碾壓式土石壩施工技術(shù)要點(diǎn)

閆宇民

（洋縣引酉工程灌溉管理局 陜西 洋縣 723300）

碾壓式土石壩由于其具有就地取材，對(duì)壩基地質(zhì)要求不高，結(jié)構(gòu)及施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前小型水庫(kù)應(yīng)用最廣泛的壩型。洋縣引酉灌區(qū)自上世紀(jì)九十年代末至今已修建了梁河、麻底溝、雙龍寺三座碾壓式粘土心墻風(fēng)化石渣壩，2009年完成的龍王灘水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中采用了挖除大壩滑坡體，換填粘土、風(fēng)化石渣的設(shè)計(jì)方案。下面筆者將根據(jù)施工實(shí)際，探討中低型碾壓式粘土心墻風(fēng)化石渣壩的施工技術(shù)要點(diǎn)。

碾壓式粘土心墻風(fēng)化石渣壩施工內(nèi)容基本包括：壩基及岸坡土石方開(kāi)挖、粘土心墻填筑、壩殼填筑、壩址堆石、迎水坡坡面防護(hù)。其施工技術(shù)要求執(zhí)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要有：《碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范》（SDJ213—83）、《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范》（SL47—94）、《水工砼施工規(guī)范》（SDJ207—82）等。

1 工程測(cè)量與岸坡清理

根據(jù)施工圖紙，對(duì)各建筑物的軸線方向樁和起點(diǎn)及原始控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)校核。開(kāi)工前，應(yīng)復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)單位移交的各控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值和高程，若在允許誤差范圍內(nèi)，則應(yīng)進(jìn)行平差后作為施工的控制點(diǎn)和高程點(diǎn)；復(fù)測(cè)各建筑物原始縱橫斷面，對(duì)大壩放定壩腳清基及填筑起坡的邊線，其施工樁號(hào)應(yīng)與設(shè)計(jì)采用樁號(hào)一致。放清坡線時(shí)，一般較填筑起坡線放大1.0m。清坡完成后，施放填筑起坡線，在壩體填筑過(guò)程中，心墻、壩殼每上一層料必須進(jìn)行一次邊線測(cè)量，并繪制在斷面圖中，斷面比例尺寸宜采用1∶200。開(kāi)始填筑前，應(yīng)繪制清基地形圖和建基面縱斷面圖，按清基完的地形測(cè)設(shè)填筑起坡線。

2 壩基與岸坡處理

壩基（基礎(chǔ)）與岸坡處理系隱蔽工程，直接影響工程的安全，一旦發(fā)生事故，難以補(bǔ)救，因此，必須按設(shè)計(jì)要求認(rèn)真組織施工。

壩基岸坡的開(kāi)挖清理工作，宜按年度施工計(jì)劃，在大壩填筑前完成。清坡可根據(jù)壩體填筑工程量分層清理，若填筑量較大時(shí)，可按施工組織設(shè)計(jì)，先清理至滿足本年度填筑需要的層面。待大壩填筑至一定高程時(shí)，再進(jìn)行上層的清理，以免反復(fù)清坡。梁河水庫(kù)壩高37.5m，大壩總填筑工程量31.89萬(wàn)m3，清坡分為2層，下層為12m,上層為19.89m；麻底溝水庫(kù)壩高40.68m，大壩填筑總工程量27萬(wàn)m3，清坡分為二層，低層為 18m，上層為22.68m；雙龍寺水庫(kù)壩高45.6m，壩體填筑工程量為38.72萬(wàn)m3，清坡分為3層，下層為10m，中層為15m，上層為20.6m。其開(kāi)挖一般情況下，應(yīng)自上而下進(jìn)行。清理壩基岸坡，應(yīng)將樹(shù)根、草皮、亂石、墳?zāi)挂约案鞣N建筑物全部清除，并認(rèn)真做好水井、泉眼和洞穴的處理。麻底溝水庫(kù)采用了人工清理，拖拉機(jī)運(yùn)土，一次清到設(shè)計(jì)面，梁河、雙龍寺水庫(kù)采用了挖掘機(jī)先行剝離，人工再清理到設(shè)計(jì)面，裝載機(jī)裝土，自卸汽車運(yùn)輸?shù)姆椒?。?duì)洞穴和泉眼的處理，雙龍寺水庫(kù)大壩右岸有一口破瓦窯，采用挖掘機(jī)先將其清除擴(kuò)挖至底部5m×5m，邊坡1:1的倒圓臺(tái)形坑，再用壩殼填料按每層15cm鋪土厚度，蛙式電夯夯壓5遍，并每層測(cè)試壓實(shí)密度。梁河水庫(kù)壩基清理中，挖至建基高程617.5m時(shí)，仍存在0.4m～2.0m的淤泥層，且含水量大，又有2處出水點(diǎn)。經(jīng)設(shè)計(jì)、地勘人員商定，原大壩建基面高程不變，心墻上游的壩基淤泥全部清除，下游淤泥不清，開(kāi)挖縱橫向排水溝，溝內(nèi)埋設(shè)反濾料濾水體，將下游壩基滲水排于壩址排水棱體之外。截滲槽開(kāi)挖，心墻部位的壩基和岸坡巖面開(kāi)挖，應(yīng)使開(kāi)挖面基本平順，其與基巖必須采用斜面聯(lián)結(jié)，不得設(shè)臺(tái)階，急劇變坡，更不得有反坡，其巖面清理坡度必須符合設(shè)計(jì)要求，三座水庫(kù)設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊坡為1∶1～1.5，心墻嵌入弱風(fēng)化巖層，由于強(qiáng)風(fēng)化深度不一，開(kāi)挖深度有一定差距。麻底溝水庫(kù)嵌入深度1.5m～2.0m,梁河水庫(kù)嵌入深度1.8m～2.5m，雙龍寺水庫(kù)嵌入深度基本為2.5m，截滲槽開(kāi)挖均采用挖掘機(jī)挖除、裝車，自卸汽車運(yùn)輸?shù)氖┕し桨?。雙龍寺水庫(kù)壩區(qū)共有斷層9條，心墻岸坡有一處較大斷層，并有石墨夾層，寬度0.5m～0.8m。處理方案是清除斷層內(nèi)石墨至新鮮巖面，換填新鮮石渣并壓實(shí)。對(duì)巖石節(jié)理、裂隙采用了填塞或噴灌水泥砂漿處理。壩基（基礎(chǔ)）和岸坡處理達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，系統(tǒng)地進(jìn)行地質(zhì)描繪編錄，及時(shí)測(cè)繪，整編資料，邀請(qǐng)地質(zhì)、設(shè)計(jì)、質(zhì)監(jiān)和監(jiān)理人員參加共同驗(yàn)收。對(duì)驗(yàn)收中的保留意見(jiàn)及存在問(wèn)題及時(shí)處理后，盡快請(qǐng)求復(fù)驗(yàn)。合格后進(jìn)行下道工序施工。

