水庫粘土心墻壩施工工藝

吳金玲

摘?要： 在水利工程中，粘土心墻壩施工技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，與水利工程的質(zhì)量與后期發(fā)展密切相關(guān)。本文簡要介紹了粘土心墻壩的施工工程概述，介紹了水庫粘土心墻壩的施工工藝原理，施工控制要點和質(zhì)量控制，最后提出了粘土心墻壩施工中的安全措施。

關(guān)鍵詞： 水庫;壩提;粘土心墻壩

【中圖分類號】O213.1?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.227

水力發(fā)電廠中的人為水壩對國家的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)影響重大。因此，確保有效建設(shè)人大壩水利工程將有助于促進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。在水力發(fā)電廠的人類水壩建設(shè)中，粘土作為主要建筑材料在水壩的建設(shè)質(zhì)量中起著重要作用，而粘土心墻水壩的建設(shè)過程相對復(fù)雜。由于項目的不同特征，因此要求相關(guān)從業(yè)人員具有豐富的施工經(jīng)驗和專家的專業(yè)知識。

1?某水庫粘土心墻壩施工工程概述

某水利工程屬于一等工程，是一項具有多種工作環(huán)節(jié)的國家項目，例如灌溉，防洪和發(fā)電等。本工程的攔河壩是用碾壓機(jī)壓實的粘土墻墻壩，在設(shè)計過程中壩高設(shè)定為85.3m，壩頂高度達(dá)到801.5m。大壩的頂峰長度達(dá)到288.3 m。心墻壩的軸線主要位于壩軸線的上游3 m。大壩的軸線主要位于河流右岸的溝槽13中。左岸主要在溝4內(nèi)。在設(shè)計過程中，粘土心墻的最高高度達(dá)到780.6m，最高高度為4.5m，壩墻在施工過程中具有很好的透水性，在實際施工中滲透系數(shù)較大。在施工過程中，粘土心墻的左側(cè)為過濾層，右側(cè)為過渡層。

2?粘土心墻壩施工工藝原理分析

在粘土墻大壩填筑過程中，應(yīng)注意加強(qiáng)施工管理，控制粘土墻質(zhì)量對于水壩發(fā)展非常重要。在施工過程中，必須按照相關(guān)過程進(jìn)行相關(guān)施工，并且必須保證心墻填充的質(zhì)量。主要方法是使用之字形填充方法。在施工中，應(yīng)根據(jù)首先設(shè)計的尺寸將過濾材料合理地放置在心墻的兩側(cè)，其厚度應(yīng)為粘土心墻厚度的兩倍。在施工過程中，過濾層和粘土層用于上升施工，這種工作方法不僅保證了壓實質(zhì)量，而且有效控制了粘土材料的填充線。

2.1?工藝特點

（1）粘土的自然水分含量難以滿足要求，因此土壤材料的制備是關(guān)鍵過程。

（2）施工工序首先是砂土的施工，然后是土壤的施工。心墻土壤材料和防濾材料都應(yīng)采用犬形交錯法，以確保心墻土壤材料的批料厚度和橫截面尺寸，以確保防濾材料的質(zhì)量。

（3）大壩采用分層填充和碾壓，分層的厚度取決于芯材的厚度，通常是層厚度的兩倍。

（4）壩層的構(gòu)造順序是，首先松開心墻填充材料兩側(cè)的過濾材料（厚度是粘土材料的兩倍），然后鋪設(shè)并研磨第一層和第一層，進(jìn)行加壓工作，然后將過渡壩殼材料放入料倉中，最后碾碎礫石材料。

2.2?工藝原理

在土心壩施工過程中控制土心材料質(zhì)量的方法很關(guān)鍵，犬齒交錯法用于填土，保證土心材料的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計尺寸，通常很容易將過濾器培養(yǎng)物放置在核心培養(yǎng)物的兩側(cè)，厚度是要鋪設(shè)的核心層厚度的兩倍，然后將其分別構(gòu)成兩個粘土層。要鋪設(shè)粘土材料，首先是要確保壓縮質(zhì)量。

