松塔水電站大壩土方填筑施工質量控制

焦陽太

1 概述

松塔水電站大壩為均質土壩，最大壩高 62.6m，最大壩底寬度 363.1m，壩頂長度 523.2m，壩頂寬度 10m。大壩上、下游壩坡均設兩層馬道，上游壩坡為 1∶2.75，1∶3.0，1∶3.5，下游壩坡為1∶2.75，1∶3.0，1∶3.25。

大壩填筑總量約 320萬 m3，其中土方填筑總量約 311.5萬 m3。土料場選用大壩上游庫區左岸的袁家山土料場。壩體土方設計碾壓控制指標為:干密度不小于 1.69 g/cm3，施工含水率控制在14.5%～18.5%，壓實度不小于 97%;截水槽土方設計碾壓控制指標為:干密度不小于 1.76 g/cm3，施工含水率控制在 13%～17%，壓實度不小于 97%。

2 大壩填筑質量控制措施

2.1 土料質量控制

對土料質量進行控制是保證填筑質量的關鍵，是填筑質量控制的源頭。

2.1.1 土料場復查

大壩填筑前先對土料場進行復查，主要內容包括:土料性質、含水量。

在土料場的不同區域取原狀土樣若干組進行土質綜合分析和擊實試驗，土料性質試驗結果:土料粘粒含量 18.6%～28.3%，塑性指數 10～14.5，易溶鹽含量 0.08%～0.09%，酸堿度(pH值)8.58～8.70，有機質含量 0.13%～0.2%，最大干密度 1.67 g/cm3～1.78g/cm3，最優含水量 15.9%～19.2%。氧化物含量，其 SiO2/R2O3＞2。

在土料場的不同區域用洛陽鏟挖取不同深度的土樣，每米測取一個含水率值，測取的天然含水率為 11.9%～15.4%，平均14.3%，較設計提供的天然含水率偏高，但比最優含水率低。

土料場復查結果為:袁家山土料場各項質量指標滿足SL 251-2000水利水電工程天然建筑材料勘察規程和 SL 274-2001碾壓式土石壩設計規范對均質壩土料的要求，儲存量約 800萬m3，滿足大壩填筑需求，其中Ⅲ區土料符合上述規程和規范中對防滲土料的要求，主要用于截水槽和岸坡防滲部位的填筑。

2.1.2 土料場含水量調整及控制

根據土料場含水量檢測情況，土料含水率普遍偏低，為保證大壩填筑質量和填筑強度要求，首先采取料場浸水的方式進行土料含水率的調整，從而制備合格的土料。

土料場復查結束后，對土料場進行覆蓋層清理，將土料場按不同地勢分臺階用推土機推平，并分塊筑畦，畦埂高度30 cm～50 cm，抽取河水灌入畦內，灌水深度 20 cm～40 cm，每 10 d～15 d灌水一次，每個畦塊共灌水 3次，總浸水時間約兩個月，浸水深度約10m～12m。

浸水后對土料場含水量進行復檢，測取含水率為 12.8%～23.5%，平均 15.8%，高出浸水前天然含水率比最優含水率低。

因土場浸水或天然降雨而導致開采區域表層局部土料含水率明顯高于施工控制含水率上限時，便及時將該部分土料挖松原地翻曬或集中挖運至不影響開采的部位集堆翻曬，待土料含水率降低到允許的范圍后再行使用。

2.1.3 上壩土料質量控制

為保證上壩土料質量，每 7 d在土料場取土區域做一次擊實試驗，以測定的干密度值作為近期現場壓實度的控制依據。中間如遇土質明顯發生變化時及時補充擊實試驗，隨時調整壓實控制指標。每天土料上壩前，在土場設專人負責檢測土料含水率，以劃定取土范圍裝土。含水率不合適的土料堅決不予裝車，發現含有腐殖土等不合格的土料在土場內隨即棄掉。土料上壩后，如發現有明顯不合格土料時，及時進行清理。對土料內混入的雜草、樹根等安排專人撿拾。

