水庫黏土心墻填筑質(zhì)量控制技術(shù)措施

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關(guān)鍵詞：前坪水庫；黏土心墻；填筑質(zhì)量；控制措施

前坪水庫大壩為黏土心墻砂（卵）礫石壩，長818m，高90.3m，壩底寬430m，壩頂寬10m，挖方量約300萬m3，填方量約1300萬m3，其中黏土心墻填筑約190萬m3。合同總工期43個月。工程特點包括填筑量大、填筑強度高、受天氣影響大、受度汛節(jié)點制約、料源儲料指標變化多、設(shè)計指標要求高等。黏土心墻底寬57.8m，頂寬4.0m，頂部高程422.6m，心墻上下游坡比1∶0.3，左右岸坡段坡比為1∶0.4，心墻上、下游側(cè)填筑反濾料，分別為粗砂反濾料厚2m、小于50mm級配料上游側(cè)2m（下游側(cè)3m）。心墻底部與壩基砂卵礫石層填筑兩層反濾料，其中防滲墻上游側(cè)兩層反濾料厚度均為0.5m，防滲墻下游側(cè)兩層反濾料厚度均為1.0m。黏土心墻、高塑性土設(shè)計壓實度為100%，壓實干密度及填筑含水率根據(jù)現(xiàn)場碾壓試驗確定，并最終以壓實度指標控制。黏土的填筑含水率范圍按最優(yōu)含水率-2%～+3%標準控制，高塑性土的填筑含水率范圍按最優(yōu)含水率+1%～+3%標準控制。黏土心墻滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，有機質(zhì)含量不大于2%，水溶鹽含量不大于3%；黏土心墻分區(qū)填筑碾壓時彼此搭接，垂直碾壓方向搭接帶寬度應(yīng)不小于0.3～0.5m，順碾壓方向搭接帶寬度應(yīng)為1～1.5m。黏土心墻填筑要從源頭、工序、檢測上下功夫，抓落實。

一、料場復(fù)勘

前坪水庫大壩工程黏土料區(qū)鴨蘭溝儲料場占地面積288畝（1畝=1/15hm2），呈階地布置，高程360～408m，表層為厚0.3～0.5m耕植土，土料巖性主要為重粉質(zhì)壤土夾粉質(zhì)黏土，一般呈褐黃色，稍濕，具塊狀結(jié)構(gòu)，見針狀孔隙，含少量鐵錳質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核，多呈硬塑或堅硬狀態(tài)，壤土的天然含水率略高于最優(yōu)含水率。地勘報告顯示黏土料區(qū)儲料深度5～15m，為了準確勘察土料儲備及土料的各項技術(shù)指標，根據(jù)階地大小及高程分布情況，按照每個區(qū)域面積6000m2的原則進行劃區(qū)編號，在每一區(qū)域中間位置布設(shè)探孔，采用直徑300mm的打井鉆機進行勘探，每個探孔用GPS采集坐標及高程，統(tǒng)一編號，標注所屬區(qū)域。鉆機掏孔時由上至下每間隔2m取一次土樣標本，標本統(tǒng)一編號，底部鉆至砂卵石層為止，記錄鉆孔總深度。鉆探結(jié)束后，將土樣送至有檢測資質(zhì)的單位進行化驗。主要檢測指標包括最大干密度、最優(yōu)含水量、有機質(zhì)含量、黏粒含量、含堿量指標等。根據(jù)檢測報告進行結(jié)果分析，繪制黏土最大干密度和最優(yōu)含水率柱狀圖，規(guī)劃開采方案，按照擊實結(jié)果劃定不同開采區(qū)域，估算可用土料儲量。

