某黏土斜心墻大壩填筑施工管理技術措施分析

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、工業用水以及農業灌溉為主，兼顧區域生態環境、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項目中常用的一種建筑方式。在進行填筑前，首先要對大壩根基進行徹底清理，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、壓實工藝為宜，能夠在最大程度上解決壩體填筑的密實度問題。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 大壩填筑施工技術分析

3.1 壩體土料填筑

（1）土料鋪填。土料鋪填之前，需要進行碾壓試驗，根據施工區域的不同確定振動頻率、土料鋪設厚度以及需要碾壓的次數，作為實際施工數據使用。施工時，可將帶線樁安放在填鋪區域邊緣，結合水準儀測量控制鋪土層厚度。

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

（3）刨毛處理。土料壓實后，若表面出現光面，將會影響填筑區域上下土面的結合，需對其進行刨毛處理。使用推土機后掛耙犁對填筑表層進行刨毛處理，將刨毛的深度控制在1～2 cm，刨毛實施路線應平行于壩體軸線。

3.2 心墻土料填筑

在實際施工中，心墻土料的填筑通常使用進占法，土料進料、卸料以及鋪料保持同步，土料裝卸車輛在鋪設的松土層上行進也會實現一定的碾壓效果。運用進占法進行填筑可以極大節約施工周期，有效避免因突發陣雨、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。在使用進占法填筑時，土料運輸裝卸車輛需要避開已經通過使用驗收的填筑區域，防止反復碾壓對已經合格區域造成破壞。

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，并進行定位畫線，然后通過擠壓設備制作出高為50 cm 且具有低強度、低彈性模量的半透水混凝土墻，待其達到一定強度后在下游側鋪填墊層料并做碾平處理，施工完畢并驗收合格后可循環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，對水利工程建設具有重要意義。

（2）壩體碾壓。使用自重為15 t 的運輸車輛將石料運輸到大壩填筑施工區域，然后利用推土機推平，材料鋪設厚度為100 cm，之后使用振動碾進行碾壓處理。完成以上工序后對鋪設面進行灑水處理，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行碾壓處理。在碾壓過程中，碾壓路線應平行于壩體軸線，按照規定碾壓次數施工；碾壓施工以少振多碾為主，進行分區處理，并使用進退錯距法進行多次碾壓。

4 大壩填筑施工管理措施分析

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

4.1 堆石料填筑施工管理控制要點

堆石料施工主要工序為填筑材料的鋪設、壓實以及取樣。在石料開采區域取得石料，對其中直徑較大的堆石料進行二次處理，以符合施工標準；將開采的堆石料運輸至壩上；將堆石料卸至施工區域鋪筑并碾壓，完成后取樣。需要注意，鋪筑層厚度不能超過標準的9%，堆石料施工參數要求詳見表1。

表1 堆石料施工參數

鋪筑堆石料使用20 t振動碾按照進退錯距法碾壓，碾壓路線平行于壩體軸線。在相鄰的交叉區域碾壓時需要保持垂直方向，進行搭接式碾壓，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域易出現無法壓實或者大直徑石料集中而發生架空的問題，此時可使用挖掘機進行處理；若堆石料不易壓實可適當地減小鋪設層厚，并使用小型的碾壓設備進行處理。此外，施工過程中可以先將過渡材料填筑到施工結合區域，寬度1.5 cm，然后進行堆石料的填筑處理。

堆石料分段分區填筑時往往相鄰區域會產生一定縫隙，在實際施工時可在每層設置一處寬度為1.1～1.6 m 區域，便于后期堆石料填筑與前期堆石料有效結合，當堆石料的填筑高度一致后，使用振動碾在接縫處進行壓實處理。

雨季堆石料填筑施工時不需要進行灑水處理，為了確保施工質量，可依據實際增加碾壓次數、振動碾的激振力以及較小層厚。冬季施工時，若施工區域有雪覆蓋，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

過渡料、反濾料填筑施工采用分層分段方式鋪料，完成土料鋪設后方可進行反濾料施工。為了保證施工質量，反濾料施工完畢后禁止車輛通行；若發現反濾料中摻雜土料需要立即進行清理；界面過渡料、反濾料鋪筑前應先進行清理，并且確保施工區域寬度符合施工要求，本工程中填土與反濾料相鄰區域的寬度大于土層厚的1.4 倍，過渡料、反濾料施工參數詳見表2。

表2 過渡料、反濾料施工參數

雨季施工時，應注意防止車輛將泥沙帶入填料中；禁止車輛進入施工完成區域；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問題。冬季施工時，若施工區域有雪覆蓋，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、振動碾激振力。

4.3 黏土斜心墻填筑施工管理控制要點

工程中采用74 kW 推土機清理覆蓋層，然后利用20 t 自卸運輸車輛將土料運輸至壩上卸料，并使用12～18 t碾壓設備碾壓，碾壓完畢后使用蛙式夯實機補夯。施工采用平層填筑，由于黏土料場材料的含水率為21%～25%，因此最佳含水率設置為21%；通過碾壓試驗以及料場含水率測試，確定土層鋪設厚度為 35 cm、碾壓次數為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；壓實度為0.98～0.99。在巖石面或者混凝土區域進行填土施工時應先灑水處理，并在涂刷泥漿的同時進行鋪筑、夯實處理；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行鋪土以及壓實處理。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 的邊角區域碾壓施工需要使用小型設備，并且保持搭接寬度在1 m內。

為了避免與粗料相摻雜，大壩摻合土、礫質土相結合的區域在填筑時應采用高塑性黏土，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，需要進行排氣處理；若發生爬坡脫空時，應全部清除，再次進行施工；施工過程中，表層的水分會迅速蒸發，若施工區域環境較為干燥，則需要先進行表層灑水處理，然后再進行鋪筑施工。

雨季施工中，若降水量超過15 mm/d，應及時停止填筑，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，應首先利用推土機進行刨毛、清面處理；若一些區域無法使用機械碾壓則需要使用打夯設備進行夯實。

5 結論

大壩填筑施工對于水利工程建設具有重要的作用，在實際施工中應結合實際采取合理的管理方式以及嚴格的施工技術，制定科學合理的施工方案，遵照壩體填筑施工原則，針對施工現場常見的質量管理重點難點問題，從土料鋪填、壩體碾壓、施工現場管理等方面綜合施策，確保填筑施工滿足設計標準和規范質量要求。