对土石坝黏土心墙先砂后土施工方法实践与科研

　　利用当地土石材料修筑堤坝,是最简单的方法。在我国历史上有记载的土坝工程可追溯到公元前598-公元前591年。1949年以后,土石坝建设得到迅速发展。通过对土石坝黏土心墙先砂后土施工方法实践及科研工作,理论和实践上都有长足进步,缩小了与世界先进水平的差距,在坝工技术上做出自己的贡献。

　　l 工程概述

　　某水库为黏土心墙砂砾石坝,坝顶高程600m,最大坝高130m,坝顶长度440m,坝顶宽度11．0m,属I级高坝。黏土心墙高度121．5m,顶宽7．0m,底宽83m,心墙两侧边坡河床段为1:0．3,岸坡坝肩段为1:0．6,中间设扭面坡过渡带。心墙土料填筑干密度不得低于1．688／cmm³,在坝壳及心墙之间设反滤层,第一层为砂反滤层,心墙上游宽度为1．0m,下游宽度为2．0m;第二层为混合反滤料兼过渡层,上游宽度为2．0m,下游宽度为3．0m。反滤砂压实后的相对密度不得低于0．8,混合反滤料采用下游砂卵石筛分料,最大粒径为40mm,混合反滤料实后的相对密度不得低于0．8。

　　2 先砂后土平起填筑法施工

　　在土石坝施工中,黏土心墙的填筑是保证质量与工期的关键环节。根据国内、外土石坝施工的成功经验,结合现场碾压试验,选用了“两层土配一层砂,土层平齐后联合碾压”的先砂后土平起填筑的施工方法,在质量和保证工期方面得到了较为理想的效果。

　　2 ．1 先砂后土平起填筑法工艺流程

　　大坝填筑施工中,土料及反滤料均由20t自卸汽车运输,反滤砂由下游砂石料筛分场运至坝面根据预先放好的边界线(A4点和 N点 )及 卸 料 点x进 行 定 点 卸 料 ,柳 工ZL300装载机和日立Fx300挖掘机和少量人工相互配合进行反滤砂的铺筑工作,根据反滤砂的含水率不同(一般施工中控制为20％),将其初次整理成高70一80cm、边坡1:0．75-1:0．8(自然边坡)的梯形断面,顶部预留一定高度的富余砂量以备补砂时利用,此时反滤砂的机械铺筑工作基本完成。随后即可进行第一层土料填筑,在第一层土料摊铺平整后,施工技术人员采用花杆目测法根据心墙两岸的边坡线与边界坡尺测放出A点,并用白灰线作出明显的标示,人工进行第一次补砂换土,并清除混合严重的土砂。土料碾压时采用18t英格索兰自行式光面碾压,沿土砂分界线2．0m宽范围内碾压2遍,确保边界部位的压实质量。
　　在第二层铺土整平结束后,测量人员采用莱卡全站仪在坝面放出B点,并用白灰线作出明显标志,人工进行第二欠补砂换土,土砂平齐后(实际施工中由于反滤砂的压缩量大于黏性土料压缩量,为了确保骑缝碾压压实质量此时反滤砂高于心墙黏土5—10mm),采用处快碾沿土砂边界碾压心墙土料,利用光面碾碾压反滤砂和混合反滤料,并对备料的分界部位进行骑缝碾压;反滤砂和混合反滤料边界碾压8遍,土砂边界碾压4遍,骑缝宽度均为1．0m。

　　2 ．2 土砂交界部位土料压实质量检测

　　在土石坝的心墙施工中,土砂交界部位的压实质量一直是心墙施工的一个薄弱环节,根据当地材料的实际情况,选择合理的碾具和碾压参数是确保该部位填筑质量的关键,在心墙土料不发生剪切破坏的前提下,应最大可能地提高碾压质量控制指标。但是,随着土石坝施工机械化程度的日益提高,土砂交界部位属于“特殊侧限区”,这就决定了该区的控制指标应与心墙大面积质量控制指标有所不同,在采用同种土料的情况下,该区控制指标应低于设计值1—2个百分点为宜,控制范围为50m左右,这样既可以避免碾压功能的过多浪费,并可以避免土料过压而发生的剪切破坏,造成土料的返工处理。

　　2 . 3 土砂交界部位反滤砂边界尺寸检测

　　大坝心墙上游反滤砂宽度仅为1．0m,保证反滤砂的有效断面尺寸至关重要,根据《大坝填筑施工技术要求》对于因铺料形成的土砂接触带宽度不得大于1．5倍的铺土厚度即30cm,为了满足这一要求除采用加强测量外,施工中采用的联合碾压也取得了较好的效果。

　　3 结论

　　1)先砂后土平起填筑法有效地解决了某水库大坝反滤层设计厚度较小而运输设备载重吨位相对较大的问题。这一大型机械化在土石坝施工中的普遍存在,减少了坝面的干扰与辅助工作量,创造了较好的经济效益。
　　2)这一方法有效地控制了土石坝施工中土砂交界部位土砂互侵的现象,对“象牙土”在未压实的状况下进行虚法处理,既保证了反滤砂的设计厚度,又大大减少了人工搬“象牙土”的工作量,并较好地保证了压实质量。
　　3)先砂后土平起填筑法在实际施工中,会造成反滤砂的超用,超用量有时会多达25t以上。

　　4 结论

　　先砂后土平起填筑法有效地解决了某水库大坝黏土心墙填筑的施工强度,在土料场含水率普遍较高的情况下,创造了日上坝7600m3的记录,积累了切实可行的施工经验。

　　参考文献
　　[1] 李海,高新永.土石坝的先砂后土与先土后砂填筑法浅析[J].科技创新导报,2012(22).
　　[2] 赵涛;古顶电站大坝筑坝料场的选择和填筑施工[J];广西民族学院学报(自然科学版);2004年S1期.
　　[3] 陈国升,朱玉方,张宇敏;大广坝水电站土坝工程填筑施工及质量控制[J];红水河;1995年03期.