对调蓄引水工程坝体填筑的探讨

欧 斌

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州）

引言

水利工程是民生工程，而水库是水利工程的重点，所以在水库建设的过程中，一定要严格控制坝体质量。本文围绕着坝体填筑的施工工艺展开探讨，并严格按施工规范要求进行施工，从而保证水库工程质量得到有效控制。

1 案例概况

为解决城乡居民生活生产用水以及工业用水，并且能够将应急水源提供给西峰区，环县和庆城县开设了一项水资源配置工程，即盐环定扬黄甘肃专用工程甜水堡调蓄引水工程。该工程由引水工程、蓄水工程和输水工程3 部分组成。其中，引水工程主要对扬黄甘来专用工程13 号泵站所进行改造，从13 号泵站中将水引入调蓄水库，引水流量1.8 m3/s，提水扬程21.5 m，引水线路全程长2.73 km；蓄水工程水库的总库容91 554 000 m3，包括死库容10 510 000 m3，最大坝高28 m；输水工程由10 条隧洞组成，从水库自流输水到山城，和扬黄续建工程主管线相连，全程长度26.39 km，设计流量1.45 m3/s。

2 坝体填筑施工工艺

2.1 料场开采施工方法

2.1.1 表土层开挖

表土层即含有植被和丰富植物根茎的表层，主要借助推土机进行人工剥离的辅助工作，利用反铲进行挖装作业，通过自卸车辆进行运输。表土层主要运用于临时搭建的设施的场平回填，或者是直接作为弃料丢弃在相应的料场。

2.1.2 排水系统施工

为促使土料的含水量保持在最佳状态，在施工之前需对排水沟进行挖设，以此把雨水引入料场外地势较低的位置，借助泵站，集中针对料场开挖作业面的低凹位置开展抽排作业，对于分布在含有丰富地下水的料场区域，要先挖出深沟或者是深井，借助泵站抽排降低地下水的水位线，以此确保土料含水量能够维持在最佳状态的3%上下。

龙沟开挖断面的底宽需设置为1.0 m，边坡比为1:1.5，开挖深度应比土料开采的深度多0.6 m，排水龙沟的布置数量及其位置不仅需要确保满足排水的实际需求，还应当符合土料运输道路的布置要求，通常，两条排水龙沟之间的距离不能低于开挖机械的开挖宽度。

集水井应顺着纵向排水沟设置，每个集水井的间距为200 m，其底部尺寸为1 m×1 m，底部的高程大约为排水沟底高程向下1 m，应将一台2.5 kw 的潜水泵置于井内，以便更好地抽排其中的积水。

同样，做好取土区明水排放工作的重要性也是不言而喻的。从远到近开展取土工作，保证取土区表面坡向排水沟的坡度，从而确保雨水能够在取土区中顺着表面流至排水沟中，然后由集水井对其进行抽排，以免取土区出现大规模积水的问题[1]。

2.1.3 土料开挖

在表层土被剥离到一定的程度之后，要在施工现场进行取样，开展相关试验，以此检测土质的特性及含水量，质量达标的土料借助反铲配自卸汽车由上而下运至上坝；含水量过大的土料，通过降低地下水位线等措施，促使其含水量达标后，再将其按顺序进行开挖与运输。

2.2 填筑碾压试验

填筑碾压试验的开展程序可参考图1 中的内容。

图1 填筑碾压试验程序

试料装运：为模拟施工的具体情况，应当运用挖掘机和25 t 自卸汽车进行试料的装载与运输。在实际装料之前，应针对含水量开展相关试验，在对不同含水量的土料进行装运时应固定车辆，做好挂牌工作，并安排专门的工作人员负责指挥。

铺料：土料铺料作业开展中，需要应用进占法，铺料的厚度应符合相关标准，并有效控制在误差范围内。同时，还需要安排测量人员监控好所铺设的层厚。

平料：主要是借助推土机进行推平，再通过人工辅助的方式找平，以确保填筑层的厚度能够与试验的要求相符。

层厚测量：测量主要是借助相关的测量仪器，分别在试料平料、静碾2 遍及碾压结束后各测量一次层厚。

碾压：羊角碾的起振应在碾压试验区的2 m 之外进行，并且需要在专业人员的指挥下开展，计划应用退错距法进行碾压。应确保羊角碾的行驶稳定且平直，确保没有出现超碾过宽或是漏碾的问题。行车速度要在2.0～3.0 km/h 的区间，负责指挥的工作人员要借助秒表来对行车的速度进行有效控制。

