料場(chǎng)復(fù)查在大壩填筑質(zhì)量和進(jìn)度作用

□楊 晨（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局）

1.工程概況

北疆供水工程尾部調(diào)節(jié)水庫坐落在新疆天山北坡細(xì)土沖洪積平原區(qū)上，是由四面筑壩而成的典型平原水庫，屬大（2）型Ⅱ等工程，總庫容2.81億m3。大壩為均質(zhì)土壩，全長(zhǎng)17.676km，最大壩高28m，壩頂寬度8m，上游邊坡1：3，下游邊坡1：2.5，筑壩土料為粉質(zhì)壤土，填筑方量1781萬m3。

2.土料填筑設(shè)計(jì)指標(biāo)

壓實(shí)度D≥0.98，填筑含水率控制在最優(yōu)含水率附近，其上下限偏離最優(yōu)含水率不超過-1.5%～+2%。滲透系數(shù)滿足k＜n×10-5cm/s（n＜10），水溶鹽含量（按質(zhì)量計(jì)）≤3%，有機(jī)質(zhì)含量（按質(zhì)量計(jì)）≤5%。

3.料場(chǎng)復(fù)查

3.1 復(fù)查目的

初步確定料場(chǎng)覆蓋層厚度及可用土料的分布情況和有效儲(chǔ)量。全面了解土料場(chǎng)土料天然含水量的分布情況以及土料特性。通過室內(nèi)試驗(yàn)，了解土料物理力學(xué)性質(zhì)和壓實(shí)特性，初步確定土料的最大干密度、最優(yōu)含水率，為開展野外碾壓試驗(yàn)、確定施工參數(shù)提供依據(jù)。

3.2 試驗(yàn)依據(jù)

《碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范》SDJ213-83，《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》SJ251-2000，《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237-1999，相關(guān)設(shè)計(jì)文件。

3.3 復(fù)查方法

3.3.1 根據(jù)設(shè)計(jì)勘測(cè)成果，按照就近取材，合理利用的原則，確定開采料場(chǎng)為A土料場(chǎng)，開采深度5m，料場(chǎng)主要以中重粉質(zhì)壤土為主。

3.3.2 根據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》SDJ213—83和《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》SJ251-2000對(duì)料場(chǎng)復(fù)查的要求，共布置探坑124個(gè)，取樣深度1.0～5.0m，對(duì)探坑的土料名稱、顏色、厚度、潮濕狀態(tài)進(jìn)行描述，記錄地下水位、取樣位置、高程。每個(gè)探坑均采用刻槽法取混合土樣進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)。

3.4 復(fù)查結(jié)果

3.4.1 復(fù)查探明A土料場(chǎng)的無用覆蓋層厚度為1m，有效儲(chǔ)量2400萬m3，除去天然容重與壓實(shí)容重的差值及壩面清理、削坡等損失，可以滿足填筑需求。見表1。

表1 A料場(chǎng)天然土料顆粒級(jí)配成果表（平均值）

3.4.2 天然土料的含水量分布較均勻，平均值為9.9%，最大干容重只有1.45g/cm3,室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)確定的最優(yōu)含水量為13.6%，最大干容重1.82g/cm3,為了滿足設(shè)計(jì)要求，土料必須在上壩前進(jìn)行制備，提高含水率。見表2。

表2 A料場(chǎng)天然土料物理性質(zhì)試驗(yàn)成果表（平均值）

3.4.3 通過土料物理力學(xué)試驗(yàn)，A料場(chǎng)土料的粉粒含量占優(yōu)勢(shì)，粘粒含量13%～30%之間，其中，中重粉質(zhì)壤土占總量的90%，屬于細(xì)粒土，土的分類代號(hào)為CL或ML，料場(chǎng)內(nèi)土料均一，土層以及土料性質(zhì)變化差異很小。

3.4.4 料場(chǎng)復(fù)查試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)勘測(cè)結(jié)果相吻合,設(shè)計(jì)資料真實(shí)、有效。見表3。

表3 A料場(chǎng)土料室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表

4.取得的成果

4.1 根據(jù)復(fù)查成果，采用了因地制宜的土料制備工藝

A土料場(chǎng)土料的天然含水率低于最優(yōu)含水率，需要加水制備后方可上壩填筑，以往的制備工藝大多是通過采用“堆置土牛法”得到合適、均勻的含水量。根據(jù)A土料場(chǎng)天然土料的含水率分布均勻，土料性質(zhì)差異很小的特點(diǎn)，結(jié)合室內(nèi)擊實(shí)和碾壓試驗(yàn)成果，按照《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ358-89關(guān)于土料開采和制備的原則，通過試驗(yàn)，在保證施工含水率的前提下，又確定了畦灌法、“溝槽松土加水法”兩種制備工藝。畦灌法、“溝槽松土加水法”較“堆置土牛法”相比具有制備時(shí)間短，節(jié)省工程造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。綜合采用多種工藝制備的土料，經(jīng)過上壩前和碾壓后的檢測(cè)，含水率和壓實(shí)度全部滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)和野外模擬施工碾壓試驗(yàn)的成果相互印證，確定了合理的施工工藝