2.2 現場填筑質量控制

2.2.1 現場碾壓試驗

試驗采用循環法，按最優含水率、最優含水率 -2%、最優含水率 +2%三種土料，鋪土厚度 30 cm，35 cm，40 cm，碾壓遍數6遍，8遍，10遍(其中靜壓 2遍)，進行 9場 27次不同組合試驗，最后按初步選定的施工參數進行了復核試驗，以確定施工參數。

試驗過程中，用測量儀器測量每個試驗組合的鋪料前、后和碾壓后同一測點的高程，計算松鋪系數。采用核子密度儀和環刀共同進行干密度檢測，同時率定核子密度儀。復核試驗后，在結合層處取土樣在試驗室做碾壓后滲透試驗。

試驗結果為:壩體填筑土料含水率在13.5%～17.5%之間，鋪土厚度 35 cm，碾壓遍數 10遍(其中靜壓 2遍、振動碾壓 8遍)為最優施工參數，其土料松鋪系數為 1.14。

在壩體土料施工碾壓參數確定的基礎上，對防滲土料填筑同樣進行碾壓試驗，最后確定鋪土厚度 30 cm，碾壓遍數 10遍(其中靜壓 2遍、振動碾壓 8遍)。

試驗室試驗結果:碾壓后壩體土料滲透系數為 4.6×10-5cm/s，防滲土料滲透系數為 2.4×10-6cm/s，滿足均質壩土料滲透系數小于 1×10-4cm/s和防滲體土料滲透系數小于 1×10-5cm/s的質量指標。

2.2.2 壩面施工質量控制

大壩土料填筑主要有兩種，一種是壩體土料，另一種是防滲土料。

防滲土料填筑部位:

截水槽，位于壩軸線上游側 40m處，底寬 6m，上、下游邊坡1∶1.5;

壩體與兩岸岸坡接觸部位，設 60 cm寬防滲土料。

1)壩基面填筑。

實際開挖后的壩基面凹凸不平，最大高差相差 3m～4m，壩基面填筑時需進行找平，先將低凹處分層填筑碾壓，局部不便采用大型振動碾碾壓的部位先采用小型振動碾碾壓，待形成一個較平緩的面后，再進行較大面積的壩基面填筑。填筑前用水將已噴混凝土的壩基面充分濕潤，然后用泥漿泵抽取泥漿在壩基面均勻噴刷 3mm～5mm厚，隨噴泥漿隨攤鋪土料并碾壓密實。泥漿事先用攪拌機拌和后存入泥漿池，若噴刷泥漿干涸應及時清除，嚴禁泥漿干涸后鋪土和壓實。

2)截水槽填筑。

截水槽采用粘粒含量較高、塑性指數較高的Ⅲ區土料填筑。同樣在已噴混凝土的開挖基巖面上灑水噴灑泥漿，再鋪土碾壓，每 30 cm厚鋪筑一層，用自行凸塊振動碾碾壓。

與上、下游邊坡接觸部位的粘土料主要采用立式電動夯夯實，局部地方輔以木錘搗實。每碾壓完一層后及時進行壓實度檢測，合格后進行下一層填筑。

3)壩體兩岸岸坡處填筑。

兩岸岸坡處的粘土料填筑與壩體填筑同時上升，每層攤鋪厚度 35 cm。填筑前先在已噴混凝土的岸坡面上噴刷高度約 40 cm的泥漿，然后用裝載機將事先備好的防滲土料堆放在岸坡處，人工平整使其寬度大于 60 cm。為保證岸坡土料的壓實質量，在岸坡土料鋪完后，暫不進行壓實，待與其接觸的壩體土料鋪料完成后，先采用 20 t自行式凸塊振動碾順岸坡方向進行騎縫碾壓，凸塊振動碾碾壓不到的部位或死角處采用立式電動夯或振動夯板夯實。

