某黏土斜心墻大壩填筑施工管理技術(shù)措施分析

韓 記

（阜陽市潁泉水利建筑有限公司，安徽 阜陽 236000）

1 工程概況

某水利工程壩址控制流域面積206.8 km2，總庫容為4.20 億m3，以防洪、工業(yè)用水以及農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧區(qū)域生態(tài)環(huán)境、市政供水。大壩為黏土斜心墻堆石壩，主要為堆石料、過渡料、反濾料、黏土斜心墻等填筑構(gòu)成。大壩剖面，如圖1所示。

圖1 大壩剖面

2 大壩填筑的施工原則

大壩填筑是目前大壩建設(shè)項(xiàng)目中常用的一種建筑方式。在進(jìn)行填筑前，首先要對大壩根基進(jìn)行徹底清理，以滿足填筑的施工要求。在施工過程中，通常采取由淺至深的方式，從工程水底的低洼處著手；由于水利大壩工程跨度較大且填土量大、密度高，常常分段施工。工程中一次性填筑施工采用分層填筑、壓實(shí)工藝為宜，能夠在最大程度上解決壩體填筑的密實(shí)度問題。壩體填筑的施工原則可以概述為先挖后填、先壓后降、先下后上，施工流程如圖2所示。

圖2 大壩填筑施工流程

3 大壩填筑施工技術(shù)分析

3.1 壩體土料填筑

（1）土料鋪填。土料鋪填之前，需要進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，根據(jù)施工區(qū)域的不同確定振動頻率、土料鋪設(shè)厚度以及需要碾壓的次數(shù)，作為實(shí)際施工數(shù)據(jù)使用。施工時，可將帶線樁安放在填鋪區(qū)域邊緣，結(jié)合水準(zhǔn)儀測量控制鋪土層厚度。

（2）土料晾曬及灑水。開挖前，需進(jìn)行土壤含水量測驗(yàn)，若上壩填鋪土料含水量高于標(biāo)準(zhǔn)的2%則不能用于施工，可使用推土機(jī)后掛耙犁翻土晾曬，將含水量降低至要求范圍內(nèi)。若土壤含水量測驗(yàn)結(jié)果顯示填鋪土料含水量低于標(biāo)準(zhǔn)的2%，則需要進(jìn)行灑水處理，將土料的含水量保持在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。

（3）刨毛處理。土料壓實(shí)后，若表面出現(xiàn)光面，將會影響填筑區(qū)域上下土面的結(jié)合，需對其進(jìn)行刨毛處理。使用推土機(jī)后掛耙犁對填筑表層進(jìn)行刨毛處理，將刨毛的深度控制在1～2 cm，刨毛實(shí)施路線應(yīng)平行于壩體軸線。

3.2 心墻土料填筑

在實(shí)際施工中，心墻土料的填筑通常使用進(jìn)占法，土料進(jìn)料、卸料以及鋪料保持同步，土料裝卸車輛在鋪設(shè)的松土層上行進(jìn)也會實(shí)現(xiàn)一定的碾壓效果。運(yùn)用進(jìn)占法進(jìn)行填筑可以極大節(jié)約施工周期，有效避免因突發(fā)陣雨、暴雨而造成的土料流失、位移等損失，并有效降低降雨對填筑層影響。在使用進(jìn)占法填筑時，土料運(yùn)輸裝卸車輛需要避開已經(jīng)通過使用驗(yàn)收的填筑區(qū)域，防止反復(fù)碾壓對已經(jīng)合格區(qū)域造成破壞。

3.3 壩體土料碾壓

（1）擠壓邊墻。擠壓邊墻施工工藝主要是碾壓整平下墊層材料，并進(jìn)行定位畫線，然后通過擠壓設(shè)備制作出高為50 cm 且具有低強(qiáng)度、低彈性模量的半透水混凝土墻，待其達(dá)到一定強(qiáng)度后在下游側(cè)鋪填墊層料并做碾平處理，施工完畢并驗(yàn)收合格后可循環(huán)施工完成上游壩面工程。擠壓墻面施工能夠提升大壩抗水土流失特性，對水利工程建設(shè)具有重要意義。

