淺談壩體填筑料含水率的有效降低措施

安金龍

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

壩體填筑是甘肅省引洮供水二期配套秦安縣城鄉(xiāng)供水工程EPC 總承包第1 標(biāo)段調(diào)蓄水池（好地梁調(diào)蓄水池）工程施工最為關(guān)鍵、最為重要的施工項(xiàng)目，壩體填筑施工質(zhì)量將直接影響壩體的穩(wěn)定性，而壩體填筑施工中填筑料的質(zhì)量將直接影響壩體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，影響壩體填筑料質(zhì)量的核心參數(shù)是含水率，如果含水率控制不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致干密度及壓實(shí)度達(dá)不到相關(guān)要求，從而影響壩體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

1 工程概況及地質(zhì)情況

好地梁調(diào)蓄水池容積為60 萬(wàn)m3，根據(jù)地形地質(zhì)條件，采用半挖半填形式布置為邊角修圓的不規(guī)則梯形，調(diào)蓄水池池頂寬度6.0 m，池底長(zhǎng)430 m，寬132 m。夯填壩體采用開(kāi)挖料，調(diào)蓄水池基礎(chǔ)為黃土狀土，土層濕陷性較弱。調(diào)蓄水池池深10.0 m，最大填筑高度約10 m。設(shè)計(jì)邊坡迎水面1∶2.75，不設(shè)馬道，背水面邊坡1∶2，池頂以上黃土永久邊坡1∶1.5。

池基為濕陷性黃土，池基襯砌防滲措施：調(diào)蓄水池池底部位清除至砂礫石層，同壩體標(biāo)準(zhǔn)夯填至池底高程，基礎(chǔ)以上依次為10%水泥土墊層厚500 mm+復(fù)合土工布（0.5 mm 900 g/m2）+壤土墊層800 mm；池壁自下而上依次為清基+ 夯填+10%水泥土墊層厚500 mm+復(fù)合土工布（0.5 mm 900 g/m2）+M10 水泥砂漿墊層厚30 mm+ 預(yù)制C20砼板厚80 mm。大壩上游坡采用砼預(yù)制板護(hù)坡，下游壩采用砼格梁撒草籽護(hù)坡。

2 壩體填筑料材料要求

甘肅省引洮供水二期配套秦安縣城鄉(xiāng)供水工程EPC 總承包第1 標(biāo)段調(diào)蓄水池（好地梁調(diào)蓄水池）工程壩體填筑主要材料為砂土、黑黏土、粉質(zhì)黏土，施工單位在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師的見(jiàn)證下，對(duì)填筑土料進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取樣，試驗(yàn)單位對(duì)土樣進(jìn)行了土工擊實(shí)試驗(yàn)，出具了《土工擊實(shí)檢測(cè)報(bào)告》。試驗(yàn)結(jié)論顯示：根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）檢測(cè)，砂土、黑黏土、粉質(zhì)黏土的最大干密度分別為1.88 g/cm3、1.69 g/cm3、1.80 g/cm3，最優(yōu)含水率分別為11.7%、12.7%、13.1%。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，壩體填筑土方壓實(shí)度為96%，即壩體填筑砂土、黑黏土、粉質(zhì)黏土最低壓實(shí)干密度分別必須達(dá)到1.81 g/cm3、1.63 g/cm3、1.73 g/cm3。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，施工時(shí)填筑土料的鋪土厚度為40 cm，靜壓2 遍，振動(dòng)碾壓6 遍，砂土、黑黏土、粉質(zhì)黏土含水率分別控制在10.8%～12.9%、11.6%～13.4%、12.6%～14.8%時(shí)，壓實(shí)效果最佳。

3 實(shí)際情況及原因分析

為全面了解設(shè)計(jì)提供土料場(chǎng)填筑料的物理力學(xué)特性，便于壩體填筑工作的順利實(shí)施，自2017 年至2019 年期間先后多次對(duì)規(guī)劃土料場(chǎng)及周邊山體鉆孔取樣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，料場(chǎng)表層土料及周邊山體平均含水率達(dá)到25%，土料源含水率普遍高于最優(yōu)含水率，可直接用作壩體填筑料的非常有限，典型的問(wèn)題是有“儲(chǔ)量”，但是無(wú)足夠可直接上壩的填筑料。受土料高含水率限制，造成填筑質(zhì)量控制難度增大。

造成土料含水率逐年變化較大主要有以下幾方面因素。

3.1 天氣影響

由于2018 年6—9 月份施工區(qū)域降水量較多，年平均累計(jì)已經(jīng)超過(guò)600 mm，2018 年降水影響天數(shù)占施工期總天數(shù)的70%。2018 年6—10 月施工期間發(fā)生暴水及強(qiáng)降水10 次，頻繁降水造成土料場(chǎng)表層2 m 范圍內(nèi)含水率偏大，土料場(chǎng)下部含水率也普遍增加。

3.2 土料特性因素

料場(chǎng)上層土料為壤土，下層土料黏粒含量較高，局部出現(xiàn)夾層現(xiàn)象，下層黏粒含量較高土料含水量散發(fā)較慢。

3.3 環(huán)境地質(zhì)因素

調(diào)蓄水池范圍內(nèi)，即主要填筑料場(chǎng)地，其輕微—中等濕陷性土層主要分布在表層2～5 m 以上，而地勢(shì)高的東北部土層厚，濕陷性土層也較厚，西南部地勢(shì)低，土層薄，濕陷性土層也薄，砂礫石層面高程1 262.5～1 265 m。而地下水位較高，且施工場(chǎng)地臨近葫蘆河，造成填筑料本身含水率高也是一大因素。

