青山水庫(kù)粘土心墻大壩填筑施工工藝研究

王宗海

（遼寧省朝陽(yáng)市喀左縣水利局，遼寧 朝陽(yáng) 122300）

1 工程概況

青山水庫(kù)地處遼寧葫蘆島六股河，水庫(kù)樞紐由主壩、副壩、溢洪道、輸水隧道等構(gòu)成。設(shè)計(jì)水位91.80 m，庫(kù)容5.22×108m3，屬于大（2）型水庫(kù)，工程等別為Ⅱ等。水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)按500 年一遇洪水設(shè)計(jì)，并對(duì)照5 000 年一遇洪水進(jìn)行校核。主壩位于河床內(nèi)，壩長(zhǎng)735.63 m，壩頂高程96.29 m，最大壩高42.79 m，壩頂寬7.00 m。主壩防滲體采用粘土心墻，高94.99 m，頂寬4.00 m，墻兩側(cè)坡比為1∶0.15，心墻底部設(shè)置2.00 m 厚的混凝土墊層，混凝土墊層最大寬度為19.52 m。粘土心墻上下游壩殼填筑砂石料。

該項(xiàng)目的主要工程包括碾壓式土壩壩體砂礫料填筑、粘土心墻填筑、反濾層、墊層（碎石、粗砂）填筑、上壩路填筑、碼頭基礎(chǔ)填筑和土石圍堰等堰體填筑及其防滲體（包括土工合成材料防滲體）的施工。主要工作內(nèi)容包括壩料運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)、壩料的填筑和碾壓，主要填筑量為206×104m3。

2 填筑施工工藝流程

2.1 土料碾壓試驗(yàn)

首先，在土料開(kāi)采場(chǎng)周邊選擇一塊地勢(shì)平坦的場(chǎng)地，且有足夠的寬度進(jìn)行橫向轉(zhuǎn)彎。平整場(chǎng)地、清理干凈后，用振搗滾壓使其達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的壓實(shí)干密度。

在試驗(yàn)前把各種土質(zhì)和不同含水量的土料分開(kāi)儲(chǔ)備，含水量相同的土料含水誤差低于±1%。使用機(jī)械攤鋪土料，要求鋪土厚度誤差不超過(guò)5 cm。振動(dòng)滾壓采取前后錯(cuò)開(kāi)距離的方式來(lái)碾壓鋪路帶。試驗(yàn)土料場(chǎng)地劃分為9塊8.00 m×15.00 m大小的鋪土帶，初步確定采用3種施工碾壓遍數(shù)、3種含水量的土料、3種鋪土厚度分別進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

先選定振動(dòng)壓路機(jī)，在碾壓次數(shù)和攤鋪厚度相同的情況下，滾壓含水量不同的土料。 測(cè)試人員使用環(huán)刀法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以獲得土壤材料的最佳含水量。然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其他參數(shù)的最優(yōu)值，依據(jù)多次實(shí)驗(yàn)得出的各參數(shù)最佳值繪制各參數(shù)關(guān)系曲線，綜合分析并進(jìn)行比較，最后得出在填筑中使用的碾壓技術(shù)參數(shù)。

2.2 填筑料制備

嚴(yán)格控制上壩粘土料的含水量，當(dāng)料場(chǎng)土料的天然含水量過(guò)高或偏低時(shí)，對(duì)料場(chǎng)土料進(jìn)行翻曬或?yàn)⑺?，施工工藝中采用料?chǎng)和填筑面雙控制，考慮了裝、運(yùn)、攤鋪過(guò)程的含水量消散量（含水率降低大約2%），在料場(chǎng)裝車前調(diào)整土料的含水量，確保上壩攤鋪碾壓后達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以保證碾壓效果及碾壓質(zhì)量。

利用自卸車將壩體填筑材料運(yùn)送到壩上作業(yè)面，在運(yùn)輸時(shí)，注意做好壩料開(kāi)挖、裝運(yùn)、卸料工作之間的銜接。充分運(yùn)用機(jī)械化混合作業(yè)，砂石料、土方材料、濾料、墊層材料、粘土料等材料的運(yùn)送車輛要固定。參考大壩填筑不同時(shí)段施工強(qiáng)度，以保障運(yùn)力充足，確保大壩填筑施工進(jìn)度。

2.3 壩體填筑

2.3.1 壩段填筑分區(qū)分段

根據(jù)項(xiàng)目壩體基礎(chǔ)處理和粘土心墻填筑施工情況，工程按80.00 m 分區(qū)，0+000～0+735.63 共9個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)以粘土防滲墻為界線分上、下游兩部分。填筑時(shí)，在每個(gè)施工段的上下游設(shè)臨時(shí)施工道路，道路修筑在設(shè)計(jì)粘土心墻兩側(cè)，采用臺(tái)階法道路，并隨壩體填筑加高而逐漸延伸，待壩體填筑完成后，臨時(shí)隨著分層情況對(duì)上、下游進(jìn)行改道，不充許在距壩軸線同一距離處集中過(guò)車，避免造成局部因壓實(shí)度過(guò)大而沉降不均勻。壩面填筑流水化施工作業(yè)，主要工序有鋪料、灑水、碾壓、質(zhì)檢，流水作業(yè)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 壩面流水作業(yè)示意圖

