黏土在土石圍堰中的應用綜述

朱海言

(貴州黔水建設工程有限公司，貴陽550000)

黏土在土石圍堰中的應用綜述

朱海言

(貴州黔水建設工程有限公司，貴陽550000)

隨著經濟不斷發展，人們對水利工程建設的要求在不斷的提高。土石圍堰作為水利工程中重要的建筑物，其建設重視程度越來越高。土石圍堰一個非常重要的注意事項就是防滲，因而黏土心墻的使用變得十分的廣泛。貴州屬喀斯特地區，水庫圍堰大多采用土石圍堰，根據現場地形地貌條件，圍堰以土石填筑，防滲采取黏土填心，輔以帷幕灌漿，如思南縣七里塘水電站、灰洞水電站、石阡花山水利樞紐等水庫。

黏土;土石圍堰;勘探;防滲;填筑;喀斯特地區

1 工程概況

灰洞水電站位于貴州省黔南布依族苗族自治州羅甸縣境內，地處羅甸縣北部董王鄉的蒙江主源格凸河上。蒙江流域屬珠江流域西江水系，紅水河干流的一級支流，發源于長順縣馬路鄉花紅堡，流域集水面積2 306 km2。

電站壩址位于格凸河下游，是蒙江流域水力規劃中格凸河的第六級。壩址以上流域集水面積2 273 km2，主河道河長146.3 km，平均比降5.84‰。壩址河床高程約620 m，兩岸為高山峽谷，山勢較陡峭，最高相對高差達約200 m，該河段天然落差集中，水力資源豐富，開發有利［1］。

2 土料場的勘探與開采

在壩址區共勘察了兩個黏土料場A1、A2，用作圍堰黏土心墻填筑土料。

2.1 A1料場

位于壩址上游右岸熔巖臺地上，距壩址4.0 km，地面標高1 320～1 345 m，巖性為黏土。無用厚層0.57～0.70 m，有用厚層2.40～3.39 m，有用層儲量56.1×104m3。除含水量偏高不滿足要求外，其他指標滿足防滲土料技術要求，儲量滿足設計用量。料場現為沼澤及次生林，運距較遠，需修運輸道路，開采條件較差，可作次要料場。

2.2 A2料場

位于右壩肩熔巖臺地上距壩址200 m，地面標高1 299～1 305 m，巖性為黏土。無用厚層 0.2～0.50 m，有用厚層 ＞5.05 m，有用層儲量 31.2×104m3。地下水位低，土層較厚，適宜機械開采，運距較近。各項指標均滿足防滲土料技術要求，儲量滿足設計用量。料場現為次生林，需修運料公路，可作主要料場［2］。如表1為心墻土料場土料物理指標。

表1 心墻土料場土料物理指標

3 黏土心墻填筑施工

3.1 黏土填筑設計控制參數

按設計要求圍堰黏土壓實后，要求滿足下列規定:①顆粒級配85%可通過4.75 mm的篩孔，且其中應有40%可通過0.075 mm的篩孔;②塑性指數應該在20% ～50%;③液限應該在百分之35% ～70%;④所含的有機物的量≥2%;⑤黏土的滲透的系數應該低于5×10-9m/s。

3.2 黏土碾壓試驗

為獲得黏土填筑施工質量控制最優參數，在黏土場區域進行現場生產性碾壓試驗，對不同層厚，不同碾壓設備，不同碾壓遍數等進行相關的碾壓試驗，用核子密度儀法和環刀法對碾壓后的密度進行檢測。經過碾壓對比試驗，碾壓厚度取規范要求的最大厚度20 cm，為了滿足施工進度，降低成本，確定選用26tDYNAPAC振動平碾進行碾壓。碾壓試驗確定的黏土填筑施工參數見表2。

