粘土心墙坝填筑过程施工方法及质量控制

(整期优先)网络出版时间:2017-05-15
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粘土心墙坝填筑过程施工方法及质量控制

晋云友

永仁县水务局

摘要:他克水库粘土心墙坝坝体填筑,受雨季和坝体度汛高程的提高等多种不利因素的影响,致使工期紧张,给质量管理控制带来难度。该粘土心墙坝坝高51.33m,粘土心墙坝坝体填筑质量至关重要,加强坝体填筑过程质量控制是关键。经过建设各方精心组织研究,制定了严密的质量控制程序和检查、施工计划,并采取质量控制、进度控制等措施,严格进行现场施工管理,顺利实现了粘土心墙坝坝体填筑质量目标。

关键词:粘土心墙坝;填筑分区;控制参数

1引言

他克水库大坝为粘土心墙风化石渣坝,坝长175.80m,坝顶高程1922.00m,最大坝高51.33m。主坝防渗体采用粘土心墙,顶宽3.0m,心墙两侧边坡为1:0.2,在粘土心墙底部设有0.8m厚混凝土灌浆盖板,心墙上下游两侧为1.0m厚的反虑料,反虑料两侧的坝壳系由风化石渣料填筑。

2质量管理

粘土心墙填筑一般分为“先土后砂”和“先砂后土”两种方法,相比较而言,“先土后砂”法更有利于保证心墙两侧的填筑质量,因为粘土填筑时,会产生自然稳定边坡,再填砂也符合设计坡比,如果先填砂两侧不受限制的话,就会出现砂向中间粘土扩散的现象,导致粘土填筑质量无法保证,且会出现“倒金字塔”的现象。因此本工程采用“先土后砂法”,即先填筑粘土,然后填筑上下游两侧的反虑料及部分坝壳料,尽量保持平起填筑,跨缝进行碾压。

2.1施工工艺流程

施工准备→心墙土料制备→基面验收→第一层粘土施工→反滤料铺设→坝壳料上料→反滤料及坝壳料碾压(骑缝碾压)→下一层施工。

2.2操作要点

2.2.1施工准备

粘土心墙施工前,需进行心墙土料的料场复查及制备,并进行碾压试验,确定最优含水量、铺设厚度、碾压遍数等主要参数。

2.2.2心墙土料制备

根据料场复查结果进行土料的制备,制备场地易选择在填筑区附近,场地开阔,水电方便,且交通便利。

本工程粘土料的制备方法根据料场复查结果,可分为以下两种:(1)天然含水量正好为最优含水率范围,可直接采用挖掘机挖装,自卸车运至坝面进行填筑。(2)天然含水量大于最优含水量,可采用平面分层翻松晾晒,降低含水量至最优含水量+1%以内后,再运至坝面进行填筑。

2.2.3施工过程

(1)心墙土料施工前,基面需验收合格。本工程粘土心墙坐在混凝土灌浆盖板上,在填筑之前,先将混凝土面处理成毛面,并冲洗干净。(2)粘土填筑施工。粘土心墙料采用反铲在料场挖装、20自卸车运输。铺填作业从最低处开始,水平上升,进占法铺料。平料采用160型推土机配合人工进行平整,碾压采用自行式凸块振动碾进退错距法碾压,碾迹搭接宽度不小于0.3m,顺碾压方向碾压搭接不小于1.5m。碾压行走速度为I挡(不大于3km/h),振动频率为最大值(不小于20Hz)。(3)反滤料填筑施工。采用先土后砂法施工,先铺设心墙,再铺两侧的反滤料,采用装载机在筛分场装车、20t自卸车运输至坝面倒卸在指定边线内,再采用装载机、反铲配合人工按设计尺寸铺设。保证反虑料最小宽度不小于设计反滤层厚度。反虑料铺好之后,与粘土心墙同时碾压。(4)每层粘土碾压完之后,试验人员采用环刀法现场进行取样检测,压实度满足设计要求后方可进行下一层填筑。(5)夏季高温时段碾压完的心墙顶面均会出现少量干土层,铺土前适当洒水湿润即可,确保粘土层之间结合良好。

