水庫(kù)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(kù)；黏土心墻；填筑質(zhì)量；控制措施

前坪水庫(kù)大壩為黏土心墻砂（卵）礫石壩，長(zhǎng)818m，高90.3m，壩底寬430m，壩頂寬10m，挖方量約300萬(wàn)m3，填方量約1300萬(wàn)m3，其中黏土心墻填筑約190萬(wàn)m3。合同總工期43個(gè)月。工程特點(diǎn)包括填筑量大、填筑強(qiáng)度高、受天氣影響大、受度汛節(jié)點(diǎn)制約、料源儲(chǔ)料指標(biāo)變化多、設(shè)計(jì)指標(biāo)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(jí)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(jì)壓實(shí)度為100%，壓實(shí)干密度及填筑含水率根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定，并最終以壓實(shí)度指標(biāo)控制。黏土的填筑含水率范圍按最優(yōu)含水率-2%～+3%標(biāo)準(zhǔn)控制，高塑性土的填筑含水率范圍按最優(yōu)含水率+1%～+3%標(biāo)準(zhǔn)控制。黏土心墻滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，有機(jī)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(shí)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(cè)上下功夫，抓落實(shí)。

一、料場(chǎng)復(fù)勘

前坪水庫(kù)大壩工程黏土料區(qū)鴨蘭溝儲(chǔ)料場(chǎng)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(jiàn)針狀孔隙，含少量鐵錳質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核，多呈硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，壤土的天然含水率略高于最優(yōu)含水率。地勘報(bào)告顯示黏土料區(qū)儲(chǔ)料深度5～15m，為了準(zhǔn)確勘察土料儲(chǔ)備及土料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)階地大小及高程分布情況，按照每個(gè)區(qū)域面積6000m2的原則進(jìn)行劃區(qū)編號(hào)，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(jī)進(jìn)行勘探，每個(gè)探孔用GPS采集坐標(biāo)及高程，統(tǒng)一編號(hào)，標(biāo)注所屬區(qū)域。鉆機(jī)掏孔時(shí)由上至下每間隔2m取一次土樣標(biāo)本，標(biāo)本統(tǒng)一編號(hào)，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(cè)資質(zhì)的單位進(jìn)行化驗(yàn)。主要檢測(cè)指標(biāo)包括最大干密度、最優(yōu)含水量、有機(jī)質(zhì)含量、黏粒含量、含堿量指標(biāo)等。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告進(jìn)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(kāi)采方案，按照擊實(shí)結(jié)果劃定不同開(kāi)采區(qū)域，估算可用土料儲(chǔ)量。

二、碾壓試驗(yàn)

根據(jù)黏土料場(chǎng)復(fù)勘結(jié)果，按照開(kāi)采規(guī)劃方案，由上至下對(duì)土料采用立采混裝方法進(jìn)行梯級(jí)開(kāi)挖，梯度3～5m。在土料區(qū)清除覆蓋層并平整場(chǎng)地，劃定寬10m、長(zhǎng)25m的碾壓試驗(yàn)區(qū)域，試驗(yàn)基面采用26t光面碾碾壓，靜壓2遍，動(dòng)壓10遍。碾壓后用白灰線劃定碾壓區(qū)域邊界線，檢測(cè)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(jī)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(cè)量控制布點(diǎn)位置，用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程。使用20t凸塊碾并采用退錯(cuò)距法碾壓，靜壓2遍，動(dòng)壓4遍、6遍、8遍、10遍。測(cè)量沉降觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距1.5m，環(huán)刀法取樣，取點(diǎn)位于土層厚度的下1/3處。由于黏土填筑量大，最高日強(qiáng)度2萬(wàn)m3，為充分利用現(xiàn)有碾壓設(shè)備，使用組合碾壓法進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。碾壓參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果如下：20t凸塊振動(dòng)碾靜壓2遍，動(dòng)壓8遍；組合碾壓法：光面26t振動(dòng)碾靜壓2遍，動(dòng)壓4遍，20t振動(dòng)碾動(dòng)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(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度100%。碾壓試驗(yàn)中的土料最大干容重與最優(yōu)含水率也不同，需要及時(shí)取樣做擊實(shí)試驗(yàn)，進(jìn)行碾壓試驗(yàn)后調(diào)整碾壓參數(shù)。

三、現(xiàn)場(chǎng)控制

1.測(cè)量記錄

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

2.土料清理

土料場(chǎng)在開(kāi)采土料前使用山推220型推土機(jī)對(duì)腐殖土進(jìn)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(shí)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(yùn)輸至壩面上的土料，應(yīng)安排人員挑揀雜物并集中裝袋運(yùn)至壩外。