干密度测量：在快速测量密度与含水率的时候，应严格依据《土工试验规程》中的要求开展相关试验。

层间结合情况：在完成碾压后，应于合适的区域挖开本次的试验层，以此观察两层土料之间的结合状况，并在现场描述填土上下层结合面之间的状态是否良好、是否存在光面或剪力破坏等问题。

2.3 坝体填筑施工工艺流程

坝体填筑施工工艺流程如图2 所示。

图2 坝体填筑施工工艺流程

2.3.1 土料运输

（1）在土料运输期间，需要充分考虑坝型坝区的地形、运输距离与运输工具等。条件允许的情况下，应考虑让运输车辆直接上坝，尽可能地降低倒运的次数。运输期间，需要做好挖、装、运、卸这四个环节的配合工作，同时，开展机械化联合作业，有效提升机械的利用率。

（2）运输时，道路的宽度、路面、路基、线路、弯道半径、坡度、排水等因素需要符合有关规定，汽车运输通常是在沥青路面或泥结碎石路面进行。

进占法卸料示意见图3。

图3 进占法卸料示意

2.3.2 填筑

（1）天气干燥时会加速土层表面水分的蒸发，所以，铺料和压实表面都需要通过洒水来适当保持湿润，从而确保其含水量。

（2）将土料利用自卸汽车运送到填筑现场，卸料主要借助进占法，也就是让自卸汽车在已经平整好的松土层上行驶、卸料，利用推土机进占平料，避免自卸汽车在已经碾压好的层面上行驶，对层间刨毛产生不利影响。在卸料之前，应对层面的刨毛状况以及湿润度等进行检查，在一些特定情况下，还需要借助洒水车适当加大湿润度。采用分段、水平分层填筑法按设计断面自下而上填筑至设计高度，坝体分段条带和铺料宜平行坝轴线进行。在填料的纵横坡位置，选择台阶收坡的方式，碾压搭接的长度应超过1.5 m，如果条件不允许，接缝坡度应不陡于1:3。

（3）坝料运至坝面卸料后，及时摊铺均匀，并保持填筑面平整，超径不合格的料块应打碎，杂物应剔除。每层铺料后用水准仪检查铺料厚度，超厚时及时处理。

（4）在开展分段碾压作业期间，应确保相邻两个区段的碾压痕迹相互搭接，顺着碾压的方向，搭接的长度不能少于0.3 m～0.5 m；垂直碾压方向的搭接宽度应在1 m～1.5 m 范围内。

（5）振动碾在碾压带的两侧先往复压够遍数后，再进行错距碾压。在碾压过程中，视土料含水量的情况进行坝面洒水。

（6）在开展粘性土铺料以及碾压环节的时候，应确保开展作业的不间断性。假如需要在短时间内中断作业，需要确保风干土层表面的湿润性。假如停工的时间比较长，需要与天气情况相结合铺设保护层，在复工的时候应及时清理掉保护层，同时针对填筑面开展相关的检查。

（7）想要切实保证土料的碾压质量，关键需要做好过程中的控制工作，重点监控碾压的次数、振幅、行驶的速度、碾轮搭接宽度等。碾压的方向通常与坝轴线平行，岸坡往往要顺着坡脚开展。在完成碾压作业后，需与布点相结合测量其高程，从而实现压实厚度的有效控制。在完成碾压后，表面平整度应控制在0～±10 cm 的范围内，假如发现存在0～±30 cm 的不平整问题，应当推平表面，重开展铺压作业。

（8）为促使砂砾料坝壳或者是均质坝在设计断面内的压实干容重符合设计要求，在对土料进行铺筑的时候，上下游坝坡应预留有余量，同时，在护坡垫层铺筑的时候需要按照设计要求进行断面削坡。在此工作完后，靠近坡面大致30 cm内的内压实干容量可以低于设计要求，但是不合格的部分不能低于设计干容量的96%[3]。

