慈溪市鄭徐水庫大壩水力充填施工工藝探討

陳式華，葉 ，苗永潮，馬 陳

(1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020;2.慈溪市鄭徐水庫工程建設(shè)指揮部，浙江 慈溪 315314;3.杭州水電建筑有限公司，浙江 杭州 310020)

國內(nèi)20世紀80年代開始了采用水力充填工藝來填筑堤壩的研究，該工藝具有成本低、效率高等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于粉土豐富的地區(qū)。新吹填土體的沉降固結(jié)依靠土層的自重來完成，為了保證施工質(zhì)量和工期，對慈溪市鄭徐水庫工程吹填后土體的搗實工藝進行探討與總結(jié)，以期為廣大從業(yè)人員提供相關(guān)參考，積累水力充填施工技術(shù)經(jīng)驗。

1 工程概況

慈溪市鄭徐水庫工程位于鄭家浦至徐家浦段現(xiàn)狀十塘海堤南側(cè)、九塘橫江北側(cè)已開發(fā)的造地區(qū)和規(guī)劃道路以北的圍區(qū)內(nèi)。水庫水面線型為慈溪市版圖輪廓線型，堤壩長10920.0m，總庫容4270萬m3，是一座以農(nóng)業(yè)供水、工業(yè)供水和河道環(huán)境用水為主的中型灘涂水庫。堤壩類型為均質(zhì)土壩，庫底至堤壩頂最大深度8.8m。筑壩材料就地采用粉土，施工工藝采用水力沖填筑壩方式。

2 土樣的基本物理性質(zhì)

水庫的庫區(qū)有著大量的粉土，該土質(zhì)適宜用水力沖填方法筑壩，其物理性質(zhì)如下:土樣的比重為2.68;顆粒組成中粉粒 (0.075～0.005mm)含量占絕大部分，為92.8%;黏粒 (＜0.005mm)含量為7.2%;液限含水率為34.3%，塑限含水率為24.5%，塑性指數(shù)為9.8，土的定名為粉土［1］。試驗成果見表1。

表1 土樣基本物理性質(zhì)試驗成果表

3 施工方案

吹填區(qū)塊劃分一般以50.0m×50.0m為一倉，厚度1.0m左右。首先在需要吹填的區(qū)塊上作好圍堰;然后采用人工水力沖挖，將土料沖挖至泥漿池里，取土自上而下分層進行;再配備數(shù)套泥漿泵組 (每套含泥漿泵1臺，清水泵2臺)，將泥漿送到已作好圍堰吹填區(qū)進行吹填;最后對泥漿進行排水—搗實—排水—搗實，直至達到設(shè)計要求。粉土水力吹填筑壩施工流程見圖1。

圖1 粉土水力吹填施工流程圖

3.1 人工搗實方案

每層吹填土方的設(shè)計厚度通常為0.8m;每倉配備施工人員約2人。在完成土方吹填且再排水1.0～2.0d后，采用自制的“T”字形的竹竿 (長度通常為3.0～3.5m)，沿著圍堰在吹填倉面四周來回推送進行搗漿，后靜置1.0～1.5d，如此反復(fù)，以“回”字形的方式向吹填倉面的中心延伸，直至覆蓋整個倉面。后靜置排水13.0～15.0d。完成整個倉面搗實靜置排水至干密度檢測需25～30d，人工搗實施工見圖2。

3.2 機械搗實方案

每層吹填土方的設(shè)計厚度通常為1.0～1.2m。采用水陸兩用挖掘機，完成土方吹填后，先從圍堰旁開始搗實，以“回”字形的方式沿著先前搗實處向倉中轉(zhuǎn)圈挺進，直至整個倉面第1遍搗實完成，后靜置排水1.0～2.0d，再在倉面內(nèi)開縱向、橫向排水溝，使倉面變成4個小區(qū)塊，把4個小區(qū)塊上再搗實一遍，再次靜置排水5.0～6.0d。完成整個倉面搗實靜置排水至干密度檢測需8.0～10.0d。機械搗實施工見圖3。

圖2 人工搗實施工圖

圖3 水陸兩用挖掘機振搗密實施工圖

4 2種搗實方法的對比分析

4.1 干密度檢測分析

完成土方的吹填、排水及固結(jié)后，分別從人工搗實的2個區(qū)塊和機械搗實的2個區(qū)塊里抽樣，每區(qū)塊抽取3組(共12組)土樣 (注:由于人工搗實的區(qū)塊中取土深度大于30.0cm時土體坍塌，無法繼續(xù)下挖，故僅取30.0cm 1層)，進行干容重檢測，以判斷新吹填的土方是否滿足設(shè)計要求，檢測成果見表2。

表2 壩體吹填土干容重檢測成果表

從表2中可以看出，在人工搗實的2個區(qū)塊里，深度為30.0cm時抽取的6組試樣中有2組合格，4組不合格，合格率為33.3%;機械搗實的2個區(qū)塊里，深度為30.0，50.0，60.0，70.0，90.0cm時抽取的6組試樣中6組合格，合格率為100%。機械搗實的效果明顯優(yōu)于人工搗實。

4.2 工效綜合分析

根據(jù)人工搗實和機械搗實方案的實施，以及干容重檢測成果，對吹填試驗區(qū)塊的搗實工效進行匯總比較 (見表3)。

表3 壩體吹填搗實工效比較表

由表3可知，單層吹填厚度機械搗實是人工搗實的1.25～1.50倍;機械搗實搗漿影響深度是人工搗實的3.00倍以上。在完成泥漿吹填后到干容重檢測，機械搗實工期只有人工搗實工期的1/2，機械搗實費用比人工搗實節(jié)省16.6%，機械搗實的干密度檢測合格率是人工搗實的3.00倍。

5 結(jié)語

通過鄭徐水庫堤壩水力吹填土體不同搗實工藝的比較，結(jié)果如下:

(1)采用機械搗實方法可有效提高粉土吹填的排水沉降速度及密實度，其效果明顯優(yōu)于人工搗實;

(2)機械搗實擾動的范圍大，影響深度大于90.0cm，是人工搗實的3.00倍以上;

(3)機械搗漿的時間周期短，約為人工搗漿的1/2，可節(jié)約成本16%左右;

(4)機械搗實均勻性好，吹填土的填筑質(zhì)量有保障，對粉砂土的吹填施工具有現(xiàn)實推廣意義。

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50007—2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］南京水利科學(xué)研究院.SL237—1999土工試驗規(guī)程 ［S］.北京:中國水利水電出版社，1999.