淺析均質(zhì)土壩填筑施工質(zhì)量控制及建議

摘 要：均質(zhì)土壩的大壩土料填筑質(zhì)量控制，大壩作為水庫三大件，同時也是均質(zhì)土壩施工的重點。本文分析了均質(zhì)土壩施工填筑全過程可能遇到的問題，根據(jù)實際工程經(jīng)驗，提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，以期為土壩質(zhì)量控制及施工提供資料交流參考。

關(guān)鍵詞：均質(zhì)土壩;土壩填筑;碾壓參數(shù);質(zhì)量控制。

作者簡介：張國棟（1989-），男，云南安寧人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理工作。

1.前言

均質(zhì)土壩，簡單地說就是利用土料等材料填筑而成的壩。土壩具有悠久的歷史，目前在水庫除險加固當(dāng)中經(jīng)常能夠遇到的壩型，大部分從上世紀(jì)開始興建，是一種古老的擋水建筑物，目前土壩的應(yīng)用范圍仍然廣泛，并且根據(jù)不同地域土料場的情況，仍然在更新和發(fā)展。均質(zhì)土壩壩體填筑前需要完成壩體填筑料料場的選址及規(guī)劃，復(fù)核其料場土料儲備，保證壩體填筑料充足，并做相應(yīng)的土工試驗，確保土料質(zhì)量控制參數(shù)符合設(shè)計質(zhì)量控制要求，施工前完成碾壓實驗確定施工時的碾壓參數(shù)，保證土壩填筑的“質(zhì)”和“量”滿足設(shè)計要求，確保壩體填筑施工正常推進(jìn)，完成工程建設(shè)任務(wù)。本文根據(jù)土壩填筑施工中實際存在的問題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的建議措施，以供分享交流。

2.土壩填筑前期準(zhǔn)備工作

2.1料場規(guī)劃

土壩填筑根據(jù)壩體所需回填料用量及土質(zhì)質(zhì)量控制指標(biāo)，由設(shè)計單位在前期勘察設(shè)計的時候，按照“科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)”的原則對料場進(jìn)行規(guī)劃選址，一是通過對料場測量，根據(jù)壩體填筑用量初步選定料場開挖范圍，并制定開挖規(guī)劃，謀劃開挖運(yùn)輸路線，根據(jù)填筑進(jìn)度進(jìn)行開采及運(yùn)輸;二是對料場土料進(jìn)行地勘及土工試驗，勘察覆蓋層厚度、料層的變化及夾層的分布情況，根據(jù)開挖區(qū)的施工場面、地下水位、土質(zhì)情況、施工方法及施工機(jī)械可能開采的深度等因素，復(fù)查料場的開采范圍、占地面積、棄料數(shù)量以及可用土層厚度和有效儲量，

確保料場土料儲量和質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

2.2擊實試驗

初步選定料場之后，設(shè)計單位進(jìn)行必要的室內(nèi)和現(xiàn)場試驗，核實壩料的物理力學(xué)性質(zhì)及壓實特性。根據(jù)土工試驗規(guī)程等相關(guān)規(guī)范，開展土料擊實試驗。首先，設(shè)計單位在料場取樣回實驗室做室內(nèi)擊實試驗，根據(jù)土料粒徑確定擊實試驗的類型和方法，將土料過篩，攪拌均勻，分3層或5層倒入擊實桶內(nèi)分層擊實，測出土體濕密度及含水率，從而計算干密度，通過反復(fù)試驗計算，最終確定土料最大干密度及最優(yōu)含水率，為碾壓試驗提供技術(shù)參數(shù)。

2.3碾壓試驗

通過料場規(guī)劃選定料場，擊實試驗確定土料性質(zhì)參數(shù)，大壩開始填筑之前，根據(jù)碾壓式土石壩施工規(guī)范、 土工試驗規(guī)程等規(guī)范規(guī)程制定碾壓試驗報告，通過碾壓試驗最終確定壩體填筑質(zhì)量控制參數(shù)。

首先，碾壓試驗場地不能選擇在壩基范圍內(nèi)，碾壓場地要進(jìn)行壓實、平整，確保碾壓場地符合規(guī)范要求，通過碾壓試驗，檢驗壩體填筑料的開采及施工填筑工藝與措施是否合適并進(jìn)行調(diào)整，碾壓試驗測出現(xiàn)場干密度，液塑限、滲透系數(shù)等參數(shù)，根據(jù)擊實試驗最大干密度，復(fù)核壩體壓實度是否與前期設(shè)計參數(shù)吻合，最終確定施工機(jī)械、施工工藝、施工參數(shù)（鋪土厚度、碾壓遍數(shù)、最優(yōu)含水量、最大干密度、行車速度）。碾壓試驗完成后，須提出碾壓試驗報告和建議的碾壓參數(shù)，供土壩施工參建參管單位做為指導(dǎo)施工的依據(jù)。