2.3?粘土心墻壩操作要點

在建造粘土心墻之前，提高對其工作環(huán)節(jié)的管理程度。首先，材料在選擇應(yīng)用之前需要進(jìn)行良好的滾動測試，注意輔助設(shè)施的應(yīng)用，檢查并準(zhǔn)備心墻土壤材料的運輸及應(yīng)用，確保其能夠滿足相關(guān)部門的生產(chǎn)需求。在施工過程中，相關(guān)部門需要合理控制粘土的碾壓時間，含水量，路面厚度及其他相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)堆場的檢查結(jié)果準(zhǔn)備相應(yīng)的土料。對于準(zhǔn)備場所，需要選擇一個合理的填充區(qū)域，確保在此區(qū)域可以便利的獲得水電，選擇區(qū)域時保證其寬廣性，以為施工場地的運輸提供便利基礎(chǔ)。粘土的自然含水量與最佳水分含量之間的聯(lián)系對于施工區(qū)域的建設(shè)具有直接聯(lián)系，當(dāng)粘土的最佳水分含量超過自然水分含量時，在這種情況下，可以通過將土壤材料浸泡在水等中來處理以增加土壤材料的水分含量。第二，最佳水分含量小于自然水分含量。在此過程中，在此過程中可以利用平面分層開采的方式，需要保證含水量為最終含水量的1%以內(nèi)，并僅在滿足要求后才將其發(fā)送到準(zhǔn)備車間進(jìn)行堆疊。第三是最佳水分含量的1%恰好是自然水分含量。這樣可以直接通過采礦進(jìn)行開采，并且通過自行卸車，將其向料場當(dāng)中堆放。

3?粘土心墻壩壩施工工藝概述

3.1?心墻壩施工

3.1.1?心墻壩料的現(xiàn)場識別和選擇

1.心墻壩材料直接關(guān)系到心墻壩的質(zhì)量和心墻壩結(jié)構(gòu)的成功與否。因此，必須在施工現(xiàn)場仔細(xì)檢查心墻材料。主要采用“一種外觀”，“兩種氣味”和“三種測量”方法[2]。其中，“查看”是檢查心墻材料的顏色，檢查心墻材料的顏色必須均勻。“二聞”是聞心墻壩料的氣味，要求心墻壩料沒有不良?xì)馕?“三測量”是測量天然含水量和含礫量，要求心墻壩料的天然含水量和含礫量與干密度在1.3G/CM?3左右，含水量在35%-40%。

3.1.2?碾壓試驗

選擇心墻壩材料之后進(jìn)行碾壓機(jī)壓縮試驗。測試過程如下。首先，選擇一個相對平坦的位置，使用推土機(jī)將測試位置弄平，然后使用自走式振動輥進(jìn)行滾動處理。其次，根據(jù)建筑圖紙的設(shè)計，用厚實的部分填充粘土心墻材料。再次，通過滾動試驗確定心墻材料的質(zhì)量控制指標(biāo)，并校準(zhǔn)設(shè)計變量，以確保設(shè)計變量合理;最后，根據(jù)土壤材料的厚度，干密度和水分含量，按不同的滾動次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，繪制關(guān)系圖，并使用與最小壁透光率相對應(yīng)的干密度和水分含量作為新壁材的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2?心墻壩填充質(zhì)量控制

3.2.1?心墻壩鋪土

在將土壤鋪到墻壁上之前，需要對粘結(jié)表面采取規(guī)劃措施，目的是防止層之間的平滑結(jié)合。土壤攤鋪層的厚度不能大于35厘米或小于30厘米，壓縮厚度不能大于30厘米或小于25厘米。對于心墻的高度差進(jìn)行嚴(yán)格的控制，最大公差在5厘米以內(nèi)。在心墻壩對土的過程中，土壤的水含量不能太干，也不能形成集水塘，同時注意在施工過程中必須嚴(yán)格控制土壤的含水量，標(biāo)準(zhǔn)含水量為2%左右。

3.2.2?心墻壩碾壓

土壤覆蓋心墻后，必須將心墻碾平并以50噸的振動碾壓，碾壓次數(shù)為一次。兩者交錯進(jìn)行碾壓后，以平碾碾壓結(jié)束隨后仍以50T振動對心墻壩進(jìn)行凸塊碾碾壓。之后，使用拖拉機(jī)來計劃心墻壩的刨毛。這樣做的目的是進(jìn)一步壓縮心墻壩，同時有效地避免對巖心壁表面上的土壤造成損害，并防止由于超壓而造成的剪切破壞。

3.3?現(xiàn)場質(zhì)量檢查

3.3.1?干密度和水分含量檢查

直徑10厘米的無縫鋼管由直徑10厘米，高度8厘米，體積628厘米的環(huán)形刀制成。采樣時，使用表層小于或等于10CM，壓縮厚度小于25CM的單個土壤層。雙層壓縮厚度大于25厘米或小于30厘米。從環(huán)刀中取出約30克土壤物料，用酒精將其燃燒或在烤箱中烘烤，計算土壤物料的水分含量和干密度并比較控制指標(biāo)。計算結(jié)果若不在此范圍內(nèi)，則必須使土壤變黑或與水混合，還必須檢查土壤是否有超壓損壞[3]。

3.3.2?檢查滲透系數(shù)

