浅谈坝体填筑料含水率的有效降低措施

2021-03-27安金龙

农业科技与信息 2021年2期

安金龙

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）

坝体填筑是甘肃省引洮供水二期配套秦安县城乡供水工程EPC 总承包第1 标段调蓄水池（好地梁调蓄水池）工程施工最为关键、最为重要的施工项目，坝体填筑施工质量将直接影响坝体的稳定性，而坝体填筑施工中填筑料的质量将直接影响坝体的稳定性和强度，影响坝体填筑料质量的核心参数是含水率，如果含水率控制不当，就会导致干密度及压实度达不到相关要求，从而影响坝体的稳定性和强度。

1 工程概况及地质情况

好地梁调蓄水池容积为60 万m3，根据地形地质条件，采用半挖半填形式布置为边角修圆的不规则梯形，调蓄水池池顶宽度6.0 m，池底长430 m，宽132 m。夯填坝体采用开挖料，调蓄水池基础为黄土状土，土层湿陷性较弱。调蓄水池池深10.0 m，最大填筑高度约10 m。设计边坡迎水面1∶2.75，不设马道，背水面边坡1∶2，池顶以上黄土永久边坡1∶1.5。

池基为湿陷性黄土，池基衬砌防渗措施：调蓄水池池底部位清除至砂砾石层，同坝体标准夯填至池底高程，基础以上依次为10%水泥土垫层厚500 mm+复合土工布（0.5 mm 900 g/m2）+壤土垫层800 mm；池壁自下而上依次为清基+ 夯填+10%水泥土垫层厚500 mm+复合土工布（0.5 mm 900 g/m2）+M10 水泥砂浆垫层厚30 mm+ 预制C20砼板厚80 mm。大坝上游坡采用砼预制板护坡，下游坝采用砼格梁撒草籽护坡。

2 坝体填筑料材料要求

甘肃省引洮供水二期配套秦安县城乡供水工程EPC 总承包第1 标段调蓄水池（好地梁调蓄水池）工程坝体填筑主要材料为砂土、黑黏土、粉质黏土，施工单位在现场监理工程师的见证下，对填筑土料进行了现场取样，试验单位对土样进行了土工击实试验，出具了《土工击实检测报告》。试验结论显示：根据《土工试验规程》（SL237-1999）检测，砂土、黑黏土、粉质黏土的最大干密度分别为1.88 g/cm3、1.69 g/cm3、1.80 g/cm3，最优含水率分别为11.7%、12.7%、13.1%。根据设计要求，坝体填筑土方压实度为96%，即坝体填筑砂土、黑黏土、粉质黏土最低压实干密度分别必须达到1.81 g/cm3、1.63 g/cm3、1.73 g/cm3。经现场碾压试验，施工时填筑土料的铺土厚度为40 cm，静压2 遍，振动碾压6 遍，砂土、黑黏土、粉质黏土含水率分别控制在10.8%～12.9%、11.6%～13.4%、12.6%～14.8%时，压实效果最佳。

3 实际情况及原因分析

为全面了解设计提供土料场填筑料的物理力学特性，便于坝体填筑工作的顺利实施，自2017 年至2019 年期间先后多次对规划土料场及周边山体钻孔取样。根据实验结果，料场表层土料及周边山体平均含水率达到25%，土料源含水率普遍高于最优含水率，可直接用作坝体填筑料的非常有限，典型的问题是有“储量”，但是无足够可直接上坝的填筑料。受土料高含水率限制，造成填筑质量控制难度增大。

造成土料含水率逐年变化较大主要有以下几方面因素。

3.1 天气影响

由于2018 年6—9 月份施工区域降水量较多，年平均累计已经超过600 mm，2018 年降水影响天数占施工期总天数的70%。2018 年6—10 月施工期间发生暴水及强降水10 次，频繁降水造成土料场表层2 m 范围内含水率偏大，土料场下部含水率也普遍增加。

3.2 土料特性因素

料场上层土料为壤土，下层土料黏粒含量较高，局部出现夹层现象，下层黏粒含量较高土料含水量散发较慢。

3.3 环境地质因素

调蓄水池范围内，即主要填筑料场地，其轻微—中等湿陷性土层主要分布在表层2～5 m 以上，而地势高的东北部土层厚，湿陷性土层也较厚，西南部地势低，土层薄，湿陷性土层也薄，砂砾石层面高程1 262.5～1 265 m。而地下水位较高，且施工场地临近葫芦河，造成填筑料本身含水率高也是一大因素。

由于左右岸土料场土料含水率及土质时空分布不均，上层土料含水率较高，中部略高于最优含水率2%～5%，下层土料含水率过高且黏粒含量较高，结合2018 年降水对土料含水率变化的影响，控制填筑质量、施工进度及施工成本三者关系的关键是如何控制好坝体填筑料含水率。

4 措施

本工程受土料本身含水率及降水频繁等因素影响，尤其是降水后造成1～5 d 内若不采取相应措施根本无法及时复工，为在有限工期内按期保质保量完成合同约定施工内容，必须提高降水后复工效率。以此，按照分析制定的对策，逐一抓落实、抓实施，确保达到要求。

4.1 密切关注天气变化

项目部安排专人负责收集天气预报情况，提前15 d 将天气情况汇总公布，项目部生产技术部根据未来天气情况制定相应预案。

4.2 降水期做好合格土料覆盖工作

由于当地降水频繁，为尽可能减少天气变化对现场施工的影响，项目部采购了塑料布、彩条布等材料，根据现场天气情况，在雨前对现场合格的填筑料进行覆盖，保证填筑料不受降水影响，天气好转后，可及时进行施工，从而加快施工进度。

4.3 土料场翻晒法

将开挖出的土料拉运至土料晾晒场用挖机进行翻动、晾晒，利用阳光充足、气温适宜时段将高、低含水率土料进行掺和翻倒晾晒，堆放至相对平坦开阔区域，利于排水。土料翻倒翻晒时与风向和日照结合，最大限度降低土料含水率。

该方法适宜土料上下层含水率分布不均，高含水率土料层厚与低含水率土料层接近，且上下层土料含水率接近最优含水率，黏粒含量相对较低等情况。其优点是工艺简单快捷，天气良好的情况下施工效率高，投资较低，适宜前期土料场可开采范围大、施工组织有足够合理调配空间及后续坝体填筑面较小的情况下使用。

在晾晒场摊铺厚50～80 cm，待上层土料晾晒、含水率满足要求后，及时进行翻动、晾晒，如此循环，待摊铺土料全部晾晒合格后，转运至填筑料场集中堆放。

4.4 坝面铧犁翻晒法

充分利用坝体填筑作业面形成流水作业，即翻晒区、进占填筑区、碾压区、检测区，在坝面进行铧犁翻晒。为加快土料含水率降低速度，将土料拉运至填筑面翻晒区，按要求进行摊铺，摊铺完进行晾晒，并随时检测含水率。据统计，每晾晒2～3 h 含水率下降2%～3%，然后用铧犁进行翻晒2～3 遍即可满足含水率要求，每遍翻晒间隔时间3～4 h。利用当地气候特征提高含水率降低效率，根据土料黏结情况适当增加翻晒遍数，保证土料颗粒均匀达到最优含水率，符合规范要求。翻晒法优点是工艺简单快捷，天气良好的情况下施工效率高，其缺点是天气要求较高；只能降低含水率、无法解决上坝土料土质的不均匀性；在雨季无法迅速整平碾压施工面，受降水影响可能造成增加铧犁翻晒遍数，降低施工效率；施工作业面必须能满足流水作业，否则直接影响施工进度。