表2 黏土填筑施工參數

3.3 黏土填筑施工

3.3.1 圍堰基礎接觸料的施工

圍堰黏土心墻填筑前，先對圍堰基礎低洼部位用接觸料進行回填，回填采用小型振動碾壓實或油動夯實機夯實。圍堰基礎1m范圍為接觸料填筑區，調節好的接觸料采用自卸汽車運輸，平地機平整，裝載機輪胎碾壓，以避免對軟弱巖石基礎的破壞。

為了使接觸料與圍堰基礎很好的結合，接觸料的含水要求適當增加，其含水率控制范圍為OMC+1%到OMC+3%，填筑下一層前需將填筑面拉毛處理。

3.3.2 黏土料的施工

在填筑黏土料之前，需要對已經填筑的黏土料的表面進行拉毛施工，將推土機安裝上橫梁以及耙齒，利用推土機進行拉毛施工，在黏土的表面會形成一個比較勻稱的大概有5 m深的V形槽，這樣利于兩層黏土之間的結合。

此外，還要進行長期的曬水工作以保證黏土表面的濕潤和水分。

黏土料鋪料方式為進占法，以防止設備碾壓破壞拉毛的黏土表面。黏土料采用自卸汽車運輸，推土機攤鋪，平地機平整，26 t振動平碾進行碾壓4遍后，進行壓實度的檢測，試驗驗收合格后進行下一層的施工。

黏土攤鋪時，先進行黏土料的攤鋪和平整，預留黏土料下游的石膏料處理區，然后將石膏處理料運輸至已攤鋪平整好的黏土料表面，使用推土機將石膏處理料推至1A料下游預留的溝槽填筑區進行攤鋪。最后用平地機對整個黏土表面進行平整，用振動碾采用錯距碾壓法進行碾壓。

3.3.3 反濾料施工

在國內黏土心墻土石壩的反濾料的施工，采用鋸齒法或插板法施工。無論鋸齒法還是插板法，均避免不了各種反濾料的摻混，而且為保證心墻和反濾料的寬度，基本上采用的超小三角的辦法，增加了工程成本。

3.4 黏土填筑面質量控制

黏土施工中的質量控制關鍵就是對填筑面進行有效的控制。填筑面的質量控制重點包括黏土層與層之間的有效結合、之間的壓實度以及黏土的邊線控制等。

為了避免在黏土碾壓之后因缺水而產生的裂縫，那么必須保證填筑面的長期的濕潤狀態。在填筑好一層黏土之后要進行下一層黏土的填筑之前必須對上一層的黏土進行拉毛施工，進行拉毛施工之后嚴禁進行任何的設備的行走，以防對填筑的表面產生破壞，阻礙其與下一層填筑面的結合。進行拉毛之后應該對表面進行長期的曬水，以保持其表面濕潤，使得能夠與下一層黏土進行有效的結合。

因為率先進行濾料的施工，所以黏土的上面以及線面的邊線應該僅僅靠著濾料，但是必須采用設置高程以及控制線的措施對黏土的厚度進行有效的控制，并且在進行黏土的鋪攤之后，再使用平地機對填筑面進行平整工作，使得填筑面的表面變得更加的平整，不管是厚度還是均勻度都能夠滿足相關要求。

還應該對碾壓機的碾壓的速度以及碾壓的次數進行嚴格的控制，在碾壓工作完成之后，必須在現場進行試驗檢測工作。為了保證濾料早黏土的鋪攤以及碾壓過程中能夠避免擠壓，應該在已經鋪攤好的濾料靠黏土的一側使用白鐵皮進行覆蓋以此達到保護的作用，直到黏土鋪攤以及碾壓工作完成之后再將白鐵皮除去。

［1］陸朝城.水庫大壩灌漿施工及防滲加固處理方案［J］.中國新技術新產品，2010(06):125.

［2］方達歐.關于土石壩黏土心墻開裂的幾個問題［J］.水利水電技術，1980(01):2-6.

TV551.3

B

1007-7596(2014)06-0187-02

2013-11-22

朱海言(1971-)，男，貴州金沙人，工程師，從事水利水電施工方面工作。