檢查滲透系數(shù)的主要設(shè)備是一個可滲透的環(huán)，一個量規(guī)管（1，000ML和100ML）和一個手表，另一個是進(jìn)氣軟管和塞針。穿透環(huán)是自制的，直徑為44厘米，面積約為1500平方厘米。穿透后，從具有干密度的樣品坑中選擇位置，深度為10厘米的礦坑略大于滲透環(huán)。施工過程中保持礦坑的表面水平，將通孔環(huán)埋在坑中，使周圍充滿土壤，保持樣品坑的土壤含量飽和，飽和時間超過120分鐘。當(dāng)注水量和溢水量達(dá)到相對平衡時，定時讀數(shù)開始，并且以點流的形式將水連續(xù)注入到滲透環(huán)中。在5分鐘時讀取一系列數(shù)據(jù)，并根據(jù)注入的水和溢出的水之間的差異計算滲透系數(shù)。特別注意野外檢查是相對數(shù)據(jù)，因此用于野外采樣的環(huán)形刀，滲透儀和試驗的規(guī)格必須一致，并且測試方法和程序必須一致。同時注意設(shè)置心墻過濾層為防止心墻的土壤材料被水沖走，同時過濾土壤排水。同時，必須建立過渡層，以便在兩種具有高剛度的土壤材料之間產(chǎn)生必要的過渡。設(shè)置時，可以根據(jù)實際情況選擇合適的設(shè)置方法。例如，在中低壩型的壓載壩中，心墻的上層不與水體接觸，僅需要過渡作用，因此可以適當(dāng)?shù)厝コ^濾層，以節(jié)省材料并節(jié)省金錢。而對于壓載水壩的中低水壩，即使去除心墻上的過濾層，水壩仍然可以正常工作，因此節(jié)約了大量的資金投入。

3.4?石碴料碾壓質(zhì)量

在檢查壓載機(jī)、壓路機(jī)的壓實質(zhì)量時，施工人員和質(zhì)量控制人員應(yīng)在現(xiàn)場檢查壓路機(jī)壓實質(zhì)量。主要檢查是石渣材料的干密度，干密度值用于反映心墻的最終密度。目前，常用的檢查方法主要是“灌溉法”和“沙灌法”。無論使用“灌溉法”還是“沙灌法”，樣品支腳的尺寸必須符合標(biāo)準(zhǔn)，石渣材料的選擇應(yīng)保持在15-20KG之間。實際上，樣品坑越大，干密度值越大，樣品坑越小，干密度越小。因此，在現(xiàn)場采樣的樣品坑應(yīng)該與用于輥壓試驗的樣品坑基本相同。

4?水庫粘土心墻壩施工質(zhì)量控制措施

為保證粘土心墻壩的施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制碾壓設(shè)備，堆場的材料來源以及壩面施工的準(zhǔn)備工作。按照準(zhǔn)備的測試程序，嚴(yán)格檢查大壩填料的質(zhì)量，同時加強(qiáng)技術(shù)人員的組織和管理，并制定科學(xué)技術(shù)支持措施。

4.1?質(zhì)量控制指標(biāo)的選擇

一般情況下，干壓縮密度的下限由壓縮試驗結(jié)果求出的最大干密度的平均值乘以設(shè)計所規(guī)定的壓縮度而決定，作為檢查質(zhì)量的控制指標(biāo)，此數(shù)據(jù)指標(biāo)常被用作施工過程中的參考指標(biāo)。對于具有良好壓縮性能的涂料，可能存在干密度化合物不能滿足表面壓縮程度要求且壓縮不充分的情況，對于心墻壩的建設(shè)會帶來一定的負(fù)面影響。目前，工程界已經(jīng)吸取了這樣的經(jīng)驗和教訓(xùn)，不能僅僅依靠壓實能力單方面追求壓縮和干燥密度。以某工程的粘土心墻大壩為例，由于其獨特的特性，堆積的顆粒細(xì)小，水分和粘性含量高，并且在撞擊時干燥密度低。即使在干燥密度達(dá)到一定值并且壓縮函數(shù)增加時，飽和度也會隨著高壓下最佳含水量的降低而增加，因此該心墻壩使用農(nóng)田土壤填滿邊坡，壓縮程度基于596KJ，這避免了通過壓縮功能增加壓縮干燥密度的不利影響。

4.2?組織管理措施

首先，建立科學(xué)的質(zhì)量管理體系，質(zhì)量檢查員應(yīng)加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照施工過程對整個施工過程進(jìn)行檢查和批準(zhǔn)。在保證一期施工的土壤水質(zhì)審批和檢查之后，才可以啟動下一階段的工藝檢測，以嚴(yán)格控制整個施工過程。項目部的施工人員在項目部經(jīng)理的總命令下，建立完整的組織體系，并負(fù)責(zé)單個項目（填筑壩面的區(qū)域，防濾材料生產(chǎn)系統(tǒng)的責(zé)任區(qū)域，倉庫建設(shè)的責(zé)任區(qū)域）和相關(guān)項目組。為了增加相關(guān)部門之間的溝通與聯(lián)系，可以在人水壩收費站，監(jiān)管站點，所有者和聯(lián)絡(luò)會議中心建立指揮中心，以建立主管與現(xiàn)場之間完整的通信系統(tǒng)。在施工過程中，定期舉行協(xié)調(diào)會議，以溝通和解決問題并討論施工期間的解決方案，從而有助于確保施工的連續(xù)性并有效減少施工時間。

