忻府區(qū)西歲興水庫土壩填筑施工質(zhì)量控制措施

趙志新

（忻州市忻府區(qū)牧馬河水利管理處 山西忻州 034000）

1 均質(zhì)土壩的特點(diǎn)

均質(zhì)土壩是壩體斷面不分防滲體和壩殼，絕大部分由一種土料組成的壩。由于筑壩土料有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性，對(duì)地基的變形適應(yīng)能力較強(qiáng)；壩體斷面較大，施工方法和工序相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于大規(guī)模機(jī)械連續(xù)施工。因此，該壩型在土石壩工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。

均質(zhì)土壩是用黏性土料筑成的擋水建筑物。均質(zhì)土壩適用于嚴(yán)寒和降雨季節(jié)都比較短且黏性土材料豐富、其它筑壩材料比較匱乏的地區(qū)。由于壩坡緩，填筑高壩需要工程量大，故適用于中低壩。在全省現(xiàn)有的77座大中型水庫中，大多數(shù)為均質(zhì)土壩。因此，均質(zhì)土壩施工質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)系到水庫大壩運(yùn)行的安全，一旦出現(xiàn)滲漏、裂縫甚至沖垮現(xiàn)象，不僅浪費(fèi)了財(cái)物，更重要的是對(duì)下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全造成危害，給黨和國(guó)家造成不可估量的損失。

2 均質(zhì)土壩破壞主要原因

多年來的實(shí)踐證明，均質(zhì)土壩破壞的主要形式為滲透破壞，發(fā)生的部位可能在壩體的任何部位、閘壩連接部位、壩基及岸坡結(jié)合部位等。主要以管涌方式出現(xiàn)。破壞的主要原因有壩基、岸坡結(jié)合部位清基不徹底，閘壩連接部位大型碾壓設(shè)備不能到位，小型打夯設(shè)備不能按現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)參數(shù)施工，質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)缺失等，導(dǎo)致土壩回填關(guān)鍵部位質(zhì)量控制成薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)大壩蓄水運(yùn)行后，出現(xiàn)散浸逐步發(fā)展成管涌。

3 均質(zhì)土壩施工質(zhì)量控制措施

文中以忻府區(qū)西歲興水庫均質(zhì)土壩填筑為例，就均質(zhì)土壩在施工過程中的上壩土料控制、現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)、填筑工序、質(zhì)量檢測(cè)，以及與建筑物和岸坡結(jié)合部位等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施進(jìn)行論述。

3.1 施工準(zhǔn)備工作

施工前做好四通一平工作，各種機(jī)械設(shè)備和檢測(cè)儀器就位。根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，主要配備好取土、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、灑水、取樣檢測(cè)等設(shè)備。完成工作面測(cè)量放樣，核實(shí)料場(chǎng)儲(chǔ)量（大于需用量1.5～2.5倍）情況且雜質(zhì)含水量滿足設(shè)計(jì)要求?；A(chǔ)面清理工作應(yīng)做到接觸面的表層腐質(zhì)土、草皮、樹根、雜物、垃圾等全部清理干凈并清理至新鮮基面。清理后對(duì)基面進(jìn)行碾壓平整，編制基礎(chǔ)驗(yàn)收資料報(bào)監(jiān)理工程師進(jìn)行基礎(chǔ)面驗(yàn)收。同時(shí)按配備的施工設(shè)備完成現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，確定鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、含水量、碾壓設(shè)備行車速度等技術(shù)參數(shù)。

碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地選擇在平坦、地基堅(jiān)實(shí)的原大壩下游相當(dāng)于壩高13 m的平臺(tái)上，在選定壓實(shí)設(shè)備型號(hào)后，進(jìn)行施工參數(shù)試驗(yàn)。試驗(yàn)組合方法有經(jīng)驗(yàn)確定法、循環(huán)法、淘汰法和綜合法。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，試驗(yàn)組合方法選用淘汰法。每次固定其它參數(shù)，只變動(dòng)一種參數(shù)，通過試驗(yàn)求出該參數(shù)的適宜值。用同樣的方法，變動(dòng)另一個(gè)參數(shù)，用試驗(yàn)的方法求出第二個(gè)參數(shù)的適宜值，依次類推。待各項(xiàng)參數(shù)確定后，用選定的壓實(shí)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。復(fù)核試驗(yàn)的結(jié)果經(jīng)檢測(cè)滿足設(shè)計(jì)要求后，對(duì)試驗(yàn)資料進(jìn)行整理分析，繪制成果圖表，編制試驗(yàn)報(bào)告。在報(bào)告中提出達(dá)到設(shè)計(jì)要求的施工參數(shù)。

