水库粘土心墙坝施工工艺

吴金玲

摘 要： 在水利工程中，粘土心墙坝施工技术的应用十分广泛，与水利工程的质量与后期发展密切相关。本文简要介绍了粘土心墙坝的施工工程概述，介绍了水库粘土心墙坝的施工工艺原理，施工控制要点和质量控制，最后提出了粘土心墙坝施工中的安全措施。

关键词： 水库;坝提;粘土心墙坝

【中图分类号】O213.1 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.227

水力发电厂中的人为水坝对国家的发展和社会经济影响重大。因此，确保有效建设人大坝水利工程将有助于促进中国经济的可持续发展和国民经济的快速发展。在水力发电厂的人类水坝建设中，粘土作为主要建筑材料在水坝的建设质量中起着重要作用，而粘土心墙水坝的建设过程相对复杂。由于项目的不同特征，因此要求相关从业人员具有丰富的施工经验和专家的专业知识。

1 某水库粘土心墙坝施工工程概述

某水利工程属于一等工程，是一项具有多种工作环节的国家项目，例如灌溉，防洪和发电等。本工程的拦河坝是用碾压机压实的粘土墙墙坝，在设计过程中坝高设定为85.3m，坝顶高度达到801.5m。大坝的顶峰长度达到288.3 m。心墙坝的轴线主要位于坝轴线的上游3 m。大坝的轴线主要位于河流右岸的沟槽13中。左岸主要在沟4内。在设计过程中，粘土心墙的最高高度达到780.6m，最高高度为4.5m，坝墙在施工过程中具有很好的透水性，在实际施工中渗透系数较大。在施工过程中，粘土心墙的左侧为过滤层，右侧为过渡层。

2 粘土心墙坝施工工艺原理分析

在粘土墙大坝填筑过程中，应注意加强施工管理，控制粘土墙质量对于水坝发展非常重要。在施工过程中，必须按照相关过程进行相关施工，并且必须保证心墙填充的质量。主要方法是使用之字形填充方法。在施工中，应根据首先设计的尺寸将过滤材料合理地放置在心墙的两侧，其厚度应为粘土心墙厚度的两倍。在施工过程中，过滤层和粘土层用于上升施工，这种工作方法不仅保证了压实质量，而且有效控制了粘土材料的填充线。

2.1 工艺特点

（1）粘土的自然水分含量难以满足要求，因此土壤材料的制备是关键过程。

（2）施工工序首先是砂土的施工，然后是土壤的施工。心墙土壤材料和防滤材料都应采用犬形交错法，以确保心墙土壤材料的批料厚度和横截面尺寸，以确保防滤材料的质量。

（3）大坝采用分层填充和碾压，分层的厚度取决于芯材的厚度，通常是层厚度的两倍。

（4）坝层的构造顺序是，首先松開心墙填充材料两侧的过滤材料（厚度是粘土材料的两倍），然后铺设并研磨第一层和第一层，进行加压工作，然后将过渡坝壳材料放入料仓中，最后碾碎砾石材料。

2.2 工艺原理

在土心坝施工过程中控制土心材料质量的方法很关键，犬齿交错法用于填土，保证土心材料的质量。根据设计尺寸，通常很容易将过滤器培养物放置在核心培养物的两侧，厚度是要铺设的核心层厚度的两倍，然后将其分别构成两个粘土层。要铺设粘土材料，首先是要确保压缩质量。

2.3 粘土心墙坝操作要点

在建造粘土心墙之前，提高对其工作环节的管理程度。首先，材料在选择应用之前需要进行良好的滚动测试，注意辅助设施的应用，检查并准备心墙土壤材料的运输及应用，确保其能够满足相关部门的生产需求。在施工过程中，相关部门需要合理控制粘土的碾压时间，含水量，路面厚度及其他相关参数，然后根据堆场的检查结果准备相应的土料。对于准备场所，需要选择一个合理的填充区域，确保在此区域可以便利的获得水电，选择区域时保证其宽广性，以为施工场地的运输提供便利基础。粘土的自然含水量与最佳水分含量之间的联系对于施工区域的建设具有直接联系，当粘土的最佳水分含量超过自然水分含量时，在这种情况下，可以通过将土壤材料浸泡在水等中来处理以增加土壤材料的水分含量。第二，最佳水分含量小于自然水分含量。在此过程中，在此过程中可以利用平面分层开采的方式，需要保证含水量为最终含水量的1%以内，并仅在满足要求后才将其发送到准备车间进行堆叠。第三是最佳水分含量的1%恰好是自然水分含量。这样可以直接通过采矿进行开采，并且通过自行卸车，将其向料场当中堆放。