由于左右岸土料場(chǎng)土料含水率及土質(zhì)時(shí)空分布不均，上層土料含水率較高，中部略高于最優(yōu)含水率2%～5%，下層土料含水率過(guò)高且黏粒含量較高，結(jié)合2018 年降水對(duì)土料含水率變化的影響，控制填筑質(zhì)量、施工進(jìn)度及施工成本三者關(guān)系的關(guān)鍵是如何控制好壩體填筑料含水率。

4 措施

本工程受土料本身含水率及降水頻繁等因素影響，尤其是降水后造成1～5 d 內(nèi)若不采取相應(yīng)措施根本無(wú)法及時(shí)復(fù)工，為在有限工期內(nèi)按期保質(zhì)保量完成合同約定施工內(nèi)容，必須提高降水后復(fù)工效率。以此，按照分析制定的對(duì)策，逐一抓落實(shí)、抓實(shí)施，確保達(dá)到要求。

4.1 密切關(guān)注天氣變化

項(xiàng)目部安排專人負(fù)責(zé)收集天氣預(yù)報(bào)情況，提前15 d 將天氣情況匯總公布，項(xiàng)目部生產(chǎn)技術(shù)部根據(jù)未來(lái)天氣情況制定相應(yīng)預(yù)案。

4.2 降水期做好合格土料覆蓋工作

由于當(dāng)?shù)亟邓l繁，為盡可能減少天氣變化對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的影響，項(xiàng)目部采購(gòu)了塑料布、彩條布等材料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天氣情況，在雨前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)合格的填筑料進(jìn)行覆蓋，保證填筑料不受降水影響，天氣好轉(zhuǎn)后，可及時(shí)進(jìn)行施工，從而加快施工進(jìn)度。

4.3 土料場(chǎng)翻曬法

將開(kāi)挖出的土料拉運(yùn)至土料晾曬場(chǎng)用挖機(jī)進(jìn)行翻動(dòng)、晾曬，利用陽(yáng)光充足、氣溫適宜時(shí)段將高、低含水率土料進(jìn)行摻和翻倒晾曬，堆放至相對(duì)平坦開(kāi)闊區(qū)域，利于排水。土料翻倒翻曬時(shí)與風(fēng)向和日照結(jié)合，最大限度降低土料含水率。

該方法適宜土料上下層含水率分布不均，高含水率土料層厚與低含水率土料層接近，且上下層土料含水率接近最優(yōu)含水率，黏粒含量相對(duì)較低等情況。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單快捷，天氣良好的情況下施工效率高，投資較低，適宜前期土料場(chǎng)可開(kāi)采范圍大、施工組織有足夠合理調(diào)配空間及后續(xù)壩體填筑面較小的情況下使用。

在晾曬場(chǎng)攤鋪厚50～80 cm，待上層土料晾曬、含水率滿足要求后，及時(shí)進(jìn)行翻動(dòng)、晾曬，如此循環(huán)，待攤鋪土料全部晾曬合格后，轉(zhuǎn)運(yùn)至填筑料場(chǎng)集中堆放。

4.4 壩面鏵犁翻曬法

充分利用壩體填筑作業(yè)面形成流水作業(yè)，即翻曬區(qū)、進(jìn)占填筑區(qū)、碾壓區(qū)、檢測(cè)區(qū)，在壩面進(jìn)行鏵犁翻曬。為加快土料含水率降低速度，將土料拉運(yùn)至填筑面翻曬區(qū)，按要求進(jìn)行攤鋪，攤鋪完進(jìn)行晾曬，并隨時(shí)檢測(cè)含水率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每晾曬2～3 h 含水率下降2%～3%，然后用鏵犁進(jìn)行翻曬2～3 遍即可滿足含水率要求，每遍翻曬間隔時(shí)間3～4 h。利用當(dāng)?shù)貧夂蛱卣魈岣吆式档托剩鶕?jù)土料黏結(jié)情況適當(dāng)增加翻曬遍數(shù)，保證土料顆粒均勻達(dá)到最優(yōu)含水率，符合規(guī)范要求。翻曬法優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單快捷，天氣良好的情況下施工效率高，其缺點(diǎn)是天氣要求較高；只能降低含水率、無(wú)法解決上壩土料土質(zhì)的不均勻性；在雨季無(wú)法迅速整平碾壓施工面，受降水影響可能造成增加鏵犁翻曬遍數(shù)，降低施工效率；施工作業(yè)面必須能滿足流水作業(yè)，否則直接影響施工進(jìn)度。

5 質(zhì)量檢查

晾曬中要多次對(duì)土料進(jìn)行翻曬，翻曬的遍數(shù)越多，效果越好，翻曬中要注意均勻度，避免濕塊及局部不均現(xiàn)象，并及時(shí)取樣，檢測(cè)填筑料含水率，對(duì)檢測(cè)合格的部位及時(shí)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理驗(yàn)收，進(jìn)行碾壓。

6 效果檢查

按照制定的預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行了檢查對(duì)比，結(jié)果如表1 所示。

表1 土料含水率檢查對(duì)比

7 結(jié)語(yǔ)

甘肅省引洮供水二期配套秦安縣城鄉(xiāng)供水工程EPC 總承包第1 標(biāo)段調(diào)蓄水池（好地梁調(diào)蓄水池）工程壩體填筑采用多種措施，嚴(yán)格控制填筑料含水率，對(duì)結(jié)果及時(shí)分析，調(diào)整有關(guān)參數(shù)，有效解決了填筑料含水率偏高的問(wèn)題，保證了施工進(jìn)度和生產(chǎn)安全，對(duì)同類工程具有借鑒作用。