（2）壩體碾壓。使用自重為15 t 的運(yùn)輸車輛將石料運(yùn)輸?shù)酱髩翁钪┕^(qū)域，然后利用推土機(jī)推平，材料鋪設(shè)厚度為100 cm，之后使用振動碾進(jìn)行碾壓處理。完成以上工序后對鋪設(shè)面進(jìn)行灑水處理，灑水量為所采用的石料重量的15%～20%，灑水后再次使用振動碾進(jìn)行碾壓處理。在碾壓過程中，碾壓路線應(yīng)平行于壩體軸線，按照規(guī)定碾壓次數(shù)施工；碾壓施工以少振多碾為主，進(jìn)行分區(qū)處理，并使用進(jìn)退錯距法進(jìn)行多次碾壓。

4 大壩填筑施工管理措施分析

本項(xiàng)目大壩填筑施工，考慮平起填筑以及各個施工區(qū)域施工進(jìn)度的一致性，再結(jié)合四層心墻土料、反濾料以及石料堆砌厚度的聯(lián)系性，決定采用雙層心墻土料及反濾過渡料，并使用跨縫碾壓進(jìn)行填筑施工。

4.1 堆石料填筑施工管理控制要點(diǎn)

堆石料施工主要工序?yàn)樘钪牧系匿佋O(shè)、壓實(shí)以及取樣。在石料開采區(qū)域取得石料，對其中直徑較大的堆石料進(jìn)行二次處理，以符合施工標(biāo)準(zhǔn)；將開采的堆石料運(yùn)輸至壩上；將堆石料卸至施工區(qū)域鋪筑并碾壓，完成后取樣。需要注意，鋪筑層厚度不能超過標(biāo)準(zhǔn)的9%，堆石料施工參數(shù)要求詳見表1。

表1 堆石料施工參數(shù)

鋪筑堆石料使用20 t振動碾按照進(jìn)退錯距法碾壓，碾壓路線平行于壩體軸線。在相鄰的交叉區(qū)域碾壓時需要保持垂直方向，進(jìn)行搭接式碾壓，搭接寬度1.1～1.6 m。卸載石料或推平材料時，大壩的岸坡及壩殼接觸區(qū)域易出現(xiàn)無法壓實(shí)或者大直徑石料集中而發(fā)生架空的問題，此時可使用挖掘機(jī)進(jìn)行處理；若堆石料不易壓實(shí)可適當(dāng)?shù)販p小鋪設(shè)層厚，并使用小型的碾壓設(shè)備進(jìn)行處理。此外，施工過程中可以先將過渡材料填筑到施工結(jié)合區(qū)域，寬度1.5 cm，然后進(jìn)行堆石料的填筑處理。

堆石料分段分區(qū)填筑時往往相鄰區(qū)域會產(chǎn)生一定縫隙，在實(shí)際施工時可在每層設(shè)置一處寬度為1.1～1.6 m 區(qū)域，便于后期堆石料填筑與前期堆石料有效結(jié)合，當(dāng)堆石料的填筑高度一致后，使用振動碾在接縫處進(jìn)行壓實(shí)處理。

雨季堆石料填筑施工時不需要進(jìn)行灑水處理，為了確保施工質(zhì)量，可依據(jù)實(shí)際增加碾壓次數(shù)、振動碾的激振力以及較小層厚。冬季施工時，若施工區(qū)域有雪覆蓋，需要將填筑層表面的凍土層以及積雪清除，以保障正常施工。

4.2 過渡料、反濾料填筑施工管理控制要點(diǎn)

過渡料、反濾料填筑施工采用分層分段方式鋪料，完成土料鋪設(shè)后方可進(jìn)行反濾料施工。為了保證施工質(zhì)量，反濾料施工完畢后禁止車輛通行；若發(fā)現(xiàn)反濾料中摻雜土料需要立即進(jìn)行清理；界面過渡料、反濾料鋪筑前應(yīng)先進(jìn)行清理，并且確保施工區(qū)域?qū)挾确鲜┕ひ?，本工程中填土與反濾料相鄰區(qū)域的寬度大于土層厚的1.4 倍，過渡料、反濾料施工參數(shù)詳見表2。

