淺析新集水庫均質土壩填筑施工技術

吳國鵬

（甘肅九洲水電建筑工程有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

均質土壩是利用當地材料由碾壓方式做成的一種擋水壩，其應用優勢包括：能夠就地取材，施工技術簡單，對壩基地質條件具有良好的適應性，被廣泛應用于水利工程。但均質土壩填筑工程量大，并且土料在施工過程中容易受到氣候的影響，尤其是雨季或者多雨的地區，開展均質土壩施工具有極大的難度。基于此，本文以新集水庫工程為例，論述均質土壩工程的施工準備工作、資源配置工作以及需要把控的施工技術要點，以供相關技術人員參考。

1 工程概況

新集水庫位于甘肅省靈臺縣達溪河上，行政區劃隸屬甘肅省平涼市靈臺縣百里鄉。工程區距靈臺縣約26km，距平涼市約128km。水庫總庫容3218萬m3，平時庫容為1115萬m3，年可供水量1122.5萬m3，屬Ⅲ等中型工程，水庫大壩等主要建筑物按3級設計，次要建筑物按4級設計，臨時建筑物級按5級設計。大壩分為三部分，其中：混凝土壩段長143m，混凝土壩與均質土壩連接壩段長100m，均質土壩段長515m。大壩從左至右布置，依次為：混凝土重力擋水壩段、混凝土泄洪排沙底孔壩段（包括取水建筑物）、混凝土溢流表孔壩段、混凝土壩與均質土壩連接壩段、均質土壩段等，壩頂總長度為758m。均質土壩填筑是工程施工的重點項目之一。

2 均質土壩填筑施工準備與資源配置

2.1 施工準備

（1）根據合同文件及施工圖紙，編寫大壩施工組織方案。

（2）明確施工各項技術資料；確保大壩“四通一平”等臨時設施工程項目。

（3）完成現場測量放線工作的上報審批，完成導流及引排水工程建設。

（4）根據施工用量選擇合理的土料場，一般情況下土料場貯量應大于需用量的1.5～2.5倍。根據工程實際情況，選擇從4#土料場取土。該料場現為梯田耕地，地層巖性為第四系坡洪積粉質黏土，表層約1.0m為耕作層，結構疏松，有機質含量高，可見樹木及植物根系及蟲孔，具大孔隙，為料場無用層，需剝離；1.0m以下至高程1047m，有用層厚4～12m，土質結構均一，可見垂直節理。無砂層分布，但在開采Ⅰ區有鈣質結核分布，開采時需剔除，土料物理性質符合設計要求。

（5）確保機械設備、實驗設備等準備就緒，并且需要完成防滲體土料碾壓實驗。

2.2 資源配置

2.2.1 勞動力配置

根據該工程的特點，為了確保施工任務的順利實施，配置勞動力如表1所示。

表1 施工勞動力配置表（單位：人）

2.2.2 施工機械配置

根據工程內容和各項施工工序要求安排施工投入機械設備如表2所示。

表2 施工機械設備配置情況表

3 施工技術要點

3.1 土料開挖

（1）土料場開挖前要劃分開挖范圍，清除樹桿、碎石塊及防礙工程的施工一切阻礙物，清除場內積水，且開挖好排水溝[1]。

（2）開挖過程中，若土料天然水分含量偏小，宜采用立面開挖；水分含量稍大時，宜采用平面開挖。出現不合格土料需要清除時，采用用平面開挖。

（3）取土過程中，應保持坑壁的穩定，采用立面開挖時禁止掏底施工。

3.2 土料鋪填

（1）壩基填方采用的碾壓機器、鋪土層厚及碾壓遍數、灑水量等工藝均通過實驗進行確定，并報請監理方審批。該工程碾壓試驗最終確定結果如下：鋪土厚度30～40cm，碾壓壓實度標準要求不小于98%，施工填筑含水率控制在最優含水率的-2%～3%；填筑以壓實參數和最優含水率共同控制；采用22t凸塊振動碾，碾壓遍數6～8遍，具體碾壓參數根據現場碾壓試驗調整。

（2）均質壩體反濾層的顆粒及配應根據試驗進行確定。防滲體土料鋪填時應與壩軸線平行，該工程均質土壩段長515m，分段作業長度控制在100m以下進行。該工程混凝土壩與均質土壩連接壩段長100m，在填筑前，應對混凝土表面進行清理（乳皮、煙塵以及上粘附臟物等）；回填過程中，對混凝土表面進行澆水，保持其表面潮濕，并在表面涂泥漿，一邊涂刷，一邊鋪土并壓實，泥漿粉刷相對高度鋪土薄厚保持一致，涂刷過程中上層泥漿應當與下層對接，邊刷邊回填，禁止在泥漿干后鋪土和夯實；泥漿土與水質量比宜為1∶ 2.5～1∶3.0[2]。

