料場復查在大壩填筑質量和進度作用

□楊 晨（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局）

1.工程概況

北疆供水工程尾部調節水庫坐落在新疆天山北坡細土沖洪積平原區上，是由四面筑壩而成的典型平原水庫，屬大（2）型Ⅱ等工程，總庫容2.81億m3。大壩為均質土壩，全長17.676km，最大壩高28m，壩頂寬度8m，上游邊坡1：3，下游邊坡1：2.5，筑壩土料為粉質壤土，填筑方量1781萬m3。

2.土料填筑設計指標

壓實度D≥0.98，填筑含水率控制在最優含水率附近，其上下限偏離最優含水率不超過-1.5%～+2%。滲透系數滿足k＜n×10-5cm/s（n＜10），水溶鹽含量（按質量計）≤3%，有機質含量（按質量計）≤5%。

3.料場復查

3.1 復查目的

初步確定料場覆蓋層厚度及可用土料的分布情況和有效儲量。全面了解土料場土料天然含水量的分布情況以及土料特性。通過室內試驗，了解土料物理力學性質和壓實特性，初步確定土料的最大干密度、最優含水率，為開展野外碾壓試驗、確定施工參數提供依據。

3.2 試驗依據

《碾壓式土石壩施工技術規范》SDJ213-83，《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》SJ251-2000，《土工試驗規程》SL237-1999，相關設計文件。

3.3 復查方法

3.3.1 根據設計勘測成果，按照就近取材，合理利用的原則，確定開采料場為A土料場，開采深度5m，料場主要以中重粉質壤土為主。

3.3.2 根據《碾壓式土石壩施工規范》SDJ213—83和《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》SJ251-2000對料場復查的要求，共布置探坑124個，取樣深度1.0～5.0m，對探坑的土料名稱、顏色、厚度、潮濕狀態進行描述，記錄地下水位、取樣位置、高程。每個探坑均采用刻槽法取混合土樣進行室內擊實試驗。

3.4 復查結果

3.4.1 復查探明A土料場的無用覆蓋層厚度為1m，有效儲量2400萬m3，除去天然容重與壓實容重的差值及壩面清理、削坡等損失，可以滿足填筑需求。見表1。

表1 A料場天然土料顆粒級配成果表（平均值）

3.4.2 天然土料的含水量分布較均勻，平均值為9.9%，最大干容重只有1.45g/cm3,室內擊實試驗確定的最優含水量為13.6%，最大干容重1.82g/cm3,為了滿足設計要求，土料必須在上壩前進行制備，提高含水率。見表2。

表2 A料場天然土料物理性質試驗成果表（平均值）

3.4.3 通過土料物理力學試驗，A料場土料的粉粒含量占優勢，粘粒含量13%～30%之間，其中，中重粉質壤土占總量的90%，屬于細粒土，土的分類代號為CL或ML，料場內土料均一，土層以及土料性質變化差異很小。

3.4.4 料場復查試驗結果與設計勘測結果相吻合,設計資料真實、有效。見表3。

表3 A料場土料室內試驗結果表

4.取得的成果

4.1 根據復查成果，采用了因地制宜的土料制備工藝

A土料場土料的天然含水率低于最優含水率，需要加水制備后方可上壩填筑，以往的制備工藝大多是通過采用“堆置土牛法”得到合適、均勻的含水量。根據A土料場天然土料的含水率分布均勻，土料性質差異很小的特點，結合室內擊實和碾壓試驗成果，按照《水利水電工程施工組織設計規范》SDJ358-89關于土料開采和制備的原則，通過試驗，在保證施工含水率的前提下，又確定了畦灌法、“溝槽松土加水法”兩種制備工藝。畦灌法、“溝槽松土加水法”較“堆置土牛法”相比具有制備時間短，節省工程造價的優點。綜合采用多種工藝制備的土料，經過上壩前和碾壓后的檢測，含水率和壓實度全部滿足設計要求。

4.2 室內擊實試驗和野外模擬施工碾壓試驗的成果相互印證，確定了合理的施工工藝

通過室內擊實試驗發現，由于土料中粉粒含量較多（平均值61.8%），對含水量較為敏感，當含水量接近15%擊實時，隨著擊實次數的增加，土體表面出現“剪切光面”現象。在野外碾壓試驗過程中也發現類似問題，當土料含水量在接近或超過最優含水量上限范圍時碾壓，土體出現大面積的“彈簧土”現象。一般來講，防滲體土料的施工含水量宜略高于最優含水量，在“濕側”進行碾壓不僅可以增加土體的塑性，而且土體適應不均勻沉降的能力較好，但是根據發現的問題，經過研究論證，最終確定了在最優含水率下限碾壓即“干側碾壓”的施工工藝。所謂的“干側碾壓”只是相對最優含水量的上下限范圍而言，實際意義上土料的含水量并沒有超出施工含水量的下限范圍，從施工過程中的取樣檢測結果來看，土料在“干側”條件下碾壓不僅壓實度可以滿足0.98的設計標準，而且還具有宜于壓實、壓實性能較好、施工可操作性強的特點。

4.3 針對土料差異性小的特性，選擇科學有效的質量檢測方法

根據設計要求，施工中采用壓實度作為控制指標來檢測填筑質量。考慮到土的壓實性總是存在或大或小的變化，施工初期采用了DL/T5129－2001規范列入的“三點擊實法”來求得壓實土體的最大干容重。但施工過程中發現，由于工程作業面大，所在地區氣候干燥，蒸發量大，使用“三點擊實法”不僅時間長影響進度，而且碾壓好的壩面難以保墑，特別是從取樣到試驗的過程中含水量的損失，往往導致試驗結果不精確，不能找到真正的最大干密度，影響到壓實度的準確性。為了解決上述問題，需要重新選擇一種切實有效的質量檢測方法，因此根據A料場開采范圍內土料性質變化很小的特點，經過論證，決定采用分區控制最大干密度作為壓實度控制指標的方法。分區控制最大干密度法是將制備好的土料分成幾大塊區域，上壩前對每個區域不同部位具有代表性的土料進行標準擊實試驗，根據所有試驗結果，選擇用最大的干密度值作為該土區土料上壩填筑壓實的控制標準，這樣工程質量就更加有保證了。采用這種分區控制，不僅控制管理工作細化、檢測數據真實，而且工程進度大大提高。

5.結語

5.1 大壩于2002年4月開始施工，2005年完工，較批準的工期提前1年完工，目前水庫已累計蓄水2.1億m3,工程運行工況良好。

5.2 大壩共完成防滲土料填筑1700萬m3，各類檢測試驗組數6.7萬組，壓實度合格率100%，填筑含水率平均值為13%。

5.3 科學、規范開展料場復查是土石壩施工質量和進度的根本保證和前提，往往有些施工單位認為有了設計資料，就沒必要再做查復了或是簡單做一下就可以了，從而忽視這項工作，這個觀點是錯誤的。做好料場復查意義不但是探明儲量、核實設計，更重要的是通過認真、細致的進行室內試驗，總結分析成果，對土料性質充分認識，為正確開展碾壓試驗、確定施工參數、指導填筑施工提供科學真實的依據。