通過室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于土料中粉粒含量較多（平均值61.8%），對(duì)含水量較為敏感，當(dāng)含水量接近15%擊實(shí)時(shí)，隨著擊實(shí)次數(shù)的增加，土體表面出現(xiàn)“剪切光面”現(xiàn)象。在野外碾壓試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)類似問題，當(dāng)土料含水量在接近或超過最優(yōu)含水量上限范圍時(shí)碾壓，土體出現(xiàn)大面積的“彈簧土”現(xiàn)象。一般來講，防滲體土料的施工含水量宜略高于最優(yōu)含水量，在“濕側(cè)”進(jìn)行碾壓不僅可以增加土體的塑性，而且土體適應(yīng)不均勻沉降的能力較好，但是根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過研究論證，最終確定了在最優(yōu)含水率下限碾壓即“干側(cè)碾壓”的施工工藝。所謂的“干側(cè)碾壓”只是相對(duì)最優(yōu)含水量的上下限范圍而言，實(shí)際意義上土料的含水量并沒有超出施工含水量的下限范圍，從施工過程中的取樣檢測(cè)結(jié)果來看，土料在“干側(cè)”條件下碾壓不僅壓實(shí)度可以滿足0.98的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而且還具有宜于壓實(shí)、壓實(shí)性能較好、施工可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。

4.3 針對(duì)土料差異性小的特性，選擇科學(xué)有效的質(zhì)量檢測(cè)方法

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，施工中采用壓實(shí)度作為控制指標(biāo)來檢測(cè)填筑質(zhì)量?？紤]到土的壓實(shí)性總是存在或大或小的變化，施工初期采用了DL/T5129－2001規(guī)范列入的“三點(diǎn)擊實(shí)法”來求得壓實(shí)土體的最大干容重。但施工過程中發(fā)現(xiàn)，由于工程作業(yè)面大，所在地區(qū)氣候干燥，蒸發(fā)量大，使用“三點(diǎn)擊實(shí)法”不僅時(shí)間長(zhǎng)影響進(jìn)度，而且碾壓好的壩面難以保墑，特別是從取樣到試驗(yàn)的過程中含水量的損失，往往導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不精確，不能找到真正的最大干密度，影響到壓實(shí)度的準(zhǔn)確性。為了解決上述問題，需要重新選擇一種切實(shí)有效的質(zhì)量檢測(cè)方法，因此根據(jù)A料場(chǎng)開采范圍內(nèi)土料性質(zhì)變化很小的特點(diǎn)，經(jīng)過論證，決定采用分區(qū)控制最大干密度作為壓實(shí)度控制指標(biāo)的方法。分區(qū)控制最大干密度法是將制備好的土料分成幾大塊區(qū)域，上壩前對(duì)每個(gè)區(qū)域不同部位具有代表性的土料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，根據(jù)所有試驗(yàn)結(jié)果，選擇用最大的干密度值作為該土區(qū)土料上壩填筑壓實(shí)的控制標(biāo)準(zhǔn)，這樣工程質(zhì)量就更加有保證了。采用這種分區(qū)控制，不僅控制管理工作細(xì)化、檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)，而且工程進(jìn)度大大提高。

5.結(jié)語

5.1 大壩于2002年4月開始施工，2005年完工，較批準(zhǔn)的工期提前1年完工，目前水庫已累計(jì)蓄水2.1億m3,工程運(yùn)行工況良好。

5.2 大壩共完成防滲土料填筑1700萬m3，各類檢測(cè)試驗(yàn)組數(shù)6.7萬組，壓實(shí)度合格率100%，填筑含水率平均值為13%。

5.3 科學(xué)、規(guī)范開展料場(chǎng)復(fù)查是土石壩施工質(zhì)量和進(jìn)度的根本保證和前提，往往有些施工單位認(rèn)為有了設(shè)計(jì)資料，就沒必要再做查復(fù)了或是簡(jiǎn)單做一下就可以了，從而忽視這項(xiàng)工作，這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。做好料場(chǎng)復(fù)查意義不但是探明儲(chǔ)量、核實(shí)設(shè)計(jì)，更重要的是通過認(rèn)真、細(xì)致的進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，總結(jié)分析成果，對(duì)土料性質(zhì)充分認(rèn)識(shí)，為正確開展碾壓試驗(yàn)、確定施工參數(shù)、指導(dǎo)填筑施工提供科學(xué)真實(shí)的依據(jù)。