（3）防滲體土料攤鋪應平行面壩體中心線依次開展，按段作業檢查，機械工作時長短不應小于40m，人力工作時不低于10m。工作面采用流水線作業，分為鋪土、碾壓、檢測三段，應分層次統一鋪土和碾壓，指派專人進行抽樣檢查，不能產生界溝等問題。相鄰施工作業面高程應均衡抬升，若不能避免需存在高差時，應以1∶ 3～1∶5的陡坡連接土料最宜進占法倒料施工，用挖掘機攤鋪后使用推土機推平，粘性土料中禁止禁止混雜透水性料。鋪土厚度及土塊直徑限制尺寸如表3所示。

表3 鋪土厚度及土塊直徑限制尺寸表

下層面應保持填土面平整，方便計算上層土料。填土過程中及時檢測鋪土厚度，鋪土薄厚誤差控制在0～5cm。鋪料至堤邊時，需在設計邊線兩側各超鋪一定范圍，人工鋪料應控制在10cm，機械設備鋪料應控制在30cm。

3.3 碾壓施工

碾壓機械設備走動方位應平行壩中心線（見圖1所示），在行走距離不夠時，可沿著豎直堤中心線行進，按段分塊碾壓[3]。相鄰工作面的碾壓的搭接寬度為：平行于軸線時≥相鄰工作，豎直于軸線時≥直于軸。局部無法采用機械碾壓的地方，可采用夯實機或蛙式打夯機等進行壓實，壓實選用連接環套打法。碾壓采用進退錯距法工作方式。兩次碾壓最小搭接寬度為10cm。

圖1 新集水庫均質土壩碾壓施工

流水作業要保持各工序（鋪料、灑水、壓實、質檢）的連續性。平碾碾壓后，頂層土鋪料前，應進行刨毛后再碾壓一遍，以便于上下兩層土料較好的連接。嚴格控制土料水分含量，如果土料水分含量小，可適度灑水后拌勻；水分含量過大在現場開展晾曬后再使用，避免出現彈簧土。

嚴格控制鋪土厚度，確定碾壓遍數已保證滿足設計干容重[4]。對于干容重的控制：（1）每層土料碾壓后只有其干容重測定達到設計要求后才可以進行上層鋪土；（2）現場干容重實驗采用環刀法，環刀取樣實驗合格的部位，需要進行補壓或者局部返工處理，直至其復檢合格；（3）各層抽樣數量控制在50～100m3抽樣一個，每次抽樣不少于3個，抽樣點應均勻分布。

通過采用進占法倒料，減少載重量汽車在壩坡行車距離，避免回填土因受到剪應力毀壞而發生質量不合格。碾壓過程中出現漏壓、欠壓等情況，應對其部位進行補壓，補壓合格后再行施工。

3.4 雨季施工

（1）做好雨情氣象預報，盡量在雨前對松土層壓實，可采用平碾迅速壓實，壓實注意填筑面應盡量平整，以防存水[5]。另外，大型機械設備應該在雨前開出填筑面。

（2）做好填土面的保護，雨天或下完雨后不踩踏壩坡，禁止車輛通行。

（3）狹小場地可采用覆蓋塑料薄膜進行防雨防水。

（4）雨后應將填土層面進行晾曬處理后再行復工。

（5）做好邊坡維護，避免雨水沖壞邊坡。

4 結束語

綜上所述，本文以新集水庫均質土壩填筑施工為例，介紹了施工準備工作以及施工人力資源和機械設備資源的配置情況；并從土料開挖、土料鋪填、碾壓施工和雨季施工四個方面介紹了施工技術要點。實踐證明，該填筑施工技術的應用達到了降低施工成本，縮短施工工期的目的。

隨著土石壩填筑技術的不斷發展，均質土壩施工技術也將不斷革新，但是因其填筑工程量大、施工質量影響因素多，如果對整個施工流程和施工技術掌握的不夠全面，勢必會影響工程建設的順利推進，增加工程成本。因此，均質土壩施工過程中，應該結合實際工程情況，做好施工前期準備，熟練掌握施工流程，并引進新技術、新設備、新工藝，提高循環作業進程，加快工程進度，降低工程成本。