（9）在压实土料后，工地试验室应结合要求进行取样，取样数量不能低于每个200 m3～400 m3，并且在每层中必需检查边坡结合部分，在确保达标之后才能够展开下一环节的施工作业。

（10）在压实土料后，按照施工要求要在每层之中取样两到三次。土工试验要求试坑直径D≥（3～5）dmax和D≥100 cm 控制，试坑体积主要是借助灌砂与灌水二者相结合的方式开展，在此期间应注意的是，在冬季气温较低时，不宜采取灌水法。试坑测试的项目主要涉及含水量、湿密度、颗粒级配等，最后计算出干密度与相对密度。碾压后取样的结果应与设计要求相符合，反之则应再次开展碾压作业，直至质量达标。

（11）采取大规模作业的形式，可以减少土料铺筑后产生的接缝。在分块填筑期间，针对块间接坡位置的虚坡带应采取专门的解决对策，比如，可以借助台阶式接坡方法，或者挖除接坡位置没有充分压实的土料等等。

（12）对于汽车上坝压实的土层，应刨毛处理，以利层间结合。通常刨毛深度3 cm～5 cm。

（13）机械碾压运行方法（见图4）应符合下列规定：①气胎碾、羊足碾、振动碾压实过程中可应用进退错距法；②可应用连环套打法夯实夯板。

图4 机械碾压运行法

2.3.3 岸坡部位

在选择与岸坡接触部位的土料时，主要考虑含有较多粘粒的土料，并且需要将含水率调节到施工含水率的上限，采用小型振动碾沿岸坡方向压实，和坝体部位结合带的碾压搭接宽度应超过1 m。

2.3.4 接缝部位

坝体搭接坡比采用1：3。在先期坝体填筑过程中，分层铺筑坝体料时会形成坡度比为1:3 的人造边坡，在之后铺筑坝体时，通过1.2 m3挖掘机顺着坡脚处，重新摊铺先前填筑的坝壳料1.0 cm 范围内没有压实的区域，以此形成比例为1:2 的边坡和宽度为1.0 m 的预留台阶。在铺筑上层坝料的过程中，需要露出下层的碾压面，并且，对于预留出的台阶而言，应确保其排列整齐，之后同时开展坝壳料填筑作业，应用骑缝碾压，切实保证接坡位置的碾压效果[4]。

2.3.5 坝体填筑接合部的处理

（1）填筑坝体期间，需要在一定距离内错开每层中间的分段接头，分段条带应平行于坝轴线，每个分段中间的高度差不能太大，通常，接坡的坡比不能超过1:3。对于坝体分期接合的位置来说，会有一定的半压实状态的松散料存在。在后期对外部料实行填筑作业期间，应对其采取一定的处理措施，例如应用推土机进行削坡处理。在后填筑区域每一次填筑新料的时候，都需要在与先前填筑体边坡相接近的位置预留出一定的沟槽，应用推土机在新填筑层的上部实行削坡处理，将之前的半压实状态的松散料集中在预留的沟槽内，削坡宽度通常控制在1.0 m～2.0 m 范围内，之后利用振动碾沿着边坡的方向骑缝碾压结合部，伴随后期填筑区域的逐渐升高缓慢削坡，一边削坡一边填筑一边碾压直到顶部的位置[5]。

（2）针对坝身和混凝土结构物的连接，与混凝土结构物相接近的位置不能使用大型机械时，可以考虑应用人工夯实或使用小型机械。在碾压填土期间，应均衡压实混凝土结构物两边的填料，防止其产生过大的侧向压力引发安全问题。

结束语

总而言之，在水库工程建设期间，大坝的建设是一项重要内容，而在大坝施工期间，坝体填筑也是其中一项施工重点。所以，应严格控制坝体填筑的质量。坝体填筑有着很高的施工要求，应切实控制好施工工艺，确保坝体填筑的施工质量。本研究主要围绕坝体施工工艺进行探讨，以此为坝体填筑施工作业提供一定的指导，继而有效控制大坝与水库工程的施工质量。