淺談碾壓式石渣壩的填筑施工技術(shù)

孫冰

摘要：在中小型水庫工程設(shè)計(jì)中，因地制宜地采用石渣作為筑壩材料，既可以增加壩體的穩(wěn)定性，又可以降低工程造價(jià)。本文依托四川某水庫擋水壩的填筑施工，來闡述碾壓式石渣壩的填筑施工技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：石渣壩；填筑；碾壓技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號：U416.166 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-64-02

引言

碾壓式石渣壩由于施工技術(shù)簡單、對壩基地質(zhì)要求不高、取材方便等原因，已經(jīng)成為目前中小型水庫應(yīng)用較為廣泛的一種壩型。石渣壩主要是以粗粒土填筑防滲體和壩殼而成的土石壩，粗顆粒土相較于細(xì)粒粘性土具有顆粒較粗、多呈單粒結(jié)構(gòu)，易于壓實(shí)，壓縮性低，強(qiáng)度高，透水性強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。

1工程概況

四川某水庫擋水壩，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有城市應(yīng)急供水、防洪等綜合利用的水利工程。該水庫為中型水庫，總庫容為1128.9萬m³。

1.1壩體設(shè)計(jì)

水庫擋水壩為碾壓瀝青砼心墻石渣壩，壩頂高程1217.0m，長206m，寬8.0m，最大壩高61.0m。該壩壩址所在位置左側(cè)岸坡坡面順直，坡度約36°，坡頂?shù)胶拥赘卟罴s80.0m，坡頂山脊呈條帶狀；右側(cè)岸坡坡度35～40°，坡度變化不大，坡頂?shù)胶拥赘卟罴s100.0m，坡頂山脊呈條帶狀。

石渣壩斷面型式如下圖所示。

1.2料場選址

該水庫擋水壩筑壩石渣料的來源有3個(gè)，距離壩址位置均在500米內(nèi)。根據(jù)工程地質(zhì)測繪和鉆孔揭露，去除表層下部均為15-18米厚的全～強(qiáng)風(fēng)化石英閃長巖，且存量充足，作為壩體石碴填筑料滿足要求。

2料場規(guī)劃及運(yùn)輸

2.1料場規(guī)劃

料場的合理規(guī)劃和使用，是石渣壩施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接關(guān)系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價(jià)。料場規(guī)劃不僅要考慮料場料源和壩體填筑的分區(qū)、分塊填情況，同時(shí)還要考慮其他施工部位在開挖過程中可能滿足上壩條件的填筑（石渣）料。該水庫擋水壩石渣料在填筑施工過程中，充分利用了新修214省道開挖、移民宅基地開挖等石渣料，在確保工程質(zhì)量的情況下為施工進(jìn)度的加快提供了保障，同時(shí)節(jié)約了施工成本。

2.2材料運(yùn)輸

壩體填筑施工，運(yùn)輸條件是重因素之一。壩體填筑施工中，隨著取料點(diǎn)和壩體填筑部位的變化，需要及時(shí)修筑多條與之相適應(yīng)的運(yùn)輸?shù)缆?。由于施工道路都是臨時(shí)修建的路面，在施工中需要及時(shí)養(yǎng)護(hù)。大竹河水庫大壩填筑施工中共分左右岸，四個(gè)高程設(shè)置八條臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆?。另外，為滿足壩面施工需要，在心墻部位設(shè)置跨心墻棧橋2個(gè)，棧橋設(shè)計(jì)與運(yùn)輸車輛噸位及心墻寬度相適應(yīng)。

因土石壩取料范圍相對較廣，料源比較分散，自卸汽車以較強(qiáng)的機(jī)動能力廣泛的應(yīng)用于土石壩填筑施工中。自卸汽車的噸位及數(shù)量的確定，根據(jù)各工序施工機(jī)械選擇的相互配套及壩體分期施工的填筑強(qiáng)度和開挖強(qiáng)度確定，該工程大壩填筑施工高峰期共投入20t自卸汽車近20臺。

