套孔沖抓粘土防滲墻在龍潭水庫大壩防滲處理中的應用分析

摘要:通過龍潭水庫套孔沖抓防滲墻工程實例，從工程設計、施工、質量控制等方面對套孔沖抓防滲墻技術進行概括總結，說明該技術具有防滲效果好、施工方便、質量容易控制、節約投資等特點，以期在病險水庫加固中增加應用力度。

關鍵詞:套孔沖抓粘土防滲墻土壩滲漏除險加固

1 、概述

套孔沖抓粘土防滲墻技術是一種垂直防滲處理措施，適用于中、小型均質土壩、心墻壩，其原理是在土壩滲透范圍內原防滲體中，沿壩軸線利用沖抓鉆機具進行單排或多排取土造孔，再回填防滲性能好的粘土，利用鉆機動力、卷揚設備帶動夯錘分層對填土夯實，形成一道連續的粘土防滲體，在回填夯實的同時，對孔周邊壩體土壤擠壓使孔周圍土體密實，以達到壩體加固防滲目的。

龍潭水庫是淠史杭灌區灃西干渠上一座中型反調節水庫，大壩為均質土壩，主壩長5700m，壩頂高程在59.40～60.20m，壩頂寬度為6.0 m，最大壩高21.7m，水庫于1957年開工興建，1974年建成，歷時十七年，水庫總庫容6758萬m3。

由于龍潭水庫大壩建于特定的年代，施工跨度長，清基不徹底，壩體填筑質量差，壩體與壩基接觸部位滲漏，壩腳大片沼澤化;壩下埋管與壩體結合部局部發生滲漏，嚴重危及大壩滲流安全。

2 、套孔沖抓粘土防滲墻設計

套孔沖抓粘土防滲墻的設計主要包括鉆孔平面搭接布置、孔距、排距、防滲墻體厚度、鉆孔深度、回填土料等。

2.1鉆孔平面搭接布置

鉆孔平面搭接布置主要是確定布孔位置，依據處理滲漏基本原則，將防滲墻布置在壩軸線上游部分壩體內。

龍潭水庫大壩為均質粘土壩，壩頂寬度為6.0 m，壩上部內、外坡比均為1:2.5，采用單排布孔，鉆孔機具采用SJ2-95型四瓣推卸式沖抓鉆，防滲墻布置在壩中心線上游側1.0 m處。

2.2孔距、排距、防滲墻厚度確定

防滲墻的有效厚度取決于鉆孔孔徑、孔距、排距等，防滲墻有效厚度根據作用水頭、土料允許滲透比降按下式決定:

T≥ΔH/[J]

式中:T—防滲墻有效厚度m，ΔH—作用于防滲墻上、下水頭差m，[J]—防滲墻體填筑料允許滲透比降(粘土取5~8)。

龍潭水庫根據滲透計算墻體厚度T確定為0.85 m，采用單排布孔，鉆孔機具采用SJ2-95型四瓣推卸式沖抓鉆，鉆孔半徑R=0.6 m，根據防滲墻厚度T，依據幾何關系T=2Rsinα，可推求角度α=450，由此確定孔距L=2Rcosα=2×0.6×cos450=0.85 m。幾何關系見圖—1

2.3鉆孔深度確定

由鉆探報告可知，龍潭水庫滲漏主要是壩體滲漏，所以鉆孔深度(防滲墻底)應鉆至滲透系數較小的壩基下0.5 m。

2.4回填土料選擇

回填土料的質量是決定防滲墻質量的關鍵，回填土料應進行物理力學實驗確定，主要設計指標有粘粒含量、滲透系數、含水量和干密度;粘粒含量應大于35%，滲透系數小于1.0×10-5cm/s，含水量和干密度通過施工現場試驗，控制在設計要求范圍內。

3 、防滲墻的施工

龍潭水庫大壩套孔沖抓防滲加固施工，分兩個非灌溉季節進行，完成防滲墻總長2950 m，沿壩軸線鉆孔3475個，總進尺49985 m。

套孔沖抓防滲墻施工工藝流程如圖—2:

