水排出。但是在套井夯锤击实过程中，一般很难将水排出。因此，压实过程为了提高压实度实际上就是使土中的空气排出。碾压或夯实得越密实，单位体积内的固体颗粒越多，空气越少。某种粘土在在一特定含水率时，粘土的最大密实度理论上空气体积率等于零，这时粘土为两相体。但在实际施工过程中通过压实完全消除土中的空气是不可能的。

2、套井施工研究

随着我国水利建设的推进，套井回填技术作为国内处理堤坝漏水的主要技术措施之一，被越来越广泛地应用于工程实践当中。可是，套井回填技术目前还没有统一的设计和施工技术标准。由于套井回填粘土有机质含量、干密度、级配变化较大而导致力学性质多变，因此与常用的回填土有较大差异，若盲目地沿用土石坝的相应规范则必然存在施工工艺适用性及质量评价标准合理性的问题。而且不利的水文地质条件对于套井回填的施工和控制技术提出了更加严格的要求。

套井回填技术施工质量检测困难且有较大的破坏性，若压实度不够或渗透率过大，在水库大坝投入运营之后，可能导致水库出现裂缝、沉陷和水毁灾害，甚至可能出现溃坝决堤破坏，研究一种经济、无害、高精度的检测方法已经势在必行。国内外对于套井回填技术的研究不多且不够深入，各地根据实践经验进行设

计和施工，研究内容基本停留在套井回填的工程实践上，而对于套井回填技术的

指标、参数、检测方法的研究几乎没有，以至于该技术一直不能被广泛推广和应用。由于没有相关规范指导，设计的盲目性和施工的随意性导致使用该技术的水

库运营存在较大的风险。

三、全击实试验分析

实践早己证明，在土的最优含水率时进行压实，不仅可以减少压实功率，而

且压实后的土的渗水率将是最小的，土的密实程度将是最高的，因而路基将是最

坚固、稳定、耐久的。但是要严格在土的最优含水率时进行压实，在实际施工中

几乎是办不到的。因此，我国《公路路基施工技术规范》JTJ033-95规定，对于一

般选作填方路基填料的细粒土、砂类土、砾(角砾)类土无论采用何种机械压实，

均应在该种土的最优含水率±2%(称为“规定”范围)以内压实。而水利行业也有类似

的规定，《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—土石方工程》SL631-2012规定，土料的含水率应控制在最优含水率的-2%~3%之间，而《小型水利水

电工程碾压式土石坝设计规范》SL189-2013中明确指出粘性土填土含水率按最优

含水率控制，允许偏差为±3%。

四、套井回填粘土防渗墙施工

1.套井回填处理范围

根据水库大坝渗漏情况，即渗漏量大小、出逸点位置、施工记录以及地勘资

料分析，尽量摸清大坝渗漏范围，处理坝段长度。处理范围确定后，即进行防渗

墙的设计，设计内容主要包括套井平面布置、孔距、排距、孔深、有效墙厚及回

填土料选择等。

2.套井回填工作机理

冲抓套井回填粘土防渗墙的工作机理是利用冲抓式打井机具在设计要求防渗

范围内造孔，把粘土或粉质粘土分层回填夯实，形成一条连续的粘土防渗墙，截

断渗流通道，降低浸润线，起到防渗的目的，同时在对土料进行夯击时，通过夯

锤对井壁土层的不断挤压使其周围土体密实，提高坝体质量，从而达到防渗喝加

固大坝的目的。

3.套井平面布置

套井回填防渗墙在平面上按主、套井相间布置，一主一套相交连接成粘土墙。先打主孔①、③号，回填后再打套孔②号，回填后再打⑤号孔，回填后再打

④号孔，以此顺序，进行打孔、回填。套孔即双号孔为整圆，主孔即单号孔被套孔切割，呈对称蚀圆，具体见图5.1。从降低浸润线高度考虑，粘土心墙坝或均

质坝套井应布置在坝轴线上游侧，但为了与原防渗体连成整体，坝基防渗也可布

置在上游河床上。

4.套井施工流程

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。常用的造孔机具有SJ2-95型冲抓钻机和SJZ-95型自动挂卸冲抓钻机。

5.施工流程

冲抓钻施工操作主要是造孔、回填、夯实三个环节，其详细工艺流程如下所示：放样布孔→架机对中→造孔（弃土）→下井检查→人工清理→回填夯实→质量检查→移机。

五、研究展望

本文面向浙江省套井回填技术问题，在系统科学思维和方法论的指导下，综