均質(zhì)土壩在填筑之前的碾壓試驗是壩體在進(jìn)行大量的填筑工作之前的最后也是最為重要的一項工作。由于通過填筑之前的碾壓實驗，能夠確定均質(zhì)土壩在壩體的填筑過程之中最合理的土料填筑碾壓的施工參數(shù)，此外，還可以保證利用工程當(dāng)前所擁有碾壓機(jī)械達(dá)到施工填筑壓實設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求的最優(yōu)途徑，并保證控制技術(shù)指標(biāo)的合理性以及先進(jìn)性，能夠得到最佳的施工效果，可以為均質(zhì)土壩填筑施工奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.土壩填筑施工過程質(zhì)量控制

3.1 建立質(zhì)量管理體系

土壩填筑施工過程中，項目參建參管單位均需加強(qiáng)質(zhì)量管理，建立質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，明確工作職責(zé)。嚴(yán)格按照設(shè)計要求施工，嚴(yán)格執(zhí)行碾壓式土石壩施工規(guī)范、 土工試驗規(guī)程及等規(guī)范規(guī)程，做到現(xiàn)場試驗參數(shù)符合設(shè)計技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格過程控制管理，對每道工序施工，都要進(jìn)行技術(shù)交底工作，堅持“施工單位自檢、質(zhì)檢單位抽檢、監(jiān)理單位平行檢測“制度，特別是在壩體碾壓施工過程中，現(xiàn)場監(jiān)理人員應(yīng)肩負(fù)起自身職責(zé)，落實監(jiān)督手段，堅持上道工序施工質(zhì)量合格、才準(zhǔn)許下道工序施工的原則，碾壓過程中嚴(yán)格控制鋪土層厚及碾壓遍數(shù)，注意觀察是否出現(xiàn)漏壓或超壓、是否出現(xiàn)剪力破壞及光面，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題及時處理，并對最終試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核檢查。施工現(xiàn)場建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、質(zhì)檢單位、施工單位要及時加強(qiáng)溝通和聯(lián)系，及時解決和商討可能出現(xiàn)的問題，確保土壩碾壓質(zhì)量。

3.2 料場質(zhì)量控制

土壩填筑過程中，可能出現(xiàn)填筑施工工藝符合規(guī)范要求，但現(xiàn)場試驗參數(shù)仍然不合格，這就需要加強(qiáng)對料場原土料的質(zhì)量控制。當(dāng)遇到天氣變化或現(xiàn)場數(shù)據(jù)不合格的時期，現(xiàn)場質(zhì)檢員需每天填筑材料上壩前，對料場土料做土工試驗，檢查土料的含水量、雜質(zhì)含量、土塊大小及土質(zhì)情況，重點把控土料含水率。若料場土料含水率偏高，在采取翻曬方法的同時應(yīng)致力于改善料場排水情況，可以采用平層開挖的方式取樣，擴(kuò)大料場開挖平面面積，或采用“田”字型開挖，增強(qiáng)料場自身排水能力，雨季還應(yīng)采取有效的防雨措施;若料場土料含水率偏低，可以采用豎層開挖的方式取樣，在料場中應(yīng)開挖溝畦，灌水浸泡，配合機(jī)械設(shè)備輪換取土。土料含水量不均勻時，可采取堆“土牛”的措施進(jìn)行控制，同時加快土料運(yùn)輸及上壩攤鋪過程，確保料場土料質(zhì)量符合設(shè)計要求。