2.3粘土心墙接缝部位及岸坡部位施工

心墙分段施工接缝部位、心墙与混凝土接触部位、心墙与岸坡接触部位是心墙的薄弱部位,可以说是粘土心墙坝的重中之重。

2.3.1第一层粘土与混凝土灌浆盖板接触部位填筑

先将混凝土处理成毛面,冲洗干净。粘土铺设前,先洒水湿润,使混凝土处于面干饱和状态,然后边涂刷搅拌均匀的浓泥浆、边铺土,泥浆涂刷速度与铺料速度相同,涂完均匀涂完泥浆后,立即铺土覆盖,如因其特殊情况出现,导致涂刷完的泥浆未及时覆盖出现干涸现象,需将干涸的泥浆清理干净并对混凝土面洒水湿润并涂刷泥浆。泥浆土与水质量比为1:2.5,制备时需提前一天将粘性土进行浸泡。

与灌浆盖板接触部位第一层铺土厚度控制在20~30cm,粘土含水率控制在大于最优含水率1%~3%,并用轻型碾压机械碾压,厚度在填筑两层后,用选定的压实机具和碾压参数正常压实。

2.3.2粘土心墙接缝部位施工

本工程采取分期截流,因此坝体填筑分两段进行。坝体接缝部位粘土心墙填筑时,需将已填筑心墙削坡,削坡作业随着坝体填筑每层填筑高度陆续进行,坡比为1:3,对消坡部位进行取样检测合格后进行刨毛、涂刷浓泥浆并铺土、碾压。接缝部位碾压时,振动碾顺坡向上碾压至适当超过铺土土面,确保接缝部位没有漏压。

2.3.3粘土心墙与岸坡结合部位施工

心墙每层铺料碾压时,与岸坡结合部位1~2m范围土料暂不铺土,碾压时在靠近岸坡部位留一段约5~10m暂不碾压,除预留段之外全部碾压完之后,开始结合部位施工。

预先将结合部位混凝土面处理成毛面并用高压风吹净,铺料前洒水湿润,并涂刷浓泥浆,然后立即铺土,并碾压剩余段,紧靠混凝土面部位结合部位在振动碾碾压完之后用振动夯夯实。碾压及夯实时一定要注意搭接问题,避免出现漏压问题。

岸坡部位“先碾后夯”这个顺序不能错,因为振动夯夯实效率低,因此施工时必定会尽可能多使用振动碾碾压,减少使用振动夯夯实面积,如果先夯实再碾压的话,振动碾碾压时会将已夯实的土料产生挤压作用,破坏已夯实的土料。

3控制要点

粘土心墙是主坝的关键部位,施工时各工序均要严格控制,方可保证填筑质量。

(1)粘土制备需因地制宜采取合理的制备方法,确保粘土料制备的速度和质量,并控制施工成本。(2)根据工程总进度计划,合理规划分阶段施工计划,本工程在最佳施工时段合理增加人员和设备的投入,提高填筑速度,雨季不利时段则尽量少填筑或不填筑,有效控制施工成本。(3)粘土心墙施工中的重中之重——结合部位是粘土心墙施工重点控制的部位,施工时质量监控及检测更要加强。(4)试验检测需建立满足工程试验检测需要的现场实验室,配备一定数量的经验丰富、操作熟练的试验人员及配套的试验检测设备也非常关键。(5)作业面合理规划。坝体中下部,作业面大,坝壳部位填筑量大,是制约坝体填筑的速度的关键,但到上部时,由于作业面变窄,粘土运输与坝壳填筑相互干扰严重,因此必须合理规划坝体填筑,方可保证填筑进度。

参考文献:

[1]艾尼.努尔塔扎.粘土心墙坝填筑过程质量检测与控制[J].河南水利南水北调,2012(12).

[2]张丙印,袁会娜,孙逊,等.糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料变形参数反演分析[J].水力发电学报,2015,24(3):18-23.

[3]顾淦臣,沈长松,朱晟,等.塘房庙复合土工膜心墙堆石坝的设计、施工和应力应变有限元分析[J].水力发电学报,2014,23(1):21-26.

[4]李成,李同春,李宏恩,等.300m级心墙堆石坝三维有限元应力变形分析[J].三峡大学学报(自然科学版),2012,31(1):18-21.

[5]田景元,王平,刘汉龙,等.毛尔盖心墙堆石坝防渗墙与坝体防渗体连接形式[J].水利水电科技进展,2010,30(4):41-45.