提高壩體土方填筑合格率的有效途徑

顧耀民 王存福 田建林

(1.寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750002；2.寧夏水利水電工程局，寧夏 銀川 750021)

提高壩體土方填筑合格率的有效途徑

顧耀民1王存福2田建林1

(1.寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750002；2.寧夏水利水電工程局，寧夏 銀川 750021)

寧夏固原地區(qū)(寧夏中南部)城鄉(xiāng)飲水安全水源工程中莊水庫由于料源多，料場開挖跨度大，土料含水率過高、過低分布不均，造成一次性碾壓合格率較低，給工程質(zhì)量控制帶來一定難度，并嚴(yán)重影響工程進(jìn)度。為了解決這個(gè)問題，項(xiàng)目法人寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司組織承包人寧夏回族自治區(qū)水利水電工程局，通過采用壩面鏵犁翻曬降低土料含水率及壩面翻倒補(bǔ)水摻和調(diào)整土料含水率的方式，有效解決了中莊水庫土方填筑含水率過高、過低的難題，為今后類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

壩體填筑；合格率；有效途徑

1 工程概況

中莊水庫位于固原市原州區(qū)開城鎮(zhèn)，是寧夏固原地區(qū)(寧夏中南部)城鄉(xiāng)飲水安全水源工程的主調(diào)節(jié)水庫，用于解決寧夏中南部110萬人口安全飲水問題。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂軸線長960m，最大壩高58.1m，壩頂寬10m，屬于中壩，土方填筑工程量約為580萬m3。

2 工程施工面臨的問題

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

在中莊水庫壩體土方填筑施工過程中，土方填筑一次性合格率僅有72.7%，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及工程質(zhì)量。為保證工期及工程質(zhì)量，通過碾壓試驗(yàn)對造成土方填筑一次性合格率較低的原因進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 問題原因統(tǒng)計(jì)

根據(jù)排列圖應(yīng)用程序，對表1進(jìn)行加工整理，整理結(jié)果見表2。

表2 問題原因整理結(jié)果

根據(jù)表2繪制排列圖，見圖1。

圖1 影響因素排列圖

從圖1可以看出，影響土方填筑一次性合格率的主要原因是“壩體土方填筑的土料天然含水率偏差過大”。

2.2 問題提出

問題提出途徑見圖2。

圖2 問題提出途徑

3 設(shè)定目標(biāo)

由于中莊水庫壩體土方填筑的土料天然含水率偏差較大，解決此問題設(shè)定的目標(biāo)見圖3。

圖3 措施目標(biāo)

4 原因分析

繪制魚刺圖。從“人、機(jī)、物、法、環(huán)、測”六個(gè)方面分析壩體土方填筑一次性檢測合格率較低原因(見圖4)。

5 要因確認(rèn)

對每條末端因素進(jìn)行分析確認(rèn)，具體見表3。

圖4 原因分析魚刺圖

表3 壩體土方填筑一次性合格率交底要因確認(rèn)

6 制定對策

經(jīng)研究分析中莊水庫均質(zhì)土壩施工特點(diǎn)，并根據(jù)以往類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，針對土料含水率過高、過低提出的應(yīng)對措施見表4。

表4 應(yīng)對措施

7 對策實(shí)施

7.1 壩面鏵犁翻曬降低土料含水率

當(dāng)土料天然含水率高于最優(yōu)含水率3%時(shí)，進(jìn)行壩面鏵犁翻曬降低土料含水率。

具體做法：充分利用壩體填筑作業(yè)面形成分區(qū)流水作業(yè)，分區(qū)為翻曬區(qū)、填筑區(qū)、碾壓區(qū)、檢測區(qū)，在壩面進(jìn)行鏵犁翻曬。利用當(dāng)?shù)貧夂驐l件，為加快土料含水率降低速度，首先對高含水率鋪料區(qū)采用20t振動(dòng)碾碾壓一遍，利用土料黏粒含量較高的特點(diǎn)使其黏結(jié)，鏵犁翻曬后提高了土料與空氣接觸面積，從而提高了含水率降低效率。