3填筑施工

壩體填筑施工根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工條件，在滿足控制性目標(biāo)工期的前提下，盡可能合理安排大壩上升速度，心墻、反濾過渡料、部分壩殼料平起填筑，跨縫碾壓，以確保整個(gè)壩體均衡上升。

針對壩殼石渣料填筑，施工工藝為：壩基清理→壩殼料開挖→運(yùn)輸→卸料→攤鋪→灑水→碾壓→質(zhì)量檢測。

3.1壩基清理

壩基與岸坡的處理在整個(gè)工程中起到大的作用，它既是一項(xiàng)隱藏工程，同時(shí)也是一項(xiàng)安全工程。在整個(gè)處理過程中，如果處理不當(dāng)，很可能會導(dǎo)致整個(gè)工程的坍塌。

壩基清理，河床壩基清理30cm以上孤石和腐殖土層；岸坡壩基清除表層腐殖土至強(qiáng)風(fēng)化基巖上，且邊坡不陡于1：0.75。岸坡需大致平順，不應(yīng)成臺階狀、反坡或突然邊坡。

壩肩岸坡開挖清理，一般情況下是按自上而下一次完成。但在水庫壩體施工過程中，由于從壩區(qū)通過的214省道未能及時(shí)改線，為確保汛前壩體填筑至防汛高程的目標(biāo)，施工采用了自下而上邊填筑邊清理的方式，并對于214省道部位邊坡的反坡及臺階問題，采用了回填及貼坡澆筑毛石砼技術(shù)進(jìn)行了處理。

3.2碾壓設(shè)備選擇

石渣料雖然在天然條件下的級配較差，不均勻系數(shù)變化范圍大，但在壓實(shí)過程中，由于粗顆粒受到較高的接觸壓力，受擠壓而破碎，級配發(fā)生顯著變化，特別是較大的塊狀風(fēng)化母巖，壓碎裂量更大，這就有利于顆粒排列和互相擠緊促使顆粒間隙尺寸變化，粗細(xì)間配合改善，進(jìn)而達(dá)到較好的密實(shí)狀態(tài)。

對石渣料的壓實(shí)，靜荷載和動荷載聯(lián)合作用壓實(shí)效果才能得到更好地保證。因此，在碾壓設(shè)備的選擇上，振動碾為最佳的首選碾壓壓實(shí)工具。同時(shí)，為達(dá)到同一干密度，隨著碾重的增加，考慮其對石渣石料的影響深度不同，其碾壓遍數(shù)可以降低。對不均勻系數(shù)較小或強(qiáng)度較高的石渣料，由于所需破碎率較大，因而所需的功能又要大些。

本擋水壩填筑料的碾壓，碾壓設(shè)備選用了型號為YZ20自行式振動平碾壓實(shí)，針對作業(yè)面狹窄及在某些特殊的結(jié)合部位，則配合選用了型號為HCD90的電動沖擊夯，壩體整體碾壓效果良好。

3.3碾壓參數(shù)確定

碾壓參數(shù)包括機(jī)械參數(shù)和施工參數(shù)兩種，本工程石渣料壓實(shí)參數(shù)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定：YZ20自行式振動平碾壓實(shí)，振動碾行走速度小于2km/h；填筑層鋪料厚度（松鋪）60cm±3cm，碾壓遍數(shù)為2遍靜碾+6遍動碾，含水量控制在5～10%；壓實(shí).干密度大于1.93kg/cm³。

3.4壩殼料灑水

石渣料的含水量與干密度之間存在一定的關(guān)系：含水量低時(shí)，其干密度隨含水量增多而漸增；含水量過高超過最佳含水量時(shí)，干密度隨含水量增多而遞減。本工程的填筑，采用了2臺10t高壓灑水車進(jìn)行灑水，灑水工作在每層石渣料攤鋪完成后根據(jù)測定的含水率值進(jìn)行補(bǔ)充灑水，并控制含水量在最佳范圍內(nèi)。

