平原水庫土壩填筑質量控制標準及成果分析

楊開濱

(黑龍江省建三江管理局水務局，黑龍江 建三江 156300)

勤得利農場鴨綠河水庫位于省農墾建三江管局境內，總庫容524.14萬m3，總蓄水量 640萬m3，可保護水庫下游3個作業站800多人口和一條省級同撫公路及公路橋的安全，保護4 000 hm2耕地，可灌溉水田533.3 hm2。水庫庫區養魚水面50 hm2，年產商品魚3 000 kg，是一座以灌溉為主兼顧防洪、養魚、旅游綜合利用的小(1)水庫。經地質勘查表明庫區地下水埋藏較淺(1.40～2.80 m)，可利用含水層深度為0.5～2.0 m。根據土壩設計斷面土方量計算，其土料運距一般為200 m，最遠可達700～800 m。庫區內土料天然含水量為30% ～45%，天然干容量1.21～1.45 g/cm3。土質為黏滯土，最大干密度為1.60～1.70 g/cm3。而設計的土壩填筑容量為1.50～1.55 g/cm3，相應控制含水量為23% ～24%，滲透系數為4.210-6cm/s。在這種條件下，對土壩填筑進行施工，必須結合工程實際條件，通過科學試驗研究加以解決。

1 土壩填筑

1.1 正常段填筑

正常段是相對于潮溝而言，清基10～20 cm后，能夠直接上土筑壩的壩段.是水庫土壩欠體，約占總壩長85%以上，所以碾壓試驗主要是解決正常段筑壩的方法問題，實際中均按促壓試驗成果實施，其主要步驟為:

1.1.1 放樣

按設計尺寸定樣放線，并將軸線、高程控制點引至壩外50～60 m遠、50～100 m送一個斷面。

1.1.2 料場規劃

庫區內取土，距離壩腳50 m遠以外為土料場，即離壩坑50 m寬范圍內高程不得降低，如有低洼處應按設計干密度碾壓填土至基礎地面高程。首先按斷面土方粗估取土場寬度，然后進行土料場天然含水量、干密度、土質情況普查，最后根據填筑斷面土方、料場普查結果.并考慮一定備用系數界定土料場寬度。

式中:B為取土場寬度，m;a為備用系數;v單位延長米壩段施工填筑土方量，m3;ρ施工填筑要求干容量，g/cm3;ρ’土料場天然干容量，g/cm3;h取土深度，m。

如原地面高程為2.3 m，考慮清基深0.2 m，則基礎高程為2.1 m，按設計施工斷面V=170.3 m3，取碾壓試驗結構ρ=1.56 g/cm3，h=1.0，a取1.3，則經計算 b=236 m，取 b=250 m。

1.1.3 清理基礎和料場，同時修筑取土場內道路

清基按碾壓試驗結果要求即可。料場表層的雜草、根須等必須徹底清除，一般10～20 cm深利用推土機或鏟運機清除，同時，修筑土場至壩體的運土道路，高出地面30～50 cm即可。

1.1.4 壩體填筑

主要為機械化施工，其配套組合有:

1)2.0 m3斗容鏟運機自裝、自運、自鋪，推土機壩上平土碾壓，300 m運距臺鏟運機配備1臺東方紅54則推土平土;即可分段輪換流水作業。此種方式為最佳施工方法。

2)東方紅型推土機裝土、東方紅型推土機牽引鐵排(容量1.5～2.0 m3)運土，東方紅型推土機卸土、平土碾壓。機械組合為推土機:鐵排:推土機=1∶(4—5)∶2，效率較低，但筑壩質量容易保證。

3)6.0 m3斗容鏟運機＜73.5 kW以上拖拉機牽引)自裝、自運、自鋪，D60或Hl40型推土機平土、碾壓，機械組合為(4～5):1，此種方法鋪土要加厚到40～50 cm，運土道路要專門修筑并經常養護、碾壓質量不易保證。

4)3～5 臺輕型(東方紅)推土機或73.5 kW以上大型推土機并排推土順爬道上壩。推土機平土、碾壓，此種方法只可少部分采用，因質量難以保證，同時效率也低，屬于最差施工方法。

5)做坡整型及驗收。主要利用推土機將壩體填筑一定高度時，隨時粗略整型，壩體填筑至設計施工斷面高程時，再等雨或灑水近行機械做坡整型，必要時輔以人工進行修整，最后經檢查質量合格后，按施工填筑斷面驗收。