3 粘土心墙坝坝施工工艺概述

3.1 心墙坝施工

3.1.1 心墙坝料的现场识别和选择

1.心墙坝材料直接关系到心墙坝的质量和心墙坝结构的成功与否。因此，必须在施工现场仔细检查心墙材料。主要采用“一种外观”，“两种气味”和“三种测量”方法[2]。其中，“查看”是检查心墙材料的颜色，检查心墙材料的颜色必须均匀。“二闻”是闻心墙坝料的气味，要求心墙坝料没有不良气味;“三测量”是测量天然含水量和含砾量，要求心墙坝料的天然含水量和含砾量与干密度在1.3G/CM 3左右，含水量在35%-40%。

3.1.2 碾压试验

选择心墙坝材料之后进行碾压机压缩试验。测试过程如下。首先，选择一个相对平坦的位置，使用推土机将测试位置弄平，然后使用自走式振动辊进行滚动处理。其次，根据建筑图纸的设计，用厚实的部分填充粘土心墙材料。再次，通过滚动试验确定心墙材料的质量控制指标，并校准设计变量，以确保设计变量合理;最后，根据土壤材料的厚度，干密度和水分含量，按不同的滚动次数进行计数，绘制关系图，并使用与最小壁透光率相对应的干密度和水分含量作为新壁材的标准。

3.2 心墙坝填充质量控制

3.2.1 心墙坝铺土

在将土壤铺到墙壁上之前，需要对粘结表面采取规划措施，目的是防止层之间的平滑结合。土壤摊铺层的厚度不能大于35厘米或小于30厘米，压缩厚度不能大于30厘米或小于25厘米。对于心墙的高度差进行严格的控制，最大公差在5厘米以内。在心墙坝对土的过程中，土壤的水含量不能太干，也不能形成集水塘，同时注意在施工过程中必须严格控制土壤的含水量，标准含水量为2%左右。

3.2.2 心墙坝碾压

土壤覆盖心墙后，必须将心墙碾平并以50吨的振动碾压，碾压次数为一次。两者交错进行碾压后，以平碾碾压结束随后仍以50T振动对心墙坝进行凸块碾碾压。之后，使用拖拉机来计划心墙坝的刨毛。这样做的目的是进一步压缩心墙坝，同时有效地避免对岩心壁表面上的土壤造成损害，并防止由于超压而造成的剪切破坏。

3.3 现场质量检查

3.3.1 干密度和水分含量检查

直径10厘米的无缝钢管由直径10厘米，高度8厘米，体积628厘米的环形刀制成。采样时，使用表层小于或等于10CM，压缩厚度小于25CM的单个土壤层。双层压缩厚度大于25厘米或小于30厘米。从环刀中取出约30克土壤物料，用酒精将其燃烧或在烤箱中烘烤，计算土壤物料的水分含量和干密度并比较控制指标。计算结果若不在此范围内，则必须使土壤变黑或与水混合，还必须检查土壤是否有超压损坏[3]。

3.3.2 检查渗透系数

检查渗透系数的主要设备是一个可渗透的环，一个量规管（1，000ML和100ML）和一个手表，另一个是进气软管和塞针。穿透环是自制的，直径为44厘米，面积约为1500平方厘米。穿透后，从具有干密度的样品坑中选择位置，深度为10厘米的矿坑略大于渗透环。施工过程中保持矿坑的表面水平，将通孔环埋在坑中，使周围充满土壤，保持样品坑的土壤含量饱和，饱和时间超过120分钟。当注水量和溢水量达到相对平衡时，定时读数开始，并且以点流的形式将水连续注入到渗透环中。在5分钟时读取一系列数据，并根据注入的水和溢出的水之间的差异计算渗透系数。特别注意野外检查是相对数据，因此用于野外采样的环形刀，渗透仪和试验的规格必须一致，并且测试方法和程序必须一致。同时注意设置心墙过滤层为防止心墙的土壤材料被水冲走，同时过滤土壤排水。同时，必须建立过渡层，以便在两种具有高刚度的土壤材料之间产生必要的过渡。设置时，可以根据实际情况选择合适的设置方法。例如，在中低坝型的压载坝中，心墙的上层不与水体接触，仅需要过渡作用，因此可以适当地去除过滤层，以节省材料并节省金钱。而对于压载水坝的中低水坝，即使去除心墙上的过滤层，水坝仍然可以正常工作，因此节约了大量的资金投入。

3.4 石碴料碾压质量

在检查压载机、压路机的压实质量时，施工人员和质量控制人员应在现场检查压路机压实质量。主要检查是石渣材料的干密度，干密度值用于反映心墙的最终密度。目前，常用的检查方法主要是“灌溉法”和“沙灌法”。无论使用“灌溉法”还是“沙灌法”，样品支脚的尺寸必须符合标准，石渣材料的选择应保持在15-20KG之间。实际上，样品坑越大，干密度值越大，样品坑越小，干密度越小。因此，在现场采样的样品坑应该与用于辊压试验的样品坑基本相同。

4 水库粘土心墙坝施工质量控制措施

为保证粘土心墙坝的施工质量，必须严格控制碾压设备，堆场的材料来源以及坝面施工的准备工作。按照准备的测试程序，严格检查大坝填料的质量，同时加强技术人员的组织和管理，并制定科学技术支持措施。