3.5壩殼料碾壓

石渣料的碾壓，是土石壩施工質(zhì)量得以保證的關(guān)鍵。壩殼料填筑后，其碾壓方向平行壩軸線方向進(jìn)行，碾壓機(jī)械行駛的行與行之問必須重疊20～30cm左右，以免產(chǎn)生漏壓。此外，壩料分區(qū)之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱帶，必須特別注意要互相重疊碾壓，避免發(fā)生漏壓與超壓。

振動碾的行駛速度，通過試驗(yàn)確定，以1～2檔為宜；采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，分段流水作業(yè)，以保證壓實(shí)質(zhì)量。為避免漏壓，可在碾壓帶的兩側(cè)先往復(fù)壓夠遍數(shù)后，再進(jìn)行錯(cuò)距碾壓。

3.6細(xì)部處理

3.6.1邊角部位

針對推土近、裝載機(jī)不易處理的地方，安排反鏟進(jìn)行處理，清理大塊石、雜物等，確保振動碾能夠碾壓到位，消除漏壓、欠壓現(xiàn)象。

3.6.2接縫

（1）施工中平起填筑，壩殼料層與層之間留臺坎來接縫。每層料碾壓后，在第二層上料前，距碾壓邊線1m處灑上灰線作為第二層的控制邊線，不得超出；填筑線平直，以便于振動碾碾壓，確保接縫質(zhì)量。

（2）無臺坎接縫，先用反鏟清除松散料，在推料時(shí)再由裝載機(jī)靠邊，要求施工人員在指揮卸料時(shí)，注意在接縫處的卸料，原則上留在2m左右的空隙，以便于裝載機(jī)進(jìn)行接縫處理（裝載機(jī)推已填筑的料進(jìn)行補(bǔ)齊），接縫處不得留有大塊石、空洞，確保振動碾能夠碾壓到位。

（3）結(jié)合部位是施工中易產(chǎn)生薄弱的環(huán)節(jié)，是壩體施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在，必須予以高度重視，確保壩體填筑質(zhì)量。

（4）不同填料接縫

反濾過渡料與壩殼石渣料之間接縫不允許出現(xiàn)不同料混染現(xiàn)象，保證各種壩料的填筑厚度。

3.6.3上下游邊線控制

為確保上下游邊線的碾壓質(zhì)量，要求每層超出填筑線0.5m左右，填筑邊線整齊，以便于振動碾盡可能碾壓到位，防止出現(xiàn)松邊現(xiàn)象，影響后期護(hù)坡施工。

每填筑3～4m后，采用液壓反鏟削坡處理，削坡前，由測量人員放出削坡邊線，安排有經(jīng)驗(yàn)的反鏟司機(jī)進(jìn)行削坡。

4質(zhì)量控制

質(zhì)量控制和質(zhì)量檢查是壩體填筑施工中極其重要的環(huán)節(jié)，貫穿施工的各道工序：主要包括壩基及岸坡的開挖和處理、壩面分區(qū)、碾壓機(jī)具及碾壓參數(shù)的確定以及碾壓過程中的質(zhì)量檢查等等。

針對整個(gè)壩體填筑的施工過程，以壩殼料達(dá)到設(shè)計(jì)碾壓密度為核心采取全面控制措施。影響石渣料碾壓密實(shí)度的主要因素有：石渣原材料質(zhì)量、攤鋪厚度、含水率、碾壓機(jī)械設(shè)備及碾壓遍數(shù)等。施工中，建立健全施工管理制度，全面實(shí)行過程質(zhì)量監(jiān)控，把質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)落實(shí)到具體施工的各道工序中去。

5結(jié)論

四川某水庫擋水壩石渣料壩殼的填筑施工，比原計(jì)劃工期提前20天完成全部填筑，填筑總量達(dá)到93萬m³，月高峰填筑量達(dá)到17萬m³。

此類材料填筑的壩體具有抗震力強(qiáng)、施工時(shí)受雨季影響小、工程造價(jià)低、施工快速等優(yōu)點(diǎn)。該擋水壩完成后水庫蓄水，一切正常，大壩運(yùn)行平穩(wěn)。