工藝流程見圖5。

圖5 降低土料含水率工藝流程

翻曬遍數(shù)根據(jù)土料天然含水率與最優(yōu)含水率差值、當(dāng)時(shí)天氣情況確定，在鏵犁翻曬過程中隨時(shí)對土料含水率進(jìn)行檢測，當(dāng)土料含水率接近最優(yōu)含水率(在最優(yōu)含水率-2%～+3%之間)時(shí)進(jìn)行整平、碾壓、檢測(見圖6、圖7)。

圖6 高含水率土料鏵犁翻曬(一)

圖7 高含水率土料鏵犁翻曬(二)

7.2 壩面翻倒補(bǔ)水摻和

針對低含水率土料，采用壩面水車灑水(見圖8)，拖拉機(jī)牽引鏵犁摻和2～3遍，待土料含水率均勻后采用推土機(jī)整平、碾壓、檢測，工藝流程見圖9。

圖8 壩面水車灑水

圖9 壩面翻倒補(bǔ)水摻和工藝流程

理論補(bǔ)水量計(jì)算公式為

式中V補(bǔ)水——理論補(bǔ)水量；

S——擬補(bǔ)水土料面積，現(xiàn)場測量；

H——擬補(bǔ)水土料深度，現(xiàn)場測量；

ρ——土料密度，取1.38g/cm3；

Wop——土料最優(yōu)含水率，現(xiàn)場測試；

W——土料天然含水率，現(xiàn)場測試。

計(jì)算出理論補(bǔ)水量后，應(yīng)考慮土料壩面翻倒補(bǔ)水

摻和地表蒸發(fā)、翻倒蒸發(fā)、土等因素，計(jì)算用水損耗量，計(jì)算公式為

式中α——損耗系數(shù)，取2%～7%，結(jié)合施工情況，取3%。

8 效果驗(yàn)證

在中莊水庫大壩土方填筑施工過程中，通過鏵犁翻曬及壩面翻倒補(bǔ)水摻和調(diào)整土料含水率的方式，提高了土方填筑壓實(shí)度一次性檢測合格率(見圖10)，同時(shí)提高了施工效率，在保證工期的情況下，工程質(zhì)量得到了有效的控制，節(jié)約了工程投資。

圖10 土方填筑含水率調(diào)整前后一次性檢測合格率統(tǒng)計(jì)柱狀圖

9 結(jié) 語

均質(zhì)土壩由于造價(jià)低、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，在西北地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。采用壩面鏵犁翻曬降低土料含水率及壩面翻倒補(bǔ)水摻和調(diào)整土料含水率的方式，有效解決了中莊水庫土方填筑含水率過高、過低難題，為今后類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

Effective Way to Improve the Qualification Rate of Dam Earthwork Filling

GU Yaomin1, WANG Cunfu2, TIAN Jianlin1

(1.NingxiaWaterInvestmentGroupCo.,Ltd.,Yinchuan750002,China；2.NingxiaWaterResourcesandHydropowerEngineeringBureau,Yinchuan750021,China)

Ningxia Guyuan area (central and southern Ningxia) Zhongzhuang reservoir, the urban and rural drinking water safety water soure project in Guyuan area in Ningxia (central and southern parts of Ningxia), due to more material source, the large material field excavation span, soil moisture content is uneven distribution, resulting in a one-time roller compaction pass rate is low, bring some difficulty to the project quality control, and seriously affect the progress of the project. In order to solve this problem, the project legal person Ningxia Water Investment Group Co., Ltd., organized the contractor, Ningxia Water Resources and Hydropower Engineering Bureau, through the use of dam plow ted to reduce soil moisture content and the dam surface tipping water mixed with the adjustment of soil moisture content of the way, effectively solve the problems of Zhongzhuang reservoir earthwork filling water content too high or too low, accumulated experience for the similar projects in the future.

dam body filling; qualification rate; effective way

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.05.011

TV541

B

1673-8241(2017)05- 0023- 05