普宜水庫大壩斜墻黏土填筑料含水率控制方法探討

陸定偉 劉春艷

摘 要：針對(duì)普宜水庫黏工程所在地年平均降水日數(shù)多，土料場(chǎng)黏土料含水率過高引起施工難度大的問題，對(duì)黏土料采取松動(dòng)土層翻曬、深溝排水等措施處理后，含水率依然偏高。對(duì)此，結(jié)合工程項(xiàng)目所在地的情況，采用摻砂的方式降低黏土料的含水率，有效解決了填筑過程中出現(xiàn)的“彈簧土”問題，對(duì)工程的按時(shí)完工起到了極大的作用。

關(guān)鍵詞：土石壩;黏土斜墻;含水率;碾壓;普宜水庫

中圖分類號(hào)：TU442文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）10-0054-03

Discussion on Water Content Control Method of Clay Filling Material for Inclined Wall of Puyi Reservoir Dam

LU Dingwei 1 LIU Chunyan2

（1.Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550003;2.Guizhou University of Engineering Science，Bijie Guizhou 551700）

Abstract： In view of the problem that the average annual precipitation days of Puyi reservoir clay project are many and the water content of clay material is too high in the earth material yard， the water content of clay material is still high after taking measures such as turning over the loose soil layer and deep ditch drainage. In this regard， combined with the situation of the project location， the method of sand mixing is adopted to reduce the moisture content of clay materials， which effectively solves the problem of "spring soil" in the filling process， and plays a great role in the timely completion of the project.

Keywords： earth rock dam;clay inclined wall;water content;rolling;Puyi reservoir

七星關(guān)區(qū)普宜水庫位于七星關(guān)區(qū)普宜鎮(zhèn)箐腳村安家寨組境內(nèi)箐腳小河溝中部，壩址距普宜鄉(xiāng)政府1.5 km，距大方縣城區(qū)61 km，距七星關(guān)區(qū)城區(qū)81 km，距省會(huì)貴陽市241 km，交通條件便利。本工程壩址以上集水面積0.55 km2，水庫擋水建筑物為土石壩，最大壩高22.30 m，壩頂高程1 287.50 m，正常蓄水位1 286.00 m。工程等別為Ⅴ等，規(guī)模為?。?）型，普宜水庫的主要任務(wù)是解決普宜鎮(zhèn)規(guī)劃鎮(zhèn)區(qū)17 000人、1 700頭大小牲畜的用水需水，年供水量13.81萬m3。

1 大壩設(shè)計(jì)概述

工程擋水大壩為土石壩，最大壩高22.30 m，壩頂寬5.0 m，壩軸線長83.00 m，壩頂高程1 287.50 m，防浪墻頂高程1 288.50 m，河床建基面高程1 265.20 m，上游壩坡1∶2.25，下游壩坡為1∶2.0。筑壩材料為料場(chǎng)及建筑物地基開挖的黏性土、無黏性土、殘坡積土、砂礫及風(fēng)化料、不含腐殖土及有機(jī)土。壩體上游面采用復(fù)合土工膜+壩基帷幕灌漿防滲+黏土斜墻防滲，按照填筑材料及功能從上游到下游將壩體分為上游保護(hù)層、土工膜上墊層、防滲復(fù)合土工膜、下墊層、黏土斜墻、風(fēng)化料填筑體、下游護(hù)坡及排水棱體[1]。

2 大壩黏土料

結(jié)合工程所在地情況，本工程黏土料場(chǎng)選擇在大壩東南側(cè)的槽頭，直線距離約1.0 km，平均運(yùn)距為3.0 km。該地段土料為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群（∈2-31s）白云巖地層風(fēng)化紅黏土，厚1～4 m。料場(chǎng)取樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

黏土料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)[2]松鋪厚度為47.0 cm，靜碾2遍、動(dòng)碾4遍時(shí)，干密度為1.47 g/cm3，壓實(shí)度為96.5%，滲透系數(shù)為8.25×10-6 cm/s。試驗(yàn)最大干密度為靜碾2遍、動(dòng)碾6遍時(shí)的干密度，為1.50 g/cm3，壓實(shí)度為98.4%，滲透系數(shù)為6.17×10-6 cm/s，壓實(shí)層厚為34.5 cm。各級(jí)碾壓遍數(shù)的干密度、壓實(shí)度、對(duì)應(yīng)的沉降量詳見表2。

經(jīng)計(jì)算，大壩黏土斜墻黏土設(shè)計(jì)干密度≥1.45 g/cm3，壓實(shí)度≥96%，滲透系數(shù)≤1×10-5 cm/s，通過碾壓試驗(yàn)，施工時(shí)采用靜碾2遍+動(dòng)碾4遍試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為施工參數(shù)。

3 黏土斜墻施工

項(xiàng)目區(qū)多年平均氣溫15.5 ℃，平均氣溫年較差8.1 ℃。生長期年平均235 d。無霜期年平均255 d，最長達(dá)302 d，最短為207 d。年平均日照時(shí)數(shù)1 254 h。年平均降水量892 mm，年平均降水日數(shù)為208 d。

施工中受氣候條件影響，黏土斜墻填筑過程中因黏土含水量超過最佳含水量較多，對(duì)大壩黏土料采取料場(chǎng)排水、翻曬等措施后，碾壓過程中仍出現(xiàn)“彈簧土”的現(xiàn)象，導(dǎo)致施工難度增大，進(jìn)度緩慢。經(jīng)參建各方商議決定，結(jié)合普宜水庫所在地的實(shí)際情況，對(duì)黏土料采取摻砂以降低含水率的處理辦法，以解決施工難度大及施工進(jìn)度滯后的問題。結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)采取不同的摻砂比例進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，對(duì)比后采用土砂比為3∶1的方案[3-6]，所摻砂粒徑小于2 mm。碾壓試驗(yàn)的檢測(cè)方法為烘干法、比重瓶法、聯(lián)合測(cè)定法、輕型擊實(shí);檢測(cè)設(shè)備及型號(hào)為101-4型烘箱（B-7）、JA5003型天平（B-8）、LP-100D型液塑性聯(lián)合測(cè)定儀（B-5）、DZY-Ⅲ輕型實(shí)儀（B-6）。摻砂后黏土料室內(nèi)輕型擊實(shí)試驗(yàn)成果如表3所示。

采用摻砂方案后，大壩黏土斜墻施工“彈簧土”的問題得以解決。現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果見表4。

從表4可知，摻砂后在壓實(shí)度≥96%的情況下，黏土料含水率降低，干密度增大，滲透系數(shù)略有增大，均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

普宜水庫是一座以供水為主的?。?）型水庫，規(guī)模小，大壩為土石壩，采用的土工膜+黏土斜墻防滲方式，受到項(xiàng)目區(qū)氣候條件的影響，大壩黏土填筑進(jìn)度緩慢，嚴(yán)重制約了施工工期。結(jié)合工程項(xiàng)目所在地的情況，采用摻砂的方式降低黏土料的含水率，有效解決了填筑過程中出現(xiàn)的“彈簧土”問題，對(duì)工程的按時(shí)完工起到了極大的作用。同時(shí)，也為同類型黏土斜墻土石壩施工提供了參考。

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