3.作業(yè)分區(qū)

壩體黏土心墻總體劃分6個(gè)作業(yè)區(qū)，每個(gè)作業(yè)區(qū)長(zhǎng)100～120m,設(shè)3個(gè)作業(yè)班組，每班組負(fù)責(zé)2個(gè)相鄰作業(yè)區(qū)。黏土心墻上游側(cè)每間隔50m設(shè)一個(gè)跨越反濾料的道路，道路使用鋼板鋪設(shè)。黏土鋪設(shè)前對(duì)前一層驗(yàn)收合格的黏土面灑水濕潤(rùn)，黏土采取進(jìn)占法施工，推土機(jī)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(biāo)識(shí)的鋼釬檢測(cè)，鋼釬刻度分30cm、35cm、40cm標(biāo)識(shí)，派發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)檢人員進(jìn)行跟蹤檢測(cè)并指揮推土機(jī)人員控制推土厚度。土料鋪設(shè)完成后，測(cè)量人員需進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)。為保證黏土面平整度，最后用平地機(jī)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(kāi)采區(qū)域內(nèi)土料擊實(shí)結(jié)果和最優(yōu)含水率結(jié)果，在土場(chǎng)進(jìn)行預(yù)判。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，黏土觀感松散，一般距離地面1.0～1.5m，手抓成團(tuán)，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(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；若手抓沾手，能捏成團(tuán)，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(duì)土料進(jìn)行犁耙翻曬，含水量經(jīng)檢測(cè)合格后用攏堆堆成土牛，土牛要碾壓并封面，遇見(jiàn)天氣變化及時(shí)用塑料布覆蓋保護(hù)。

5.黏土碾壓

項(xiàng)目部有7臺(tái)26t光面振動(dòng)碾，4臺(tái)20t凸塊碾，砂卵礫石碾壓使用26t光面振動(dòng)碾，在確保施工質(zhì)量的前提下加快施工進(jìn)度。黏土碾壓采用兩種方式進(jìn)行：凸塊碾壓、凸塊碾與光面碾組合碾壓。兩種方式均進(jìn)行了碾壓試驗(yàn)，結(jié)果達(dá)到壓實(shí)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)100%。施工要點(diǎn)：碾壓設(shè)備速度不超過(guò)1.5km/h，行進(jìn)擋位設(shè)置限位裝置；碾壓采取進(jìn)退錯(cuò)距法，遍數(shù)按照碾壓試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行；碾壓搭接長(zhǎng)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(shí)要確保搭接處碾壓質(zhì)量。碾壓效果觀感達(dá)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(dá)到設(shè)計(jì)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(biāo)，需要進(jìn)行返工補(bǔ)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(yàn)人員進(jìn)行環(huán)刀法取樣，取樣部位在層厚1/3的底部處，能夠檢驗(yàn)底部是否合格及層間接合是否密實(shí)。取樣位置及數(shù)量按照規(guī)范進(jìn)行，若出現(xiàn)不合格點(diǎn)，根據(jù)不合格原因進(jìn)行補(bǔ)壓或挖除處理。因填筑強(qiáng)度大，為縮短檢測(cè)時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)配備流動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)車，試驗(yàn)設(shè)備配備齊全，試驗(yàn)人員24小時(shí)值班，現(xiàn)場(chǎng)取樣稱重并確定含水量，監(jiān)理及第三方見(jiàn)證取樣及檢測(cè)過(guò)程。取樣監(jiān)督重點(diǎn)：量測(cè)樣坑深度，確保在層厚下部1/3處。初判經(jīng)驗(yàn)：碾壓面松散、洋鎬刨坑輕松不費(fèi)勁，可以判斷不合格；觀感密實(shí)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(hù)

黏土填筑成品保護(hù)關(guān)系到施工進(jìn)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(jìn)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(shí)清除積水，并對(duì)局部浸泡部位進(jìn)行挖除換填處理。若遇來(lái)不及覆蓋的情況，天晴后要及時(shí)清除局部積水，采取犁耙翻曬，局部挖除換填處理；對(duì)于沒(méi)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(shí)間。面對(duì)冬季降雪，雪停后及時(shí)用推土機(jī)、平地機(jī)刮除積雪以確保黏土面不被融雪浸泡。冬季氣溫達(dá)到-5℃時(shí)應(yīng)采取保溫措施，選擇溫度回升時(shí)段，即10—17時(shí)進(jìn)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(hù)層，待溫度回升霜凍融化后再進(jìn)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(shí)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(diǎn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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。

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作者：謝俊國(guó) 左鵬杰 李林林 單位：河南省水利第一工程局