3.3 施工現(xiàn)場填筑質(zhì)量控制

1）在均質(zhì)土壩填筑施工過程中，首先，嚴(yán)格執(zhí)行碾壓式土石壩施工規(guī)范及設(shè)計要求，嚴(yán)格控制施工方法及工藝。按照壩體分區(qū)、分層、分料的原則進(jìn)行填筑，碾壓方向平行于壩軸線，不允許碾壓出現(xiàn)斷層的情況，層與層之間應(yīng)搭接碾壓，還應(yīng)重點控制靠近水庫混凝土建筑物的接觸部位宜采取小型壓實設(shè)備或人工夯實，在填筑過程中避免一側(cè)上料碾壓，應(yīng)兩側(cè)同起，避免產(chǎn)生側(cè)向壓力，影響結(jié)構(gòu)物的安全，保證土壩碾壓施工作業(yè)面的平整度符合規(guī)范要求，確保碾壓質(zhì)量的整體性。其次，加強(qiáng)對土壩填筑現(xiàn)場施工控制，核查現(xiàn)場試驗參數(shù)。根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求，嚴(yán)格控制碾壓過程中的鋪土厚度及碾壓遍數(shù)，鋪土厚度要勻，現(xiàn)場施工技術(shù)員對松鋪厚度及邊線嚴(yán)格測量控制，禁止出現(xiàn)超厚填筑施工現(xiàn)象，超徑不合格的料塊應(yīng)打碎，雜物應(yīng)清除，自卸汽車應(yīng)采用進(jìn)占法倒退鋪土，使汽車始終在松土上行駛，避免在壓實土層上開行，造成超壓，引起剪力破壞，下層鋪土之前，要對上層碾壓完光面進(jìn)行刨毛，氣候干燥時還應(yīng)適當(dāng)灑水。最后，嚴(yán)格按規(guī)范要求逐層挖坑取樣試驗，按照單元工程項目劃分，每填筑、碾壓一層，需進(jìn)行取樣測定干密度、壓實度、含水率、滲透系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行試驗，經(jīng)測定達(dá)到設(shè)計要求后才能進(jìn)行上層填筑，現(xiàn)場采用環(huán)刀法進(jìn)行試驗，每層取樣數(shù)量應(yīng)不少于3個，取樣位置在層厚的下部1/3處取樣。環(huán)刀取樣試驗不合格的部位必須再碾壓處理，至復(fù)驗合格后方能繼續(xù)下道工序。由于施工、氣候等原因停工的壩面應(yīng)加以保護(hù)，復(fù)工時必須仔細(xì)清理并經(jīng)檢驗合格后始準(zhǔn)上料填筑，并作記錄備查，確保按質(zhì)按量完成土壩碾壓施工。

4.問題分析及建議

4.1前期試驗參數(shù)與實際施工不符

土壩填筑對土料要求就是均質(zhì)土，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及經(jīng)驗參數(shù)，大部分土料幾乎都符合規(guī)范要求，但在具體施工過程中，可能會出現(xiàn)部分參數(shù)會有偏差。一是前期勘測設(shè)計時，可能處于旱季，但是當(dāng)土壩施工時可能在雨季，自然前期一部分土料試驗參數(shù)與實際施工時有偏差;二是還可能是現(xiàn)場土料取樣方法不夠全面，未全面、整體反應(yīng)整個料場土體實際情況，可能取了相對好的土體，但施工時料場開挖之后，可能各種土料混合以后，造成試驗參數(shù)與前期不符。因此，建議在土壩填筑前，采用“全料法”取樣，充分反映現(xiàn)場整個料場的實際情況，確保土壩填筑技術(shù)參數(shù)合理。

4.2土壩填筑過程數(shù)據(jù)邏輯不對

現(xiàn)場碾壓試驗結(jié)果，可能會出現(xiàn)有壓實度大于100%（現(xiàn)場干密度大于擊實試驗的最大干密度）的情況出現(xiàn)，究其原因不是真正意義上的壓實度大于 100%。一是因為在室內(nèi)擊實試驗取樣時存在一定的偏差，土質(zhì)的變化所產(chǎn)生的原因。二是進(jìn)料不夠規(guī)范，取樣不夠均勻，可能存在細(xì)石等雜物，提高了現(xiàn)場干密度，造成現(xiàn)場干密度大于最大干密度。因此，建議嚴(yán)格核查現(xiàn)場檢測儀器，一定從源頭嚴(yán)格控制進(jìn)料，確保上壩填筑料符合要求。

4.3土壩填筑出現(xiàn)彈簧土現(xiàn)象

土壩填筑出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象。一是可能上一層填筑時未嚴(yán)格控制粒徑及層厚，造成上一次碾壓面不夠平整，當(dāng)這一層碾壓時接著出現(xiàn)凹凸不平的壩面，造成剪切破壞;二是土料含水率控制不好，可能是由于雨季變化及料場未有效防護(hù)，土料拌和不均勻，造成土料含水率升高，現(xiàn)場碾壓出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象。建議出現(xiàn)彈簧土后，首先應(yīng)確定出現(xiàn)彈簧土的位置和深度，將彈簧土挖除，翻松、晾曬、風(fēng)干至最優(yōu)含水量允許控制范圍，然后再行鋪土碾壓，若含水率過大的粘土，則直接挖除，重新上料填筑，確保均質(zhì)土壩填筑質(zhì)量合格。

參考文獻(xiàn)

[1]閆建云. 均質(zhì)土壩碾壓施工質(zhì)量控制淺析[J]. 學(xué)術(shù)，2016， （18）.

[2]薛小榮. 均質(zhì)土壩壩體填筑施工的前期工作[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2014， （20）.

[3]馬黎明 談平原圍封水庫土壩施工質(zhì)量控制[J].山西建筑，2014， （28）.