二、碾壓試驗

根據(jù)黏土料場復(fù)勘結(jié)果，按照開采規(guī)劃方案，由上至下對土料采用立采混裝方法進行梯級開挖，梯度3～5m。在土料區(qū)清除覆蓋層并平整場地，劃定寬10m、長25m的碾壓試驗區(qū)域，試驗基面采用26t光面碾碾壓，靜壓2遍，動壓10遍。碾壓后用白灰線劃定碾壓區(qū)域邊界線，檢測土料天然含水率，控制在最優(yōu)含水率-2%～+3%范圍內(nèi)，后退法鋪料，山推220型推土機推平，人工整平，虛鋪厚度按照30cm、35cm、40cm控制，鋪筑前后使用GPS測量控制布點位置，用水準儀測量高程。使用20t凸塊碾并采用退錯距法碾壓，靜壓2遍，動壓4遍、6遍、8遍、10遍。測量沉降觀測點點距1.5m，環(huán)刀法取樣，取點位于土層厚度的下1/3處。由于黏土填筑量大，最高日強度2萬m3，為充分利用現(xiàn)有碾壓設(shè)備，使用組合碾壓法進行碾壓試驗。碾壓參數(shù)及試驗結(jié)果如下：20t凸塊振動碾靜壓2遍，動壓8遍；組合碾壓法：光面26t振動碾靜壓2遍，動壓4遍，20t振動碾動壓6遍。采取這種碾壓方法，土料天然含水率在最優(yōu)含水率-2%～+3%范圍內(nèi)能夠達到設(shè)計要求的壓實度100%。碾壓試驗中的土料最大干容重與最優(yōu)含水率也不同，需要及時取樣做擊實試驗，進行碾壓試驗后調(diào)整碾壓參數(shù)。

三、現(xiàn)場控制

1.測量記錄

根據(jù)施工圖紙中的壩體結(jié)構(gòu)尺寸，測量人員在黏土填筑前用GPS對填筑邊線進行測量放線，撒白灰線，采集放線數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)的同時校核結(jié)果是否正確，若有錯誤需及時改正；填筑前后對黏土鋪土厚度進行定點測量，每間隔10m設(shè)一條斷面，每條斷面上測點間距8m，填寫測量記錄表，顯示虛鋪厚度，虛鋪厚度控制在30～35cm，監(jiān)理對測量記錄進行抽查復(fù)核。

2.土料清理

土料場在開采土料前使用山推220型推土機對腐殖土進行清除，清除厚度不小于50cm，清除后的腐殖土可提高苗木存活率，有利于壩后景觀工程使用。應(yīng)及時清除料區(qū)內(nèi)雜物，含有鈣質(zhì)結(jié)核的土料應(yīng)剔除結(jié)核，做到上壩土料外觀干凈整潔，運輸至壩面上的土料，應(yīng)安排人員挑揀雜物并集中裝袋運至壩外。

3.作業(yè)分區(qū)

壩體黏土心墻總體劃分6個作業(yè)區(qū)，每個作業(yè)區(qū)長100～120m,設(shè)3個作業(yè)班組，每班組負責2個相鄰作業(yè)區(qū)。黏土心墻上游側(cè)每間隔50m設(shè)一個跨越反濾料的道路，道路使用鋼板鋪設(shè)。黏土鋪設(shè)前對前一層驗收合格的黏土面灑水濕潤，黏土采取進占法施工，推土機推平，鋪土厚度35cm。鋪土厚度采用10mm圓鋼加工并使用帶有刻度標識的鋼釬檢測，鋼釬刻度分30cm、35cm、40cm標識，派發(fā)給現(xiàn)場施工質(zhì)檢人員進行跟蹤檢測并指揮推土機人員控制推土厚度。土料鋪設(shè)完成后，測量人員需進行定點檢測。為保證黏土面平整度，最后用平地機二次找平。

4.控制土料含水率

土料含水率的控制很重要。根據(jù)開采區(qū)域內(nèi)土料擊實結(jié)果和最優(yōu)含水率結(jié)果，在土場進行預(yù)判。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，黏土觀感松散，一般距離地面1.0～1.5m，手抓成團，落地為散、不沾手，這樣的土料含水率接近最優(yōu)含水率（-2%～+3%），碾壓能達到壓實標準；若手抓沾手，能捏成團，那么含水率偏高，一般在25%左右，需要犁耙翻曬降低土料含水量。降低含水量有兩種辦法，一是在工作面上分區(qū)上土，交替犁耙翻曬，交替碾壓；二是在土料區(qū)對土料進行犁耙翻曬，含水量經(jīng)檢測合格后用攏堆堆成土牛，土牛要碾壓并封面，遇見天氣變化及時用塑料布覆蓋保護。

