黏土斜心墻大壩填筑的施工管理技術

◎馬愛平 中國葛洲壩集團第一工程有限公司

相關研究顯示，水庫水位的變化能夠直接影響水庫下游壩體的穩定性。同時，通過對降雨入滲條件下基質吸力對建筑壩體的影響，發現壩體的穩定性隨著土體含水量的增多而降低。此外，通過對黏土斜心墻的高度以及壩體高度對水利工程中壩體質量影響的研究，確定了在黏土斜心墻施工技術建設當中，能直接影響壩體質量的因素為壩體的高度。以上研究為在靜水條件下對黏土斜心墻施工技術管理的研究，相關技術人員應從不同角度進行分析，針對黏土斜心墻大壩填筑的施工與管理進行分析與研究。

1.工程概況

本文中以某水利工程為實例，該建設工程的壩體控制流域面積約為207km2，其水庫容量為4.2億立方米，該工程的建設目的為保證周邊的農業灌溉活動、防洪、為附近的工業活動提供用水以及保證市政用水。該工程的壩體在施工過程中使用黏土斜心墻技術進行建設。

2.黏土斜心墻大壩填筑施工技術

2.1 斜心墻土料填筑

在黏土斜心墻大壩填筑工程施工建設的過程當中，施工人員通常利用進占法進行斜心墻土料的填筑工作，在具體的工作實施過程中，施工人員要保證土料的進料與卸料的時間相同。使用進占法完成大壩填筑工程建設，能夠在一定程度上縮短工程的建設期限，減少工程在建設過程當中因降水而產生的材料損失，降低材料出現位移問題的幾率，同時也能夠減少降水對壩體填筑建設部分的破壞。需要注意的是，施工人員在使用進占法完成黏土斜心墻大壩的填筑工作時，要合理規劃裝卸建筑土料的車輛行駛路線，避免裝卸車破壞已經建設并完成驗收工作的填筑區域。

2.2 壩體土料碾壓

（1）擠壓邊墻施工技術。該施工技術的具體實施方式如下：首先，將下墊層壓平，同時完成定位畫線工作；而后，制造出彈性模量較低、強度較低且高度為0.5m的半透水混凝土墻，在該混凝土墻強度符合相應標準后，施工人員可在水庫下游處鋪設墊料。完成以上施工后，要對其質量進行檢驗。擠壓邊墻施工可以在一定程度上提高壩體的強度，有利于水利水電工程的整體建設。

（2）壩體的碾壓工作。在實施該項工作時，施工人員可以選用重量為十五噸的車輛將施工需要的建筑石料運送到大壩填筑建筑區域。而后，施工人員使用推土機將建設所需的石料推平至1m的厚度，然后利用振動碾對其進行碾壓。在上述工作結束后，施工人員需在石料鋪設面上灑水，用水量要大于建筑石料質量的百分之十五，小于建筑石料質量的百分之二十。在完成灑水工作后需對其進行二次碾壓，并且，要平行于大壩軸線進行碾壓工作，施工要以碾壓工作為主，振動工作為輔，分區域對石料鋪面進行處理。

2.3 大壩填筑的施工原則

文中提及的工程需要利用心墻土料、石料與反濾料進行建設，并且要充分考慮到各建設參數之間的關系，合理地使用黏土斜心墻技術完成大壩填筑工程。

當前這一時期，工程建設者開始大量使用黏土斜心墻大壩填筑技術進行施工。該施工技術需要遵循一定的原則，在開展大壩填筑工作前，相關人員應清理壩體基部。水利水電工程的工程量較大，且其跨度較大，故而，在工程建設過程中，應遵循從淺到深、分段施工的原則進行建設。同時，黏土斜心墻大壩填筑工程一般以分層填筑工作與壓實工作為主，增強建筑整體的密度。黏土斜心墻大壩填筑工程建設的具體流程如圖1大壩填筑施工技術流程圖所示。