3.2 施工工序及施工工藝

土壩填筑的施工工序主要有測(cè)量放線、卸料、攤鋪、碾壓、取樣檢測(cè)等。均質(zhì)土料采用進(jìn)占法卸料，土料進(jìn)入工作面，開始卸料，卸料后攤鋪機(jī)械及時(shí)攤鋪，后續(xù)進(jìn)場(chǎng)的土料在已攤鋪好的面層上行駛至卸料點(diǎn)，杜絕重車在檢驗(yàn)合格的工作面行駛。鋪料時(shí)人工配合將土料中的雜物清理干凈；松鋪厚度不超過40 cm，定點(diǎn)測(cè)量控制厚度；鋪土前測(cè)量放出控制邊線（超出設(shè)計(jì)邊線30 cm），碾壓采用進(jìn)退錯(cuò)距法，設(shè)備采用20 t凸塊碾施工，行進(jìn)速度（2.0±0.2）km/h，振碾8遍（一進(jìn)一退為一遍），碾壓過程中搭接長(zhǎng)度30 cm，在壩面上下游及土壩與建筑物結(jié)合部位，由于機(jī)械障礙，不能碾壓的部分，采用沖擊夯等小型機(jī)具補(bǔ)夯，碾壓完成經(jīng)實(shí)驗(yàn)室取樣檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行下一層施工。碾壓施工沿壩軸線方向進(jìn)行，避免橫向碾壓形成滲漏通道。氣溫較高導(dǎo)致表面水分蒸發(fā)時(shí)，在結(jié)合面適當(dāng)灑水。

雨季填筑時(shí)，均質(zhì)壩體填筑面可中部凸起略向上下游傾斜，以利于排泄雨水。降雨來臨之前，應(yīng)將已攤鋪尚未碾壓的松土，用振動(dòng)平碾快速碾壓形成光面；嚴(yán)禁在有積水、泥濘和運(yùn)輸車輛走過的壩面上填土。下雨期間，嚴(yán)禁設(shè)備人員穿越填筑區(qū)。降雨量較大時(shí)，停止施工，雨后將填筑面含水量較大的土料清理出工作面翻曬。相鄰施工面應(yīng)均衡上升，不可避免出現(xiàn)高差時(shí)，以1∶3～1∶5的斜坡連接。在負(fù)溫下施工時(shí)應(yīng)做好氣溫、土溫及風(fēng)速的觀測(cè)和保溫工作，不得將含有雪塊、冰塊和凍土塊的土料裝車運(yùn)上壩面，同時(shí)應(yīng)縮小工作面，采用攤鋪、碾壓、取樣連續(xù)快速作業(yè)的方式，壓實(shí)時(shí)土料溫度必須在-1℃以上；當(dāng)氣溫達(dá)到規(guī)范規(guī)定的要求時(shí)應(yīng)停止施工。土壩在負(fù)溫下停止施工時(shí)，壩體表面應(yīng)加以保護(hù)，防止凍結(jié)，在恢復(fù)填筑時(shí)清除。同時(shí)，在冬季施工時(shí)，在料場(chǎng)應(yīng)采用立面開挖的方式，工作面要向陽，避免溫度散失。

3.3 施工質(zhì)量控制措施

土料質(zhì)量控制主要在料場(chǎng)，上壩土料必須在符合設(shè)計(jì)要求的料場(chǎng)開采和運(yùn)輸，應(yīng)綜合考慮料場(chǎng)地形情況、料層分布狀況和開采設(shè)備性能、土料天然含水率等因素，確定開采方式，確保合格土料進(jìn)入施工面。土料的質(zhì)量關(guān)乎整個(gè)土壩的工程質(zhì)量，所以土料的質(zhì)量管理是均質(zhì)土壩填筑工程的重中之重?，F(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量員要及時(shí)掌握上壩土料與料場(chǎng)土料的含水率變化情況，調(diào)整料場(chǎng)土料的含水率控制數(shù)值與填筑土料的含水率差值在合理范圍內(nèi)，確保上壩材料合格。