3 填筑

壩體填筑必須在壩基處理及隱蔽工程驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行。壩體填筑前應(yīng)根據(jù)壩殼、心墻的設(shè)計(jì)要求，施工所選用的碾壓機(jī)具，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。四座水庫(kù)壩體填筑前均在現(xiàn)場(chǎng)作了碾壓試驗(yàn)，選用不同料場(chǎng)、不同鋪土厚度，確定碾壓遍數(shù)。確定碾壓試驗(yàn)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5%。四座水庫(kù)均為小型庫(kù)，壩面不大，心墻和壩殼采用同一臺(tái)碾壓機(jī)械，其中，三座新建水庫(kù)均選用了10t震動(dòng)平碾，震動(dòng)碾行進(jìn)速度控制在5km/h左右，心墻粘土鋪土厚度45cm～55cm，碾壓5遍～6遍。壩殼料為強(qiáng)風(fēng)化云母片巖或石英云母片巖，松鋪厚度45cm～55cm，震動(dòng)碾壓6遍～7遍。龍王灘水庫(kù)加固采用18t震動(dòng)凸塊碾，粘土斜墻鋪土厚度65cm，碾壓5遍；風(fēng)化石渣鋪土厚度65cm，碾壓7遍，均可達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度。

（1）心墻填筑。心墻填筑與碾壓平行壩軸線，填料寬度一般包括心墻兩側(cè)反濾料寬度。鋪料用進(jìn)占法卸料，料場(chǎng)開(kāi)采采用挖掘機(jī)開(kāi)采，人工粉碎，自卸汽車運(yùn)輸，人工平整，鋪土前將壓實(shí)結(jié)合層面刨錨并灑水濕潤(rùn)。梁河、雙龍寺水庫(kù)采用人工刨錨，刨錨深度3cm～5cm，每平方米錨坑1個(gè)～2個(gè)。麻底溝水庫(kù)采用開(kāi)挖錨固槽，平行壩軸線每5m開(kāi)挖寬30cm，深20cm結(jié)合槽。心墻與岸坡結(jié)合部位涂刷1∶2.5（土∶水）泥漿，涂層厚度4cm，以利心墻與岸坡的結(jié)合。最優(yōu)含水量現(xiàn)場(chǎng)控制的簡(jiǎn)單方法是:握可成團(tuán)，摔即散開(kāi)。心墻料段高差不宜超過(guò)0.5m～1.0m，分段接茬處在壓實(shí)土料時(shí)，應(yīng)迭壓0.5m以上。心墻應(yīng)同上下游反濾料及部分壩殼料平起填筑。為便于施工，壩體料與反濾料及心墻料采用2m～5m寬度的過(guò)渡帶與心墻的填筑面保持同高，以利于心墻料進(jìn)行混合碾壓，其鋪筑與碾壓必須連續(xù)進(jìn)行。