4.3?技術(shù)保證措施

（1）在開始施工工作之前，有必要編制每個項目區(qū)域的施工計劃，并設(shè)計人水壩的整個施工組織，以確保水壩材料的運輸和保存。按順序組織技術(shù)的各個方面，采取所有預(yù)防措施，并進(jìn)行科學(xué)組合。

（2）大壩表面的施工受到統(tǒng)一管理，從而使施工程序按順序進(jìn)行連接，明確了水流作業(yè)。

（3）確保施工檢驗人員的專業(yè)技能。在建造粘土心墻大壩之前，有必要向施工人員提供技術(shù)說明，在施工過程中進(jìn)行跟蹤和指導(dǎo)以及工作后的總結(jié)和評論，要求每個人都熟悉程序以及科學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)化的工作。

（4）保證填充材料的厚度符合規(guī)格要求，因此所制備材料的填充尺寸必須在可允許范圍內(nèi)。在建造大壩時，研究小組必須全天進(jìn)行測試以確保過濾面積和過渡材料的安全，以確保復(fù)雜的滾動質(zhì)量設(shè)計要求。

（5）為了確保建筑和施工設(shè)備項目的質(zhì)量符合規(guī)范，員工必須執(zhí)行一次驗收操作，例如與岸坡接觸的部分，被混凝土覆蓋的部分，走廊和重疊的界面等。

5?水庫粘土心墻壩施工注意事項

（1）為了提高材料來源的質(zhì)量，需要反復(fù)檢查建材場，如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件發(fā)生變化，則應(yīng)及時反饋信息，以準(zhǔn)備對該部分進(jìn)行緊急保護(hù)。

（2）規(guī)范的施工準(zhǔn)備工作有序進(jìn)行，避免返工現(xiàn)象，實現(xiàn)了質(zhì)量與發(fā)展的雙贏。

（3）粘土墻壩的堆放材料量長，施工時間長，強(qiáng)度高，施工前的道路規(guī)劃非常重要。例如，在建設(shè)粘土心墻水壩時，設(shè)計人員在心墻水壩區(qū)域安裝了平板橋，以有效解決跨心墻水壩的施工區(qū)域的交通問題。

（4）粘土心墻壩主要用于土壤的下游區(qū)域，壓實試驗應(yīng)考慮壓實次數(shù)以及制備區(qū)域中材料厚度與材料區(qū)域厚度之比。只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，才能仔細(xì)考慮材料準(zhǔn)備區(qū)域的填充質(zhì)量。根據(jù)項目建設(shè)過程中的實際變化，需要確定關(guān)鍵因素，探索不符合設(shè)計要求的場所，并為意外情況準(zhǔn)備設(shè)計更改，以免產(chǎn)生不利影響。此外，建立一套完整的質(zhì)量監(jiān)測，調(diào)查系統(tǒng)和技術(shù)研究管理體系，將新技術(shù)與科技成果相結(jié)合也十分重要。

結(jié)論：綜上所述，水利工程中的粘土大壩施工技術(shù)仍有很多值得關(guān)注的地方。運行中的質(zhì)量控制操作還存在許多問題，這些問題對水資源管理和水電公司的正常運行有相應(yīng)的影響，因此，結(jié)合各種技術(shù)和概念來管理和控制建設(shè)項目非常重要。同時，在管理和控制過程中，員工的能力和素質(zhì)必須有一定的要求。通過確保專業(yè)精神，不斷提高工作技能，從而消除了工作日程中隱藏的安全隱患，這為改進(jìn)整個項目奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]?秦美榮.阿塔山水庫壤土心墻堆石壩施工工藝[J].價值工程，2015，34（10）：182-183.

[2]?陳永清.云龍水庫粘土心墻堆石壩填筑施工綜述[C].云南省水力發(fā)電工程學(xué)會.南方十三?。▍^(qū)、市）水力發(fā)電學(xué)會秘書長會議論文集.云南省水力發(fā)電工程學(xué)會：中國水力發(fā)電工程學(xué)會，2010：185-192.

[3]?陳永清，龐林軍.云龍水庫粘土心墻堆石壩填筑施工綜述[J].云南水力發(fā)電，2009，25（S1）：26-30.