淺談碾壓式石渣壩的填筑施工技術

孫冰

摘要：在中小型水庫工程設計中，因地制宜地采用石渣作為筑壩材料，既可以增加壩體的穩(wěn)定性，又可以降低工程造價。本文依托四川某水庫擋水壩的填筑施工，來闡述碾壓式石渣壩的填筑施工技術要點。

關鍵詞：石渣壩；填筑；碾壓技術；質(zhì)量控制

中圖分類號：U416.166 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-64-02

引言

碾壓式石渣壩由于施工技術簡單、對壩基地質(zhì)要求不高、取材方便等原因，已經(jīng)成為目前中小型水庫應用較為廣泛的一種壩型。石渣壩主要是以粗粒土填筑防滲體和壩殼而成的土石壩，粗顆粒土相較于細粒粘性土具有顆粒較粗、多呈單粒結構，易于壓實，壓縮性低，強度高，透水性強，性質(zhì)穩(wěn)定等特點。

1工程概況

四川某水庫擋水壩，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有城市應急供水、防洪等綜合利用的水利工程。該水庫為中型水庫，總庫容為1128.9萬m³。

1.1壩體設計

水庫擋水壩為碾壓瀝青砼心墻石渣壩，壩頂高程1217.0m，長206m，寬8.0m，最大壩高61.0m。該壩壩址所在位置左側岸坡坡面順直，坡度約36°，坡頂?shù)胶拥赘卟罴s80.0m，坡頂山脊呈條帶狀；右側岸坡坡度35～40°，坡度變化不大，坡頂?shù)胶拥赘卟罴s100.0m，坡頂山脊呈條帶狀。

石渣壩斷面型式如下圖所示。

1.2料場選址

該水庫擋水壩筑壩石渣料的來源有3個，距離壩址位置均在500米內(nèi)。根據(jù)工程地質(zhì)測繪和鉆孔揭露，去除表層下部均為15-18米厚的全～強風化石英閃長巖，且存量充足，作為壩體石碴填筑料滿足要求。

2料場規(guī)劃及運輸

2.1料場規(guī)劃

料場的合理規(guī)劃和使用，是石渣壩施工中的關鍵技術之一，它直接關系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價。料場規(guī)劃不僅要考慮料場料源和壩體填筑的分區(qū)、分塊填情況，同時還要考慮其他施工部位在開挖過程中可能滿足上壩條件的填筑（石渣）料。該水庫擋水壩石渣料在填筑施工過程中，充分利用了新修214省道開挖、移民宅基地開挖等石渣料，在確保工程質(zhì)量的情況下為施工進度的加快提供了保障，同時節(jié)約了施工成本。

2.2材料運輸

壩體填筑施工，運輸條件是重因素之一。壩體填筑施工中，隨著取料點和壩體填筑部位的變化，需要及時修筑多條與之相適應的運輸?shù)缆?。由于施工道路都是臨時修建的路面，在施工中需要及時養(yǎng)護。大竹河水庫大壩填筑施工中共分左右岸，四個高程設置八條臨時運輸?shù)缆?。另外，為滿足壩面施工需要，在心墻部位設置跨心墻棧橋2個，棧橋設計與運輸車輛噸位及心墻寬度相適應。

因土石壩取料范圍相對較廣，料源比較分散，自卸汽車以較強的機動能力廣泛的應用于土石壩填筑施工中。自卸汽車的噸位及數(shù)量的確定，根據(jù)各工序施工機械選擇的相互配套及壩體分期施工的填筑強度和開挖強度確定，該工程大壩填筑施工高峰期共投入20t自卸汽車近20臺。

3填筑施工

壩體填筑施工根據(jù)現(xiàn)場實際施工條件，在滿足控制性目標工期的前提下，盡可能合理安排大壩上升速度，心墻、反濾過渡料、部分壩殼料平起填筑，跨縫碾壓，以確保整個壩體均衡上升。

針對壩殼石渣料填筑，施工工藝為：壩基清理→壩殼料開挖→運輸→卸料→攤鋪→灑水→碾壓→質(zhì)量檢測。

3.1壩基清理

壩基與岸坡的處理在整個工程中起到大的作用，它既是一項隱藏工程，同時也是一項安全工程。在整個處理過程中，如果處理不當，很可能會導致整個工程的坍塌。

壩基清理，河床壩基清理30cm以上孤石和腐殖土層；岸坡壩基清除表層腐殖土至強風化基巖上，且邊坡不陡于1：0.75。岸坡需大致平順，不應成臺階狀、反坡或突然邊坡。

壩肩岸坡開挖清理，一般情況下是按自上而下一次完成。但在水庫壩體施工過程中，由于從壩區(qū)通過的214省道未能及時改線，為確保汛前壩體填筑至防汛高程的目標，施工采用了自下而上邊填筑邊清理的方式，并對于214省道部位邊坡的反坡及臺階問題，采用了回填及貼坡澆筑毛石砼技術進行了處理。

3.2碾壓設備選擇

石渣料雖然在天然條件下的級配較差，不均勻系數(shù)變化范圍大，但在壓實過程中，由于粗顆粒受到較高的接觸壓力，受擠壓而破碎，級配發(fā)生顯著變化，特別是較大的塊狀風化母巖，壓碎裂量更大，這就有利于顆粒排列和互相擠緊促使顆粒間隙尺寸變化，粗細間配合改善，進而達到較好的密實狀態(tài)。