4)壩體填筑。

壩體填筑每 35 cm厚攤鋪碾壓一層，每次鋪筑前根據土層表面失水情況先用灑水車均勻灑水，然后再攤鋪土料碾壓。如碾壓面長時間外露，或因其他原因導致表面形成光面，還需先用凸塊振動碾將壩面進行刨毛處理。壩體填筑的主要施工工序為裝料、運輸及卸料、攤鋪、碾壓。

為充分保證每一層的填筑質量，從多方面控制壓實質量，在振動碾上安裝了 LWMSD型振動壓路機密實度儀，該儀器采用微處理器測算回填土的密實度值，數據準確、可信度高、使用方便、操作界面直觀，且動態、實時、無損、能連續顯示壓實后的密實度值，可防止過度壓實和壓實不足。

通過核子密度儀測值和該設備同步測值的對比，兩者相差很小，這樣就從多方面全面保證了大壩土方的填筑質量，抽檢不到的填筑部位其壓實度也能得到保證。

在壓實土體中，如出現漏壓虛土層、干松層、彈簧土、剪力破壞和光面等不良現象，及時處理。對于干松層及時加水繼續碾壓;對于漏壓的虛土層進行補壓;對于出現的彈簧土與剪力破壞的部位超過 5m2時挖掉換土填筑;對于汽車通過后形成的光面用挖掘機或凸塊振動碾刨毛處理。

對于左右岸及壩體和排水體先后填筑形成的高差，其縱橫接縫坡度分別按不陡于 1∶3控制，將先填筑坡面土體逐層用推土機推至已壓實土層處，然后與后填筑土體一起碾壓。

雨季填筑時采取適當的防護措施，防止施工過程中含水量的增加，保證填筑質量。填筑面稍向上游傾斜 2%～4%，以利排除雨水。

5)壩體填筑質量檢測。

壩體填筑質量檢測取樣部位符合下列要求:取樣部位應有代表性，且應在壩面上均勻分布，不得隨意挑選，特殊情況下取樣須加注明;應在壓實層厚的下部 1/3處及結合層處取樣，并記錄壓實層厚度。

質量檢測取樣數量符合下列要求:每層取樣數量，在大面積填筑量時每 200m3～500m3取樣 1次，在邊角部位每層 2次 ～3次;若作業面或局部返工部位按填筑量計算的取樣數量不足3個時，按 3個取樣。

壓實度(干密度)檢測:每層碾壓完畢，及時采用核子密度儀和環刀法檢測干密度、含水率。檢測數量為:岸坡每層 2次 ～3次，截水槽每 100m3～200m3取一組試樣，碾壓面及邊角夯實部位按規定的取樣頻率檢測，所有檢測點壓實度(或干密度)的合格率不小于90%，不合格壓實度(或干密度)最小值不得小于設計壓實度(或干密度)的 97%。

每一填筑層自檢、抽檢后，凡取樣不合格的部位，及時補壓或作局部處理，經復驗至合格后再進行下道工序。

6)抓好關鍵部位的施工環節。

壩基、截水槽、壩體與兩岸岸坡接觸處、縱橫施工縫、壩坡等部位的填筑，是施工中的薄弱環節，也是施工的關鍵環節，應予高度重視。每個部位施工前都進行詳細的技術交底，并在現場示范作業，讓參與人員了解和熟悉施工工藝、施工程序，同時安排專人負責，專人盯守，嚴格按照技術要求和施工規范施工，以保證施工質量。

3 結語

松塔水電站大壩為目前國內在建的較高的均質土壩，該壩型在山西省內多見，充分利用了當地材料筑壩，具有經濟、快速優勢。施工中對土料提前進行浸水，有效地滿足了大壩填筑強度需要，保證了填筑質量，壩面過程控制到位，關鍵部位重點抓，檢測環節緊跟，施工質量令業主、監理滿意放心，其中的作法可供同類型工程借鑒。

[1] 羅 宇，羅 奉.黔西老江底水電站大壩左岸邊坡處理方案選擇[J].山西建筑，2010，36(17):364-365.