呼延调蓄池坝体填筑技术

王国君

（山西省汾河水库管理局 山西娄烦030302）

1 工程概述

呼延调蓄池位于太原市呼延村西与引黄工程联接段出口之间好李子沟内，设计容积为200万m3，池底面积5.26万m2，正常蓄水位对应蓄水面积13.28万m2，根据现场地形地貌半挖半填而成。调蓄池大坝由主坝和副坝两部分组成，大坝坝顶高程高于正常蓄水位2.1 m。主坝轴线长度589.1 m，最大坝高36.7 m；副坝轴线长度125.4 m，最大坝高10.7 m。

主坝迎水面、背水面坝坡各设二级坝坡，变坡处设马道和凿冰设备平台。背水面在变坡处设2 m宽的马道，以便汇集雨水，便于观测和检修，并做施工交通用。迎水面坝坡采用两层砂垫层夹二布一膜防渗，上部铺碎石过渡层，尔后采用干砌石护坡。背水面坝坡采用混凝土框格防护，并在横向100 m左右设一道竖向排水沟，每级马道平台内侧及坝脚设环向排水沟。在引黄专用公路一侧，为防止库盆内渗水逸出，携带细颗粒引起管涌发生，在坡脚处设贴坡式排水。

2 土料准备和加工

2.1 料场规划

筑坝土料的土料场主要为调蓄池库盆开挖及边坡开挖土料，在实施开挖过程中，根据前期进行的料场复查资料制定土料利用和弃渣措施，进行土石方平衡规划。根据池盆内土料分布情况和坝体填筑施工进度要求，将池盆土料场分为五个区：三个主料场，二个辅助料场。土料开采先在经过加水后，按高程段循环进行开采；在水源无法满足的情况下，可在下雨之后，含水量达到要求后进行开采。

调蓄池库盆和边坡开挖土方料达267万m3，虽然土料储量远大于土料需求量，但根据《料场复查报告》，土料场有用土料还差17.39万m3，因此，在开挖过程中严格控制弃土量，若实际施工确实存在土料不足，可从弃土场取较好土料，用于次要部位一般土方回填。

2.2 施工布置

（1）施工道路。根据现场实地勘察，结合现场施工的需要，填筑施工道路。在填筑施工时，在原始道路的基础上再修建到土料场各个高程的分支施工道路。

（2）施工用电。施工用电主要为夜间填筑照明用电，在主坝坝肩处布置照明灯塔，每个灯塔装设1个1000 W可自由调整照射范围的金属卤化碘钨灯，并辅以碘钨灯照明。

（3）施工用水。施工用水主要为土料含水量调整用水，通过高位水池用Ф60PVC水管沿坝坡面引至开采面，用Ф50消防带接入开采面，采用开槽注水的方法浸润土体，并分区注水、分区开采，每区土体浸润后不得小于30d开采。另配备1台8 t洒水车作为填筑辅助洒水之用。

2.3 土料加工与开采

（1）土料加工。根据《料场复查报告》，土料的含水率偏低，须对土料进行加水。在土料场不同区域布置浸水坑槽，进行加水闷料，30d后进行试验性开采，通过多次调整最终确定加水方法、加水量、闷放历时和一次开采深度等技术参数。

成品土料将含水量指标的误差控制在1%～2%之间。根据土料开采的工艺流程和料场分布特点，将料场分为若干区域按合理的顺序进行流水作业，料场质检人员随时控制和调整土料加水指标，不断改进土料生产的施工工艺。

（2）土料开采。每个采区的开采均由外向里，自上而下分段、分层开采。每次开采区域取2000～5000 m2。根据注水后土体的含水率大小，采取立采或平采的施工方法，若含水量过大，则以立采的方式，否则，进行平采开挖。

闷好的土料用1.6 m3反铲装20 t或15 t自卸汽车直接运输上坝；土层较薄时或反铲装料的剩余部分，采用推土机集料，3 m3装载机装20 t或15 t自卸汽车直接运输上坝，土料含水率小于最优含水率时超过3个百分点以下时，不得开采，并加水重新浸润。

3 现场填筑碾压试验

进行现场填筑碾压试验，根据试验结果分析，得到以下施工参数。

（1）压实机械选用YZK18J型振动凸块碾，最大激振力为330 kN；振幅1.1 cm，振动频率28 HZ，总重量18 t；

（2）填筑干密度控制在不小于1.68 g/cm3范围内；

（3）选择的施工参数：Q2、Q3上坝土料含水率在14%～18%，铺料厚度为40 cm，碾压遍数为6遍，行车速度为2 km/h左右，进占法卸料；

（4）填筑工艺：运料→卸料→摊铺→碾压→检测。

4 大坝填筑

4.1 大坝填筑程序安排

（1）2009年2月施工人员和设备进场后抓紧坝体填筑的各项准备工作。

（2）填筑施工按照先主坝后副坝的顺序展开，主坝分四区，副坝分一区，采用自下而上平起上升全断面填筑的总体施工程序安排施工。

（3）各月的填筑量应尽量均衡，避免出现填筑量不均衡的现象发生。

（4）土方填筑施工避免在冬季冰冻期施工。

4.2 主坝填筑划分

主坝长度589.1 m。为了使大坝填筑各个工序尽量连续施工、不停顿，将大坝填筑划分填筑区，采取单元循环填筑的原则（第一个单元铺料平料，第二个单元洒水碾压，第三个单元质量检查通过验收，照此循环往复），从坝基最低处开始填筑。因此，必须优化施工作业，在填筑作业时按单元施工，以提高坝面上各类施工机械的使用效率，提高上坝强度。