4.1 质量控制指标的选择

一般情况下，干压缩密度的下限由压缩试验结果求出的最大干密度的平均值乘以设计所规定的压缩度而决定，作为检查质量的控制指标，此数据指标常被用作施工过程中的参考指标。对于具有良好压缩性能的涂料，可能存在干密度化合物不能满足表面压缩程度要求且压缩不充分的情况，对于心墙坝的建设会带来一定的负面影响。目前，工程界已经吸取了这样的经验和教训，不能仅仅依靠压实能力单方面追求压缩和干燥密度。以某工程的粘土心墙大坝为例，由于其独特的特性，堆积的颗粒细小，水分和粘性含量高，并且在撞击时干燥密度低。即使在干燥密度达到一定值并且压缩函数增加时，饱和度也会随着高压下最佳含水量的降低而增加，因此该心墙坝使用农田土壤填满边坡，压缩程度基于596KJ，这避免了通过压缩功能增加压缩干燥密度的不利影响。

4.2 组织管理措施

首先，建立科学的质量管理体系，质量检查员应加强施工过程的质量控制，严格按照施工过程对整个施工过程进行检查和批准。在保证一期施工的土壤水质审批和检查之后，才可以启动下一阶段的工艺检测，以严格控制整个施工过程。项目部的施工人员在项目部经理的总命令下，建立完整的组织体系，并负责单个项目（填筑坝面的区域，防滤材料生产系统的责任区域，仓库建设的责任区域）和相关项目组。为了增加相关部门之间的沟通与联系，可以在人水坝收费站，监管站点，所有者和联络会议中心建立指挥中心，以建立主管与现场之间完整的通信系统。在施工过程中，定期举行协调会议，以沟通和解决问题并讨论施工期间的解决方案，从而有助于确保施工的连续性并有效减少施工时间。

4.3 技术保证措施

（1）在开始施工工作之前，有必要编制每个项目区域的施工计划，并设计人水坝的整个施工组织，以确保水坝材料的运输和保存。按顺序组织技术的各个方面，采取所有预防措施，并进行科学组合。

（2）大坝表面的施工受到统一管理，从而使施工程序按顺序进行连接，明确了水流作业。

（3）确保施工检验人员的专业技能。在建造粘土心墙大坝之前，有必要向施工人员提供技术说明，在施工过程中进行跟踪和指导以及工作后的总结和评论，要求每个人都熟悉程序以及科学和标准化的工作。

（4）保证填充材料的厚度符合规格要求，因此所制备材料的填充尺寸必须在可允许范围内。在建造大坝时，研究小组必须全天进行测试以确保过滤面积和过渡材料的安全，以确保复杂的滚动质量设计要求。

（5）为了确保建筑和施工设备项目的质量符合规范，员工必须执行一次验收操作，例如与岸坡接触的部分，被混凝土覆盖的部分，走廊和重叠的界面等。

5 水库粘土心墙坝施工注意事项

（1）为了提高材料来源的质量，需要反复检查建材场，如果发现地质条件发生变化，则应及时反馈信息，以准备对该部分进行紧急保护。

（2）规范的施工准备工作有序进行，避免返工现象，实现了质量与发展的双赢。

（3）粘土墙坝的堆放材料量长，施工时间长，强度高，施工前的道路规划非常重要。例如，在建設粘土心墙水坝时，设计人员在心墙水坝区域安装了平板桥，以有效解决跨心墙水坝的施工区域的交通问题。

（4）粘土心墙坝主要用于土壤的下游区域，压实试验应考虑压实次数以及制备区域中材料厚度与材料区域厚度之比。只有经过适当的设计，才能仔细考虑材料准备区域的填充质量。根据项目建设过程中的实际变化，需要确定关键因素，探索不符合设计要求的场所，并为意外情况准备设计更改，以免产生不利影响。此外，建立一套完整的质量监测，调查系统和技术研究管理体系，将新技术与科技成果相结合也十分重要。

结论：综上所述，水利工程中的粘土大坝施工技术仍有很多值得关注的地方。运行中的质量控制操作还存在许多问题，这些问题对水资源管理和水电公司的正常运行有相应的影响，因此，结合各种技术和概念来管理和控制建设项目非常重要。同时，在管理和控制过程中，员工的能力和素质必须有一定的要求。通过确保专业精神，不断提高工作技能，从而消除了工作日程中隐藏的安全隐患，这为改进整个项目奠定了基础。

参考文献

[1] 秦美荣.阿塔山水库壤土心墙堆石坝施工工艺[J].价值工程，2015，34（10）：182-183.

[2] 陈永清.云龙水库粘土心墙堆石坝填筑施工综述[C].云南省水力发电工程学会.南方十三省（区、市）水力发电学会秘书长会议论文集.云南省水力发电工程学会：中国水力发电工程学会，2010：185-192.

[3] 陈永清，庞林军.云龙水库粘土心墙堆石坝填筑施工综述[J].云南水力发电，2009，25（S1）：26-30.