對石渣料的壓實，靜荷載和動荷載聯(lián)合作用壓實效果才能得到更好地保證。因此，在碾壓設備的選擇上，振動碾為最佳的首選碾壓壓實工具。同時，為達到同一干密度，隨著碾重的增加，考慮其對石渣石料的影響深度不同，其碾壓遍數(shù)可以降低。對不均勻系數(shù)較小或強度較高的石渣料，由于所需破碎率較大，因而所需的功能又要大些。

本擋水壩填筑料的碾壓，碾壓設備選用了型號為YZ20自行式振動平碾壓實，針對作業(yè)面狹窄及在某些特殊的結合部位，則配合選用了型號為HCD90的電動沖擊夯，壩體整體碾壓效果良好。

3.3碾壓參數(shù)確定

碾壓參數(shù)包括機械參數(shù)和施工參數(shù)兩種，本工程石渣料壓實參數(shù)通過現(xiàn)場試驗確定：YZ20自行式振動平碾壓實，振動碾行走速度小于2km/h；填筑層鋪料厚度（松鋪）60cm±3cm，碾壓遍數(shù)為2遍靜碾+6遍動碾，含水量控制在5～10%；壓實.干密度大于1.93kg/cm³。

3.4壩殼料灑水

石渣料的含水量與干密度之間存在一定的關系：含水量低時，其干密度隨含水量增多而漸增；含水量過高超過最佳含水量時，干密度隨含水量增多而遞減。本工程的填筑，采用了2臺10t高壓灑水車進行灑水，灑水工作在每層石渣料攤鋪完成后根據(jù)測定的含水率值進行補充灑水，并控制含水量在最佳范圍內(nèi)。

3.5壩殼料碾壓

石渣料的碾壓，是土石壩施工質(zhì)量得以保證的關鍵。壩殼料填筑后，其碾壓方向平行壩軸線方向進行，碾壓機械行駛的行與行之問必須重疊20～30cm左右，以免產(chǎn)生漏壓。此外，壩料分區(qū)之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱帶，必須特別注意要互相重疊碾壓，避免發(fā)生漏壓與超壓。

振動碾的行駛速度，通過試驗確定，以1～2檔為宜；采用進退錯距法碾壓，分段流水作業(yè)，以保證壓實質(zhì)量。為避免漏壓，可在碾壓帶的兩側先往復壓夠遍數(shù)后，再進行錯距碾壓。

3.6細部處理

3.6.1邊角部位

針對推土近、裝載機不易處理的地方，安排反鏟進行處理，清理大塊石、雜物等，確保振動碾能夠碾壓到位，消除漏壓、欠壓現(xiàn)象。

3.6.2接縫

（1）施工中平起填筑，壩殼料層與層之間留臺坎來接縫。每層料碾壓后，在第二層上料前，距碾壓邊線1m處灑上灰線作為第二層的控制邊線，不得超出；填筑線平直，以便于振動碾碾壓，確保接縫質(zhì)量。

（2）無臺坎接縫，先用反鏟清除松散料，在推料時再由裝載機靠邊，要求施工人員在指揮卸料時，注意在接縫處的卸料，原則上留在2m左右的空隙，以便于裝載機進行接縫處理（裝載機推已填筑的料進行補齊），接縫處不得留有大塊石、空洞，確保振動碾能夠碾壓到位。

（3）結合部位是施工中易產(chǎn)生薄弱的環(huán)節(jié)，是壩體施工質(zhì)量的關鍵所在，必須予以高度重視，確保壩體填筑質(zhì)量。

（4）不同填料接縫

反濾過渡料與壩殼石渣料之間接縫不允許出現(xiàn)不同料混染現(xiàn)象，保證各種壩料的填筑厚度。

3.6.3上下游邊線控制

為確保上下游邊線的碾壓質(zhì)量，要求每層超出填筑線0.5m左右，填筑邊線整齊，以便于振動碾盡可能碾壓到位，防止出現(xiàn)松邊現(xiàn)象，影響后期護坡施工。

每填筑3～4m后，采用液壓反鏟削坡處理，削坡前，由測量人員放出削坡邊線，安排有經(jīng)驗的反鏟司機進行削坡。

4質(zhì)量控制

質(zhì)量控制和質(zhì)量檢查是壩體填筑施工中極其重要的環(huán)節(jié)，貫穿施工的各道工序：主要包括壩基及岸坡的開挖和處理、壩面分區(qū)、碾壓機具及碾壓參數(shù)的確定以及碾壓過程中的質(zhì)量檢查等等。

針對整個壩體填筑的施工過程，以壩殼料達到設計碾壓密度為核心采取全面控制措施。影響石渣料碾壓密實度的主要因素有：石渣原材料質(zhì)量、攤鋪厚度、含水率、碾壓機械設備及碾壓遍數(shù)等。施工中，建立健全施工管理制度，全面實行過程質(zhì)量監(jiān)控，把質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)落實到具體施工的各道工序中去。

5結論

四川某水庫擋水壩石渣料壩殼的填筑施工，比原計劃工期提前20天完成全部填筑，填筑總量達到93萬m³，月高峰填筑量達到17萬m³。

此類材料填筑的壩體具有抗震力強、施工時受雨季影響小、工程造價低、施工快速等優(yōu)點。該擋水壩完成后水庫蓄水，一切正常，大壩運行平穩(wěn)。