1.2 潮溝段填筑方法

勤得利農場鴨綠河水庫壩基不包括橫跨寬度(通過壩基長度)200 m的混江溝潮溝、還跨越了寬度為10～100 m的較大潮溝16處，這是該水庫土壩施工的最主要一環，結合此項工程研究探討先進的、經濟合理的、安全的潮溝處理方案是本次分析的重要內容之一。實施中根據潮溝的不同特點主要采用了換填法及鋪土工織物軟排處理方法。

2 土壩填筑質檢

土壩填筑質檢分為現場檢測、復檢及鉆探檢測。

2.1 現場檢測

分段專人負責分層檢測，主要檢測碾壓后含水量，干密度、鋪土厚度、層間結合等，6.2 m高程以下(壩高4.0 m)每50 m壩段檢測3～4點，6.2 m高程以上可檢測2～3點，潮溝填筑時應沿溝軸線方向至少每層檢測3點，較大潮溝5～6點。鋪土厚度25 cm，碾壓3遍，檢測試樣取底部，要求干密度Pd＞1.50 g/cm3，含水量為17% ～25%，不應出現彈簧土。正常段壩基碾壓后要求干密度 ρd＞1.50 g/cm3(距地表0.5 m以內)，潮構基礎(換填法)干密度ρd＞1.40 g/cm3。

2.2 復檢

壩體填筑為2.0、4.0、6.0 m高時，分別由復檢組統一進行復檢，每200 m設一斷面，大潮溝處加取，一是用人工取土鉆現場鉆探。分別沿0.10、0.50、1.0、1.5、2.0 m分5 層取樣，測試含水量、干容量，并取20cm×20cm×20cm原狀樣一個做室內常規全項土工試驗分析，同時人工控1.0～1.2 m深坑。測試鋪土厚度、層間結合情況，要求:干容量ρd≥1.5 g/cm3，個別干容量≥1.47 g/cm3，合格率要達到90%以上，否則該壩段要進行返工。

2.3 鉆探檢測

2006年8 月，對2004年5—7月及2003年5—9月完工的13.11 km壩進行了鉆探取樣、平均每500 m壩段布置一孔大潮溝處加鉆1～2孔，正常段沿深度2.0、4.0、6.0、8.0 m分四層取樣，潮溝段沿深度 2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 m分土層取樣，室內做常規土工試驗分析。

質檢結果統計分析為頻率統計并繪制頻率曲線和管理直方圖。填筑壩體以每個施工單位承包的壩段為單元工程進行現場質檢成果統計分析。壩基、邊坡、復檢每期工程為一單元進行統計分析、鉆探取樣以整個壩段為分析單元，現將整個壩段質量檢測分析結果列于表1，已完成壩段的質檢成果統計圖1。

表1 現場質檢統計結果

圖1 平原水庫土壩填筑現場質檢分析統計圖

3 結論

通過質檢成果統計分析表明，勤得利農場鴨綠河水庫土壩填筑的主要控制指標干密度、滲透系數、抗剪強度等指標均滿足設計要求，說明土壩填筑的施工工藝是符合實際和可靠的。通過筑壩土料顆粒分析表明土壩粉質黏土、(重、中)粉質壤土、黏土的干密度值相差較大，尤其是有部分黏土壩段，按此施工工藝，干密度達到ρd=1.50 g/cm3很困難，復檢資料分析結果也說明了這點。那么壤土干容量平均達1.62 g/cm3，而黏土干密度只有1.52 g/cm3、部分黏粒較高的黏土壩段(或部位)干容量只有1.45～1.50 g/cm3，這樣土壩是否產生不均勻變形而產生裂縫，黏土壩段(部位)質量是否滿足穩定要求。這要從壓實程度(ρd/ρmax)和土壩抽樣檢測的滲透系數、抗剪強度指標來進行衡量、評價，通過擊實試驗表明壤土和黏土的最大干容量分別為1.73 g/cm3和1.58 g/m3，因而在采用此施工工藝條件下，兩種土料的壓實程度分別為96.5%和94.6%。可見從壓實程度分析看，土壩不同土料具有較均衡的壓實程度，因而不會產生裂縫;另從滲透系數。抗剪強度指標看，壤土、黏土的垂直滲透系數分別為8.69×10-7cm/s和8.6×10-7cm/s，水平滲透系數分別為3.8×10-6cm/s和 1.4×10-6cm/s，均滿足 4.20×10-6cm/s的設計要求。壤土和黏上的內摩擦角分別為23.6°和18.5°，也滿足18°設計指標要求。從筑壩完成后1 a鉆探取樣表明土壩的干容量、滲透系數、抗剪強度均符合設計要求。

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