2.3.2 壩體填筑施工工序流程

1）施工放線

填筑前，對(duì)壩基進(jìn)行一次全面的清理，清除壩基上的所有表土、松散料、有機(jī)質(zhì)；壩基積水通過(guò)水泵抽排引出壩基以外；填筑施工前維持壩基干凈。按照設(shè)計(jì)圖紙，在填筑地基面上用全站儀逐層劃出各區(qū)域的分界位置，并要撒白石灰或岸坡涂砂漿做顯著的標(biāo)記。為確保各層邊緣位置的壓實(shí)度，預(yù)留接頭位置的碾壓收邊量，整個(gè)鋪料層沿填筑面法線方向兩側(cè)按大于20 cm 控制。

2）鋪料平倉(cāng)

采用自卸車將填筑料運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，在充填面前方距端點(diǎn)2.0～3.0 m 位置開(kāi)始卸料，一般采取進(jìn)占法。由推土機(jī)推動(dòng)、攤鋪物料，保證倉(cāng)面較為平整，表面高差按小于10 cm 控制，每層厚度低于規(guī)范要求，厚度嚴(yán)格用尺子量測(cè)，尺子放置在卸料端部前2.0～4.0 m 處。參照現(xiàn)場(chǎng)施工條件和碾壓機(jī)具設(shè)備功率，砂礫料每層厚度控制在0.6～0.8 m，橫向?qū)挾认蛲獬?.6～0.8 m 鋪填。砂礫料與基礎(chǔ)高塑粘土料的兩側(cè)反濾料搭接位置，應(yīng)明確相鄰層間的物料邊界，接縫處應(yīng)接好，防止層間過(guò)度錯(cuò)位或混合，斜面上的水平接縫設(shè)置為1∶2鋸齒斜面。

3）鋪填

每個(gè)工作面設(shè)一名現(xiàn)場(chǎng)指揮員，具體負(fù)責(zé)指揮給料，確保給料質(zhì)量，控制鋪填厚度，及時(shí)保護(hù)和移動(dòng)尺子。同時(shí)，鋪填工作面上用合適的推土機(jī)將工作面找平，避免給料、撒料進(jìn)度滯后，保證填料之間的接縫連接順暢，非接縫處控制坡度。塊體之間的虛坡利用階梯式坡度連接方式，在粘土材料鋪填完畢后、反濾料施工之前，對(duì)接坡位置未壓實(shí)的粘土材料進(jìn)行人工清理和挖掘。

4）灑水或翻曬

將供水主管、支管、輔助軟管和灑水噴頭從供水點(diǎn)鋪設(shè)到大壩工作面處進(jìn)行灑水，也要借助灑水車移動(dòng)灑水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件適當(dāng)灑水。碾壓前應(yīng)灑水一次，然后一邊加水一邊壓實(shí)，加水時(shí)保證均勻、連續(xù)和不間斷。另外，雨后重新開(kāi)始?jí)蚊嫣钪┕で?，要檢測(cè)粘土材料的含水率，含水率若超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，應(yīng)該翻曬填筑粘土材料，調(diào)整粘土料含水率達(dá)到規(guī)范允許范圍。嚴(yán)禁出現(xiàn)彈簧土，保證粘土心墻填筑質(zhì)量。

5）碾壓

壩面采用凹凸振動(dòng)碾壓，截深墻兩邊、左右兩端及岸坡接縫等部分拐角處采用手扶式振動(dòng)壓路機(jī)碾壓壓實(shí)。禁止無(wú)振碾制、欠碾和漏碾壓。在每個(gè)單元的最終碾壓位置，使用進(jìn)退錯(cuò)距法再碾壓6 次。工作面之間的接縫重疊碾壓，重疊寬度控制在1.0～1.5 m。振動(dòng)壓路機(jī)的運(yùn)行方向和鋪填材料的方向與壩軸線保持平行。壩面采用進(jìn)退錯(cuò)距方式碾壓，向前和后退方向延伸至各單元，確保施工連續(xù)。每次錯(cuò)距離0.3 m，振動(dòng)壓實(shí)6～8 次，運(yùn)行速率取1 檔，保持在1.5～2.0 km/h。要定期校準(zhǔn)振動(dòng)碾的工作質(zhì)量、頻率和振幅，以保證設(shè)備優(yōu)良的工作性能和運(yùn)行狀態(tài)用于現(xiàn)場(chǎng)施工。