3.1施工放樣及機具定位

先將壩頂清理平整，按設計要求進行放樣，確定孔中心的縱、橫向位置，并設控制樁;沖抓機具定位，關系到孔位、井孔垂直度，直接影響到防滲墻的有效厚度，在施工時在平整好的壩頂面先支穩三角架，將沖抓緊鉆尖下距地面10~20cm對準孔中心位置，確保鉆頭及鋼繩垂直。

3.2造孔

造孔應在水庫水位降低到要求處理的高程以下，造孔順序是，在孔中心線上先打主孔1、3號孔回填夯實后，再打套孔2號孔回填夯實，再打5號孔回填夯實后，再打套孔4號孔，依此類推(見圖—3);造孔時要確保孔位正確、井孔垂直，造孔過程中若孔壁發生塌方，應回填粘土夯實后再重復造孔，要定時檢查井孔位置是否準確，井孔是否垂直，孔位偏差應小于±3cm，孔斜不大于0.2%，相鄰兩孔深度偏差不大于防滲墻厚度的1/3即不大于0.3m，以保證防滲墻厚度。

3.3回填

回填土料質量是保證防滲墻的關鍵所在，回填土料各項力學指標一定要在設計控制的范圍，成井回填前應將孔底浮土、碎石清除干凈，并保證孔內無水，并用安全籠下井進行質量檢查，孔內少量積水應傾倒干土反復抓凈以至把水吸干，若孔壁有滲漏水，應在滲水方向1~2 m處布打副孔，用替水泵抽吸，攔截滲漏水，保證孔內無水，然后再分層回填粘土并夯實，回填鋪土時要均勻、對稱，松土層厚度控制按成孔直徑及控制厚度折算成體積，控制下井土料體積。

3.4 夯實

回填夯實是防滲墻質量的關鍵，而且要現場進行土工夯實試驗以確定工藝參數，龍潭水庫套孔沖抓防滲墻現場試驗確定工藝參數為:松土厚度為30~50 cm，土料含水量為20~23%， 采用860kg的夯錘，落距2.0~3.0 m夯實次數為12~15次。為保證防滲墻的夯實質量，夯錘直徑1.0m采用的鋼板焊制內填混凝土，以增加錘重，底部做成球冠型，并呈梅花形布置直徑5 cm高8 cm的羊角，以利于層間結合，在接近壩頂1.0~2.0 m時減小夯錘落距減少沖量，以防壩頂開裂或孔周隆起。

4 、質量控制

4.1土料質量控制

回填土料質量是保證套孔防滲墻成功的關鍵，在選擇料場時要確保土料滿足設計要求，土料應做粘粒分析及土工擊實試驗，嚴格控制含水量，以確保回填質量，回填時應認真檢查土料粘粒含量、含水量、土塊粒徑、是否有雜質等。

4.2造孔質量控制

造孔時要設計要求確定井孔位置，檢查孔位、孔徑、井孔深度以及井孔傾斜度，要經常檢查井孔垂直度，并認真做好記錄，造孔時對土質變化、滲水、孔壁坍方等情況認真記錄描述，發現問題及時進行處理。

4.3回填質量控制

回填時應嚴格檢查每次填土數量、擊實次數，每2~3m取土樣檢查土料含水量、壓實度、成墻搭接厚度等，每10~20孔測定防滲墻的滲透系數，各指標應符合設計要求，不符合要求及時查明原因進行反工處理。

5 、結束語

龍潭水庫大壩通過套孔沖抓防滲墻處理后，經蓄水運行檢驗，在相同的庫水位下，測壓管水位與原來下降了0.5~3.12m，壩腳下漏水現象已消失，壩腳大片沼澤處已干燥，防滲效果明顯。

實踐證明，套孔沖抓防滲墻技術具有防滲效果好、施工方便、質量容易控制、節約投資等特點，應在病險水庫加固中增加應用力度。