表2 過渡料、反濾料施工參數(shù)

雨季施工時，應(yīng)注意防止車輛將泥沙帶入填料中；禁止車輛進(jìn)入施工完成區(qū)域；反濾料鋪筑時需將材料水分控制在3.5%以下，施工時禁止加入水分。雨后施工時，需要處理好含水量超標(biāo)問題。冬季施工時，若施工區(qū)域有雪覆蓋，則需要將填筑層表面的凍土層以及積雪清除，以保障正常施工；適量增加碾壓次數(shù)、振動碾激振力。

4.3 黏土斜心墻填筑施工管理控制要點(diǎn)

工程中采用74 kW 推土機(jī)清理覆蓋層，然后利用20 t 自卸運(yùn)輸車輛將土料運(yùn)輸至壩上卸料，并使用12～18 t碾壓設(shè)備碾壓，碾壓完畢后使用蛙式夯實(shí)機(jī)補(bǔ)夯。施工采用平層填筑，由于黏土料場材料的含水率為21%～25%，因此最佳含水率設(shè)置為21%；通過碾壓試驗(yàn)以及料場含水率測試，確定土層鋪設(shè)厚度為 35 cm、碾壓次數(shù)為6、8、10 以及 12 遍，含水率控制在21%±2%，干密度為1.61～1.63 g/cm3；壓實(shí)度為0.98～0.99。在巖石面或者混凝土區(qū)域進(jìn)行填土施工時應(yīng)先灑水處理，并在涂刷泥漿的同時進(jìn)行鋪筑、夯實(shí)處理；泥漿涂刷厚度為3～5 mm，比重為1∶26～1∶3.0。裂隙巖面區(qū)域填筑施工時，同樣需要先灑水處理，然后在涂刷泥漿的同時進(jìn)行鋪土以及壓實(shí)處理。需要注意的是，碾壓施工需要在泥漿初凝之前完成，泥漿涂刷厚度為6～11 mm。另外，巖石岸坡以及防滲體寬度為1.6～2.0 m 的邊角區(qū)域碾壓施工需要使用小型設(shè)備，并且保持搭接寬度在1 m內(nèi)。

為了避免與粗料相摻雜，大壩摻合土、礫質(zhì)土相結(jié)合的區(qū)域在填筑時應(yīng)采用高塑性黏土，且寬度保持在1～2 m。在混凝土墊層以及基巖首層土料碾壓施工中，需要進(jìn)行排氣處理；若發(fā)生爬坡脫空時，應(yīng)全部清除，再次進(jìn)行施工；施工過程中，表層的水分會迅速蒸發(fā)，若施工區(qū)域環(huán)境較為干燥，則需要先進(jìn)行表層灑水處理，然后再進(jìn)行鋪筑施工。

雨季施工中，若降水量超過15 mm/d，應(yīng)及時停止填筑，并使用塑料布遮蓋，待到雨停后再施工；降雨停止后并確定可以再次施工時，應(yīng)首先利用推土機(jī)進(jìn)行刨毛、清面處理；若一些區(qū)域無法使用機(jī)械碾壓則需要使用打夯設(shè)備進(jìn)行夯實(shí)。

5 結(jié)論

大壩填筑施工對于水利工程建設(shè)具有重要的作用，在實(shí)際施工中應(yīng)結(jié)合實(shí)際采取合理的管理方式以及嚴(yán)格的施工技術(shù)，制定科學(xué)合理的施工方案，遵照壩體填筑施工原則，針對施工現(xiàn)場常見的質(zhì)量管理重點(diǎn)難點(diǎn)問題，從土料鋪填、壩體碾壓、施工現(xiàn)場管理等方面綜合施策，確保填筑施工滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范質(zhì)量要求。