填土施工前應(yīng)按施工圖紙要求，與河床、岸坡巖石或混凝土墊層和噴射混凝土層接觸位置，鋪設(shè)一層純粘土接觸帶。其中基巖或混凝土與粘土接觸的表面位置應(yīng)在鋪填粘土之前立即清基，清基表面位置涂刷一層3～5 mm 厚的黏土漿，便于基礎(chǔ)與壩體間的緊密連接。粘土層碾壓機(jī)具的行駛方向及鋪料方向應(yīng)平行壩軸，左岸0+000～0+080粘土壓實(shí)度大于等于0.99。每一粘土土層均按設(shè)計(jì)和規(guī)范參數(shù)施工，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行上一層鋪填。在續(xù)鋪上一層土料前，必須對(duì)留在壓實(shí)層表面顛簸松動(dòng)的半壓實(shí)土層清理，防止形成粘結(jié)迦的土層。壓實(shí)土嚴(yán)禁出現(xiàn)壓虛土層、彈簧土、干松土、表面光滑、剪切破壞等情況。粘土心墻鋪裝面要盡可能平整，避免出現(xiàn)接縫過(guò)多。

混凝土蓋板與粘土填筑接觸的部位，按施工圖紙規(guī)定的范圍和要求鋪設(shè)高塑性粘土。在墻的上下游側(cè)及頂部填土前，按招標(biāo)文件的要求對(duì)蓋板混凝土進(jìn)行處理。粘土心墻兩側(cè)填料應(yīng)均勻上升?？拷鼉砂栋镀录芭c粘土填筑連接位置要加強(qiáng)接縫的鋪填質(zhì)量管理，強(qiáng)化反復(fù)碾壓，避免接頭部位出現(xiàn)架空等質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致壩體出現(xiàn)滲透破壞隱患。為控制鋪填土料的含水率，當(dāng)日降雨量超過(guò)5 mm 時(shí)應(yīng)停止鋪填作業(yè)，風(fēng)大或日照強(qiáng)時(shí)，在壩面噴水，保持適宜的含水量。粘土心墻填土面宜稍向上游保持一定的傾斜度，便于排出積水。

3 大壩心墻填筑質(zhì)量控制措施

在壩體填筑施工中，建立施工質(zhì)量保證體系和各級(jí)責(zé)任制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行施工質(zhì)量“初檢、復(fù)檢、終檢”三檢制度。填筑施工前，應(yīng)認(rèn)真編制大壩心墻填筑施工組織設(shè)計(jì)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)不斷調(diào)整碾壓技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化填筑碾壓技術(shù)參數(shù)，確定較為合適的含水率、攤鋪厚度和碾壓次數(shù)，盡可能達(dá)到最佳，并進(jìn)行相關(guān)單位和負(fù)責(zé)人的審核批準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)，按照規(guī)范要求進(jìn)行分組抽樣檢測(cè)，鋪填材料的質(zhì)量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)決不允許不合格材料上壩，下層施工不符合設(shè)計(jì)和規(guī)范質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的，不應(yīng)進(jìn)行上層的鋪填施工。在鋪填過(guò)程中，注意檢查各位置的壩體材料的質(zhì)量、填土厚度和碾壓參數(shù)、碾壓機(jī)的規(guī)格、填筑件的重量等，每季度檢查一次。檢查碾壓現(xiàn)場(chǎng)條件，確定粘土料含水量、軋制重量等是否合適；檢查每層之間是否存在光滑表面、剪切破壞、彈簧土、漏壓或欠壓層、裂縫等；檢查與壩基、巖石邊坡、毗鄰建筑物等結(jié)合部位和縱橫縫的處理。結(jié)合位置屬于填筑作業(yè)中最薄弱的一環(huán)，也是填筑施工質(zhì)量管控的重點(diǎn)。粘土與岸坡結(jié)合部位施工，填筑時(shí)必須檢查結(jié)合面，并進(jìn)行壓實(shí)；反濾料與岸坡的接縫位置，不允許粗、細(xì)料集中在一起，避免內(nèi)部架空，保證密實(shí)。各種填料之間的接縫處不允許混有不同種類的材料，各部位土料和濾料的厚度均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各種填料之間的接縫應(yīng)通過(guò)騎縫壓實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

上文結(jié)合青山水庫(kù)工程特點(diǎn)，對(duì)粘土心墻壩填筑過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出相應(yīng)的施工方法。粘土心墻大壩關(guān)鍵接觸部位的重點(diǎn)碾壓是保證壩體施工質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)填筑施工中的各種注意事項(xiàng)必須做好各項(xiàng)針對(duì)性的防范措施，以保證青山水庫(kù)粘土心墻大壩修建過(guò)程中的質(zhì)量和速度。