要建立完善的質(zhì)量控制體系。施工單位必須建立專職質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，實(shí)行分級(jí)管理。在料場(chǎng)復(fù)核、開采運(yùn)輸、壩面填筑、結(jié)合部位處理等各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)按照國(guó)家和行業(yè)頒發(fā)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)、施工圖、合同技術(shù)條款的技術(shù)要求進(jìn)行質(zhì)量控制。尤其要在質(zhì)量控制中，對(duì)各填筑部位的邊界控制，碾壓機(jī)具的規(guī)格、質(zhì)量、振動(dòng)頻率等進(jìn)行檢查；對(duì)碾壓層面有無剪切破壞；每層鋪土前，壓實(shí)土體表面是否進(jìn)行刨毛處理；與巖石岸坡及混凝土建筑物結(jié)合部位的乳皮等雜物清除和涂濃泥漿情況進(jìn)行觀察。做好詳細(xì)記錄。建設(shè)單位和監(jiān)理單位的質(zhì)量管理人員在現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理的過程中，不僅要對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行檢查，又要對(duì)施工單位的質(zhì)量管理人員進(jìn)行監(jiān)督，確保每一個(gè)單元工程的每一個(gè)工序都有專人跟蹤控制，現(xiàn)場(chǎng)檢查資料真實(shí)可靠。干密度和含水率是均質(zhì)土壩壓實(shí)的主要控制指標(biāo)，在施工時(shí)要利用質(zhì)量控制的管理圖法及時(shí)提出施工過程中質(zhì)量狀態(tài)的變化情況，使工程質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。

壩體回填土工試驗(yàn)采用環(huán)刀法測(cè)定干容重，環(huán)刀體積500 cm3，每層取樣數(shù)量控制在100～150 m3一組，每組3個(gè)。取樣位置在層厚的下部1/3處。標(biāo)準(zhǔn)為每單元干容重合格率不小于90%，且不合格點(diǎn)不能集中分布，不合格干容重的試驗(yàn)值不得低于設(shè)計(jì)值的98%。鋪土厚度±0.05 m，鋪碾邊線+0.1～0.3 m。

3.4 質(zhì)量控制效果

忻府區(qū)西歲興水庫續(xù)建工程，自2008年5月開始施工，到2010年10月完成主體工程，均質(zhì)土壩加高18.3 m，回填土料49.07萬m3，完成壩高26.3 m，總庫容2 903萬m3。施工時(shí)壩體土清基按設(shè)計(jì)要求，開挖深度為1 m，用裝載機(jī)挖裝土，自卸汽車外運(yùn)到指定的棄渣場(chǎng)，清基完成后，在原土上碾壓8遍后，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)合格后開始土方填筑。大壩填筑主要機(jī)械:挖掘機(jī)2臺(tái)，裝載機(jī)2臺(tái)，自卸汽車10臺(tái)，灑水車1臺(tái)，20 t凸塊振動(dòng)碾2臺(tái)，推土機(jī)2臺(tái)。

土方填筑前進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，鋪土厚度分別選取35 cm、40 cm、45 cm、55 cm四種，TY160推土機(jī)鋪土攤平，20 t自行式凸塊振動(dòng)碾碾壓，碾壓遍數(shù)分4遍、6遍、8遍三種，共計(jì)做了8組實(shí)驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選用鋪土厚度40 cm，碾壓遍數(shù)8次，含水率為11%～17%，行進(jìn)速度（2.0±0.2）km/h。

大壩填筑采用進(jìn)占法施工，土料填筑工藝流程為:填筑面處理→倒土攤鋪→壓實(shí)→質(zhì)檢→下一層填筑?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)約150 m3取樣檢驗(yàn)一組，分別在上下結(jié)合層，下挖30 cm處以及邊坡部位，條帶搭接處，填筑段的銜接部位。壩體填筑共分263個(gè)單元工程，大壩土方填筑施工過程中，施工單位進(jìn)行分層干密度自檢3248組，檢測(cè)值在1.6～1.89g/cm3之間，均值為1.68g/cm3，滿足設(shè)計(jì)不小于1.60 g/cm3的要求。監(jiān)理單位跟蹤檢驗(yàn)792組，平行檢驗(yàn)296組，檢測(cè)值在1.6～1.83 g/cm3之間，均值為1.69 g/cm3，滿足設(shè)計(jì)不小于1.60 g/cm3的要求。大壩填筑完成后，委托山西省水利基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心站進(jìn)行了壩體干密度檢測(cè)12組，檢測(cè)值在1.71～1.78 g/cm3之間，均值為1.74 g/cm3，滿足設(shè)計(jì)不小于1.60 g/cm3的要求。

經(jīng)山西省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院的水庫蓄水安全鑒定和水庫竣工驗(yàn)收后運(yùn)行觀測(cè)，壩體質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行正常。

4 結(jié)語

均質(zhì)土壩填筑施工及大壩的后期運(yùn)行效果證明，把土料來源、鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、結(jié)合面刨毛灑水、邊角部位夯實(shí)、剪力破壞及松土層等做為質(zhì)量控制點(diǎn)，把土料含水量、填筑干密度做為質(zhì)量控制的關(guān)鍵，可以有效保證大壩的填筑質(zhì)量。