圖1 大壩填筑施工技術流程圖

3.黏土斜心墻大壩填筑施工管理

3.1 黏土填筑質量管理

在黏土斜心墻大壩填筑施工的過程中，壩體的填筑質量應符合相關要求，黏土碾壓參數應符合碾壓試驗結論，具體的碾壓參數情況詳見表1。碾壓試驗是對工程不同位置的鋪料厚度、碾壓機的行進速率、最優含水量、碾壓次數等數值進行綜合分析得出的結果。

表1 黏土碾壓參數表

3.1.1 黏土料開采

黏土斜心墻大壩填筑施工過程中，需要控制黏土料的開采方式。施工人員在進行開采工作前應對土料開采場進行檢查，開采孔之間的距離為0.5m左右，使用坑探取樣技術與鉆機鉆孔技術，并且測算土料的質量與含水率是否符合工程標準。并且，黏土料的開采方式通常為立采，規定每層開采的厚度為四米至六米，這樣能夠保持土料的質量。同時，在開采土料的過程當中，也應嚴格控制黏土料的鈣質結合含量，若黏土料的鈣質結合含量大于標準含量，應增加土料開采的厚度。此外，也要控制粘土料的含水率，每周使用人工與試驗相結合的方式，來檢測并控制黏土料的含水率，若黏土料的含水率不符合工程規定，則要采用科學合理的辦法來解決這一問題。除此之外，相關責任人應對黏土料場的排水管道與開采面的覆蓋層與干土層進行檢查，確保黏土料在使用前的質量。黏土料開采時發現的小瓣紅土的含水率低于工程要求，通過試驗可知，該種類型的土料在含水率小于百分之三十時，其延展性能最佳。故而，施工者可在開采黏土料的過程中，控制小瓣紅土在黏土料中的含量，在適當的時候除去黏土料中的小瓣紅土，保證黏土料的整體質量符合工程建設標準。

3.1.2 黏土料填筑

在利用黏土料進行大壩填筑施工前，要控制土料的含水量。在開展斜心墻填筑施工項目前，工程建設者應認真清理混凝土的墊層與基礎廊道等位置，保證斜心墻黏土面與混凝土面的連接處的狀態，保證工程建設能夠順利進行。同時，可以在混凝土的鏈接表面鋪設一層厚度為3～5cm的黏土水泥漿，用以保證工程建設質量。混凝土墊層、壩體廊道等位置的50cm之內的土料含水率應控制在1%～3%的范圍之內，并且使用輕機械對該層進行碾壓工作，當土層的厚度大于五十厘米時，施工人員可以考慮采用壓實機械對該土層進行碾壓作業。在碾壓工作施工過程中，碾壓機械不能直接接觸混凝土區域；對于大型機器的施工盲區，施工人員可以使用輕便蛙式打夯機開展對土料的碾壓工作。

黏土斜心墻大壩填筑施工使用分段的方式進行施工，每段的長度大于100m小于150m。黏土料的質量符合工程建設標準，使用坑探取樣技術以及鉆孔技術等開采工程建設需要的黏土材料，并使用TY160－320型機器對土層進行壓實處理。在使用黏土斜心墻大壩填筑技術的過程當中，施工人員要根據工程的實際情況控制碾壓的次數，控制碾壓次數小于十次。黏土料填筑的具體施工流程為：先開展結合面的刨毛工作，再灑水，而后進行泥漿涂刷工作，隨后完成卸料、鋪筑、整平、壓實以及質量核查這一系列工作。

黏土斜心墻的壩體填筑工作需要防止接坡問題的出現，在填筑的過程中，水平接坡的坡度比例要控制在1：3之內。施工人員應合理安排碾壓機械的工作路線，避免發生重復碾壓的情況。黏土斜心墻的上游以及下游的反濾料與過渡料等的鋪設工作應準確，并且施工人員可先使用反濾料進行填筑，保證壩體的平整。