4.3 坝料运输与卸料

坝料运输是关系大坝填筑强度的关键，工程高峰期填筑强度12.5万m3/月，不均衡系数取1.4，得出日最大填筑强度达5800 m3，为保主运输强度，采用15辆20 t或15 t自卸汽车进行上坝料运输。

土料采用进占法卸料，见图1。自卸汽车在已平好的松土层上行驶、卸料，用推土机向前进占平料，避免自卸汽车在已碾压合格的层面行走，影响层间刨毛效果。

卸料前，应检查层面的刨毛情况及层面的湿润情况，必要时，用洒水车进行洒水。

图1 进占法填筑方法示意图

4.4 土料填筑

土料填筑的施工程序见图2。

图2 单元填筑施工程序图

4.5 铺料

铺料厚度为40 cm，采用TY160推土机摊铺。推土机平料过程中，采用仪器或钢尺及时检查铺层厚度，发现超厚部位立即进行处理。

土料与岸坡等交界处辅以人工仔细整平。铺料时，上下游边坡各超填50～100 cm。

4.6 碾压

碾压采用YZ18型自行式振动凸块碾静碾两遍，然后再振动碾压四遍。碾压行走方向与坝轴线平行，行走速度为2 km/h，碾压方法：采用进退错距法（碾轮宽/碾压遍数），即从一侧到另一侧一次碾压完成。碾压遍数和错距宽度通过碾压试验最终确定。

各碾压单元碾压搭接宽度，垂直碾压方向不小于0.3～0.5 m，顺碾压方向应为1.0～1.5 m。

4.7 迎水面砂垫层、碎石过渡层填筑

调蓄池迎水面防渗体采用砂垫层夹两布一膜后，上铺碎石过渡层，顶部采用干砌石保护。防渗体料施工前，先采用人工挂线进行坡面修整，以满足铺设时平整度的要求。调蓄池边坡修整随开挖时进行，在边坡开挖时，坡面法向方向预留30 cm用于人工修坡，大坝迎水面填筑时超填10～30 cm，采用人工平整修坡。

防渗料铺填时，采用3 m3装载机装15 t自卸汽车运输，反铲配合摊铺，人工找平。铺筑第一层砂垫层后，采用DD110振动平碾进行压实，经表面验收合格后，铺设二布一膜。二布一膜完成后，再分层铺砂垫层或碎石过渡层，采用HZR250型振动平板夯分层进行，夯实碾压参数在施工前通过试验确定。为增强压实效果，砂垫层、碎石过渡层在夯实碾压前应加水湿润。

4.8 库底防渗体及石料填筑

库底防渗体施工时，先用平地机对库底进行找平，采用3 m3装载机装15 t自卸汽车运输，铺设夯实土。铺料时，采用水准仪控制厚度，设专人控制厚度并指挥平料。压实采用YZ18型自行式振动碾进行碾压密实，尔后铺设二布一膜，在完成土工膜铺设后，铺设第二层夯实土，采用YZ1.8型自行式振动碾静碾或振动碾压，铺料方法和厚度控制同第一层。干砌石铺筑，由装载机运输至工作面，人工进行铺筑。

5 特殊部位处理

5.1 岸坡部位

岸坡接触部位的土料，选用黏粒含量较多的土料，其含水率应调至施工含水率上限，采用小型振动碾压实，振动碾行走方向顺岸坡方向，与坝体部位结合带的碾压搭接宽度不应小于1 m。振动碾难以到达部位采用HW-60蛙式打夯机夯实。

若岸坡过缓，结合处碾压后土料因侧向位移，出现“爬坡、脱空”现象，应将其挖除。

结合带碾压取样合格后方可继续铺填土料。铺料前压实合格面应洒水或刨毛。

5.2 接缝及结合部位

（1）土料横向接缝处的接坡不陡于1：3.0，随着坝体填筑的上升，接缝必须陆续削坡，直到合格方可填筑。土料接缝削坡取样检查合格后，必须边洒水、边刨毛、边铺料压实，其含水量为施工含水率的上限。

（2）对坝基，应将表面含水率调整到施工含水率上限，用凸块振动碾压密实。第一层料的铺土厚度可适当减薄，含水率调整到施工上限，采用轻型压实机具压实。

（3）上坝路与坝体接合部，坝区内采用坝体相同料区的土料进行分层填筑。填筑质量按相同区料的填筑要求控制。当坝体填筑上升淹盖该路段时，路两侧的松渣采用反铲分层挖除至相应填筑层，并与刨松后的路面一起平料碾压。