浅析上坝土料含水率控制

王仁槐

摘 要：土料回填是土坝施工中的重点环节，影响土料压实质量的因素也较为繁多，其中土料含水率是影响压实质量的重要因素之一，本文就是探讨怎样保证土料场土料最优含水率。

关键词：土坝回填；土料最优含水率；压实质量

一、引言

土坝具有结构较简单，工作可靠，便于维修、加高和扩建，施工技术容易掌握，便于机械化快速施工等优点，同时筑坝材料可以就地取材，坝体具有柔性，能适应地基变形，在水利工程中具有广泛应用。如何控制好土坝施工质量，已成为重要关注点。其中回填土料的含水率是决定土坝压实质量的重要因素之一，怎样保证土料的最优含水率成为控制重点。

二、工程背景

南沟门水库枢纽工程位于陕西省延安市黄陵县境内，水库坝址位于葫芦河河口上游约3km处的寨头河村南沟门附近，距黄陵县城约25km，距洛川县城约17km，距延安市约120km，距西安市约180km。

南沟门水库枢纽总库容2.006亿m3，为Ⅱ等、大（2）型，枢纽主要建筑物由拦河坝、导流泄洪洞、溢洪道、引水发电洞、坝后电站等五部分组成。

水库枢纽设计大坝为均质土坝，最大坝高68.0m，坝顶高程852.0m，需用土料472万m3。工程区位于陕北黄土高原南部，第四系上更新统（Q3eol）黄土和中更新统（Q2eol+pl）黄土状壤土分布广泛，坝区周围土料储量丰富。

三、工程现状调查及存在问题

3.1工程现状调查

工程区气候干旱少雨，地下水埋深大，经过试验室对土料场进行复查，各项技术质量指标均符合SL251-2000《水利水电工程天然建筑材料勘察規程》对均质土坝土料的质量要求，料场土料除天然含水率7.0%-24.2%，土料填筑最优含水率15.0%-18.4%，天然土料含水率存在不均匀现象。土料不能直接用于坝体填筑，在坝体填筑前必须调整土料的含水率，使其满足填筑要求。

3.2存在问题

土料经过人工配水后开采，进行坝体填筑，由于土料含水率没控制好，在土料碾压过程中出现局部弹簧土、剪切破坏等质量问题。对弹簧土进行返工处理不仅增加了成本，且影响施工进度。

四、土料含水率不合格的原因分析

4.1原因分析

技术人员通过对以上原因分析，得出了造成土料场土料天然含水率不合格的主要原因是本地区的降雨量小，而蒸发量大。本地区的降水量主要集中在每年的9月、10月，雨季过后即进入冬季，气温低，蒸发量小，土料含水率较大。根据当地的气象资料显示，每年的11月中旬开始，当地的最低气温即进入零度以下，直到第二年3月初才能解冻，期间土料含水率较大但是不能进行坝体填筑，而进入4月以后，本地区的降水量极少，气温却在不断升高，蒸发量不断增大，导致土料天然含水率降低。

五、调整土料含水率

5.1方案提出

为增加优化土料场土料的含水率，我们采用人工对土料进行加水，使其含水率接近土料的最优含水率，选用畦（坑）灌法。

5.2畦（坑）灌法方案实施

5.2.1试坑开挖

试坑开挖先采用挖掘机，人工修整。开挖过程中机械不进入坑内，以保证不改变试坑内土层的天然状态。为探明不同深度处土料的渗透效果，试坑S1开挖面积均为3m×3m，深1m，试坑S2开挖面积为6m×6m，深1m。

5.1.2测定原始含水率

本次试验在开挖的S1、S2试坑内共取样20组进行了土层天然含水率测定，取样深度均为5.0m。机械开采深度一般在4m左右，所以试坑平均含水率计算选用了4m深度范围的平均值。

5.2.3注水量计算

注水量计算采用（饱和含水率-天然含水率）×80%进行计算，按此水量进行注水后，渗水深度基本都能达到4.0m以下，但有效开深度不能达到4.0m，因此注水量计算可适当增大。

5.2.4配水存在问题

土料配水后水分下渗深度一般在4.5m左右，而有效开采深度在3.7m左右，使得下部0.8m深度范围的土料在配水范围而不在开采范围，且下部0.8m深度范围内土料的水分渗透形状呈明显漏斗状，这就造成了下部0.8m深度范围内呈漏斗状经过配水的土料含水率高于周围土料的含水率，使土料含水率更加的不均匀，给下一层土料在人工配水时造成了很大影响。

六、总结经验及建议

1）在土料场对土料进行人工配水是可行的，人工配水后可明显增大土料的含水率，并可使土料的含水率达到坝体填筑的要求；

2）配水前分区、分块进行料场土层天然含水率测定，注水量宜按（饱和含水率-天然含水率）×（85%～90%）进行计算，具体注水量的确定应根据现场具体情况进行调整，以满足不同区域、不同土质的注水需要；

3）由于土料场土料的最优含水率差别较大，不同区域、不同土质配水后的具体待渗、开采时段应根据具体的检测结果进行确定；

4）采用畦灌施工方案，其中间土梁下形成的干土和底部低于上坝控制含水率要求的土料是无法避免的，建议在土料开采时对土料进行一定的掺合、闷土，使土料含水率均匀，确保坝体填筑质量达到设计要求。

6）施工过程中应检测不同季节的土料开采、拉运过程水分损失量，并根据检测结果对土料开始和结束开采时的含水率进行调整；

7）土料配水工作延继周期较长，宜分期分块提前进行。

参考文献

[1]赵世来，李遵东，刘洪才《黄河堤防工程土方工程施工应注意的几个问题》，人民黄河

[2]高晏《浅谈使用高含水率土料进行均质土坝土方填筑》，工程技术：文摘版

[3]何建辉，房乐春《土方压实施工中土壤含水量的控制》，黑龙江水利科技

（作者单位：中国水电建设集团十五工程局有限公司第三工程公司）