工程建設中，若出現某區域黏土層損壞或出現彈簧土層以及穿心墻建設時，需使用科學的方法對出現問題的工程建設部位進行修復。

壩體的黏土面若出現光面，則施工建設者應對問題區域進行刨毛與灑水處理，保證工程后期的建設質量。

若在大壩黏土料填筑施工時遇到雨水天氣，應停止施工，并在復工后認真檢查黏土的含水量，對含水量大于工程要求的區域進行挖出或刨毛等處理工作。

若施工溫度小于零攝氏度時，應注意黏土料凍塊問題。需在填筑施工時，需鋪0.5m的黏土料，同時使用塑料布等材料對工程建設部位進行保溫。

3.2 過渡料、反濾料填筑施工管理控制要點

在使用反濾料與過渡料進行壩體填筑工作時，需使用分段作業的施工方式。完成反濾料的施工后，施工區域不允許車輛通過；在施工的過程中，應實時清理反濾料中混入的其他土料；在使用反濾料與過渡料進行建設時，要對分界區域進行清理與檢查；同時要注意，本篇中的工程反濾料與填土交界部位的寬度，應超過填土層厚度的1.4倍。

在雨水季節進行施工的過程中，不得將泥沙材料混入土料當中。同時，要控制反濾料的含水率小于等于百分之三點五；此外，要嚴禁車輛進入已經完成土料填筑的區域。

若黏土斜心墻大壩填筑工作施工時間在冬季，則要及時處理建筑表面的凍土層與積雪，并根據工程的實際情況增加黏土振搗與碾壓的次數，保證壩體填筑工作的整體建設質量。

4.壩坡穩定性分析計算模型及方法

除上文介紹的內容之外，黏土斜心墻大壩填筑技術的施工人員可以利用壩坡穩定性分析計算對工程進行管理，下面為具體的計算以及分析方法。

4.1 計算方法

在對黏土斜心墻大壩填筑的施工進行管理的過程中，可以利用極限平衡法對工程建設中的一些數值進行計算，從而確定工程整體的質量。當前這一時期，測定土坡穩定性的計算方式大部分都是利用極限平衡的理論，并使用Geo-Studio2007分析軟件中的Slopew模塊與M-P法相結合進行計算。

4.2 計算假定

在對黏土斜心墻大壩填筑工程進行實際考察后，發現工程建筑在特定的情況下可能會出現潛在的滑移面。技術人員根據壩體填筑的邊坡地形與滑動對建筑的損壞特點，使用Geo-Slopew 程序中的Morgenstern-Price法，科學地建立了計算模型。該方法可以對建筑產生的滑動裂面進行假設分析，具體的操作方式如下：首先，假設滑動裂面為任意形狀，并建立滑動面水平土條切面與豎直土條切面的函數關系；其次，設置土條與土坡之間的穩定系數，規定壩體土坡為相對靜止狀態時，土條的滑動力與摩擦力相等；最后，建立滑動土條在水平方向，其底部受力與中心受力的力學函數方程。

4.3 壩坡穩定性分析計算模型

在水利水電工程、巖土建設工程以及其他與公路有關的工程建設中，相關人員通常使用Geo-Studio技術，對工程中的某些數值進行分析與計算，用以確定工程整體的質量以及工程建設的穩定性。通常情況下，該項技術包括Slopew分析模塊、Seepw分析模塊、Quakew分析模塊等有限元分析模塊。在使用Slopew分析模塊進行假設計算的過程中，要先確定壩體高度與壩體坡度之間的穩定性，就應先建立二維坐標，確定坐標軸以及坐標控制點等信息；再根據工程情況建立分析模型；最后輸入相關數據進行分析，確定工程的穩定性。

5.結語

黏土斜心墻大壩填筑技術，是水利水電建設工程中重要的施工技術。相關建設人員在施工的過程中，應按照工程標準，對工程進行管理。對于黏涂料的開采、壩體的填筑等工程問題，應采取合理的措施進行管理，嚴格控制黏土斜心墻大壩填筑施工的整體建設質量。