（2）壩殼填筑。壩殼填筑坡腳較設(shè)計(jì)坡腳加大50cm，碾壓合格后，用挖掘機(jī)對(duì)邊坡修整到設(shè)計(jì)邊坡。填料采用人工開(kāi)采，裝載機(jī)裝車，自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)平整，振動(dòng)碾碾壓。由于填料就地開(kāi)采，運(yùn)輸距離較近，一般在1km之內(nèi)，機(jī)械的選配為一臺(tái)30裝載機(jī)配8臺(tái)10t自卸汽車，一臺(tái)推土機(jī)，可以滿足施工進(jìn)度要求。壩殼填料應(yīng)分區(qū)，浸潤(rùn)線以下填料應(yīng)選用新鮮風(fēng)化石渣，以利排水。嚴(yán)禁山坡表層腐殖質(zhì)上壩，料內(nèi)不得含石墨、樹(shù)根，石渣的粒徑不許超標(biāo)。應(yīng)控制合適的含水量，當(dāng)風(fēng)化石渣含水量過(guò)低時(shí)，碾壓前應(yīng)加水濕潤(rùn)，加水量為填量的15%。嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)參數(shù)控制鋪土厚度，不得超厚。

（3）接縫碾壓。填料與壩基、岸坡、輸水涵洞等結(jié)合部位寬度1.5m～2.0m范圍內(nèi)或邊角處采用人工夯實(shí)。粘土心墻部位用蛙式電夯，壩殼部位用沖擊夯進(jìn)行打邊壓角。壩下涵管以上及兩側(cè)填土保持平衡上升，在2m范圍內(nèi)禁上碾壓機(jī)械，結(jié)合部位必須嚴(yán)格處理，保持結(jié)合質(zhì)量。

4 反濾排水設(shè)備及護(hù)坡施工

（1）反濾排水。鋪筑反濾層，必須嚴(yán)格控制厚度，幾座水庫(kù)均采用了人工鋪筑，待心墻與壩殼同步碾壓完成后，定出心墻邊線，劃出反濾層開(kāi)挖輪廓，人工開(kāi)挖反濾層溝槽，深度至下層反濾料。再填筑反濾料，填筑面高出心墻面10cm，平板碾壓實(shí)。

（2）壩趾排水。所用石料必須堅(jiān)硬，其軟化系數(shù)必須大于0.85，飽和抗壓強(qiáng)度不小于50MPa，巖石容重大于2.2t/m3，其幾何尺寸最小邊長(zhǎng)不小于20cm，最大邊長(zhǎng)與最小邊長(zhǎng)的比值不大于1.5～2。堆石應(yīng)分層進(jìn)行，靠近反濾料處用較小的石料，外坡表面用較大的石料，每層厚度以0.5m～1.0m為宜，使其穩(wěn)定、密實(shí)，其上、下層面應(yīng)犬牙交錯(cuò)，不得有水平通縫，相鄰兩段堆石的接縫應(yīng)逐層錯(cuò)縫，不得垂直相接。

（3）護(hù)坡。砌石護(hù)坡前先將壩坡削至設(shè)計(jì)坡面，再鋪設(shè)墊層，在墊層上砌石。石料要求同壩趾排水，墊層鋪筑，按照設(shè)計(jì)要求，分層鋪筑，各層之間要鋪設(shè)平整，層次分明，不能串料，鋪筑塊石不得破壞墊層。

5 工程質(zhì)量控制

碾壓式土石壩施工質(zhì)量控制，包括：①壩基處理質(zhì)量控制。主要是按設(shè)計(jì)要求，清理壩基的不穩(wěn)定巖體、建筑物、腐殖土以及對(duì)壩體安全可能構(gòu)成影響的堆積物各種洞穴等。②料場(chǎng)的質(zhì)量控制。主要是控制開(kāi)采場(chǎng)清坡是否到位，填料開(kāi)采、加工是否符合規(guī)定，填料含水率是否適宜等。③壩體填筑質(zhì)量控制。重點(diǎn)是填筑料的壓實(shí)質(zhì)量控制和防滲體的層間結(jié)合，防滲體與壩內(nèi)其他建筑物的結(jié)合。④護(hù)坡和排水反濾體質(zhì)量控制。主要控制塊石質(zhì)量、砌筑方法墊層級(jí)配等。

6 結(jié)論

運(yùn)用以上技術(shù)要點(diǎn)，新建的洋縣麻底溝、梁河、雙龍寺三座水庫(kù)和龍王灘水庫(kù)加固工程，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，滿足使用需求。水庫(kù)運(yùn)行以來(lái)，大壩工程質(zhì)量穩(wěn)定，壩體各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。工程運(yùn)行以來(lái)，發(fā)揮了巨大的社會(huì)效益，為灌區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收發(fā)揮了積極作用。陜西水利