5.黏土碾壓

項目部有7臺26t光面振動碾，4臺20t凸塊碾，砂卵礫石碾壓使用26t光面振動碾，在確保施工質(zhì)量的前提下加快施工進度。黏土碾壓采用兩種方式進行：凸塊碾壓、凸塊碾與光面碾組合碾壓。兩種方式均進行了碾壓試驗，結(jié)果達到壓實度設(shè)計標準100%。施工要點：碾壓設(shè)備速度不超過1.5km/h，行進擋位設(shè)置限位裝置；碾壓采取進退錯距法，遍數(shù)按照碾壓試驗結(jié)果進行；碾壓搭接長度在垂直于行駛方向上不小于0.3m，在順沿行駛方向上不小于1.5m，搭接時要確保搭接處碾壓質(zhì)量。碾壓效果觀感達到：凸塊痕跡清晰，深度3～5cm，凸塊面部光澤，凸塊之間凸出部位完整不松散，這樣預(yù)判結(jié)果能夠達到設(shè)計要求。若出現(xiàn)凸塊碾壓痕跡模糊、表面松散或呈彈簧現(xiàn)象，可判斷土料含水量超標，需要進行返工補水或翻曬。

6.碾壓取樣

碾壓結(jié)果是否合格，全部依靠取樣數(shù)據(jù)，碾壓結(jié)束后試驗人員進行環(huán)刀法取樣，取樣部位在層厚1/3的底部處，能夠檢驗底部是否合格及層間接合是否密實。取樣位置及數(shù)量按照規(guī)范進行，若出現(xiàn)不合格點，根據(jù)不合格原因進行補壓或挖除處理。因填筑強度大，為縮短檢測時間，現(xiàn)場配備流動檢測試驗車，試驗設(shè)備配備齊全，試驗人員24小時值班，現(xiàn)場取樣稱重并確定含水量，監(jiān)理及第三方見證取樣及檢測過程。取樣監(jiān)督重點：量測樣坑深度，確保在層厚下部1/3處。初判經(jīng)驗：碾壓面松散、洋鎬刨坑輕松不費勁，可以判斷不合格；觀感密實發(fā)亮，凸塊痕跡完整，洋鎬刨坑困難，可以判斷合格。

7.黏土保護

黏土填筑成品保護關(guān)系到施工進度，為了雨后快速恢復(fù)施工，采取有效施工措施。根據(jù)天氣變化情況可提前停止黏土面填筑施工，進行黏土面封面。使用光面碾碾壓利于排水，黏土表面覆蓋塑料布，雨后及時清除積水，并對局部浸泡部位進行挖除換填處理。若遇來不及覆蓋的情況，天晴后要及時清除局部積水，采取犁耙翻曬，局部挖除換填處理；對于沒有碾壓封面突降雨水情況，天晴后把填筑浸泡層挖除以縮短誤工時間。面對冬季降雪，雪停后及時用推土機、平地機刮除積雪以確保黏土面不被融雪浸泡。冬季氣溫達到-5℃時應(yīng)采取保溫措施，選擇溫度回升時段，即10—17時進行黏土填筑，晚上采取覆蓋塑料布和保溫棉被的方法，或者不碾壓黏土保護層，待溫度回升霜凍融化后再進行碾壓施工。

8.道路設(shè)置

黏土填筑工程量大，填筑分區(qū)多，跨越黏土心墻道路布置及處理方式很關(guān)鍵，滿足交通需要的同時不能破壞成品黏土心墻。方案一：采取預(yù)制2m×2m×0.2m規(guī)格C20混凝土預(yù)制塊，鋪設(shè)道路寬8m，缺點為道路鋪裝、拆除、移位、更新難度大、速度慢；方案二：采用天然砂卵礫石料鋪筑，厚度不小于1.0m，鋪筑速度快、拆除方便、材料可以二次利用。實踐經(jīng)驗證明：道路采取方案二較為合理，道路較黏土高差2.0m更換一次道路位置，黏土縱向坡比不小于1∶3，更換后的道路平面位置不小于20m。

參考文獻：

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[3]彭繼祖.淺談黏土心墻壩的施工[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2018(24).

作者：謝俊國 左鵬杰 李林林 單位：河南省水利第一工程局