土坝填筑质量控制

土坝填筑质量控制

吕龙

葛洲坝集团第一工程有限公司湖北宜昌443002

摘要：土石坝是可充分利用当地材料的坝型，土坝填筑质量的优劣直接影响着大坝的稳定和安全。本文结合工程特点，对土坝填筑施工工艺及质量控制进行浅析。

关键词：土坝填筑；质量控制

1简介

本工程土坝为一级建筑物，两岸均质土坝最大坝高35m，左岸土坝长3579m，右岸土坝长2457m。根据地质勘查表明，有用料开采深度在0.7m～3.2m。设计土料以压实度为压实控制标准，压实度≥98%。土料施工填筑含水率可按最优含水率偏干2%～最优含水率偏湿3%标准控制，设计干密度为1.69～1.77g/m3，渗透系数粉质粘土为≤1×10-5(cm/s)，全强风化料为≤1×10-4(cm/s)。

土坝填筑土料主要为粉质粘土和全（强）风化土，依据现场检测，粉质粘土干密度为1.50～2.07g/m3，全强风化料干密度为1.58～2.15g/m3。最优含水率在14.7～20.8%，

这些测试结果表明，材料级配变化范围很大，最优含水率的变化幅度也相当大，对土坝材料如此大范围的级配变化和最优含水率变化，需要对填筑的材料进行持续、良好的判别，在土坝填筑施工中，通过科学方法，控制填筑质量。

2土坝填筑

2.1坝面作业分段

土坝轴线长度6036m，最大底宽约180m。各区填筑施工沿坝轴线方向每500m左右为一施工段，每一施工段内沿坝轴线方向以100m长，划分成若干施工单元作业。各施工单元之间的施工工序采用流水作业形式，均衡各工序的施工强度，有利于填筑质量控制。

由于土坝轴线长，设置有多条临时上坝道路进行土坝填筑，不同填筑层路口段应交错布置，对路口段超压土体在填筑上层土料时应予以处理。

2.2料场规划

土料场范围为距离土坝上游坡脚300m以外范围。本施工区域在11月～来年5月基本不降雨，在时间和空间上对土料场进行规划，11月～来年2月选择高程较高料场，2月～5月选择高程较低料场，可充分利于天然含水率合适的土料。

除了对土料场进行大范围的地质复核外，在取料前对拟开采部位土料干密度、含水率、颗粒分析、粘粒含量等情况均进行再次鉴定，判断该部位土料是否可用，明确剥离层厚度和开采厚度。剥离层主要为腐殖土、铁锰质胶结层等，土料有用层厚一般为2～4m，采用立采方式开采。土料受气候及地质环境影响大，在取料点安排专门的质量管理人员，控制不合格料上坝。

2.3土坝基础处理

对坝基清理、基础缺陷处理和岸坡修整等项目进行充分的检查，表层覆盖层先剥离清除，再对坝基遗留的树枝、树根等杂物彻底清理[1]。清理完毕后，坝基洒水后将基面压实即可开始填筑。

2.4坝体填筑

采用机械化施工流水作业，碾压设备主要采用18t和22t凸块振动碾。土料填筑沿坝轴线方向进行，采用进占法卸料，在施工前进行充分的碾压试验并确定碾压参数，在依据碾压参数对土坝填筑工艺进行控制。

3质量控制

3.1测量

每填筑单元内的单元边线、各区填筑料的界线、上下游边线测量放线，插标杆和洒上白灰作为铺料的控制界线。每个填筑单元摊铺后和碾压完成前后，采用10×10m网络控制测量，计算该填筑层各点的实际厚度。依据测量数据，现场可及时对层厚不合格部位进行处理。

3.2现场检测

土料的含水率按照现场试验确定的方法和标准进行调整控制，首先开采已确定天然含水率合格的土料，含水率按最优含水率偏干2%～偏湿3%标准控制。当上坝土料的土料的含水率超出控制标准，进行含水率调整，土料含水率调整主要在土料场进行。含水率偏高土料采用提前挖除剥离层、排水沟降水、翻晒等措施。含水率偏低土料采用控制覆盖层剥离，随剥离随开采、料场补水等措施。坝面补水控制加水的时机（卸料、平料时）和加水时间、加水量，采用一次洒水面积小、随摊铺多次洒水、洒水次数勤，控制因高温天气对土料表层失水的影响。

填筑新料之前，前一层准备工作需充分，为了验证层间结合是否良好，在土坝坝面开挖1～3m深坑，以直观地检查层间结合情况，同时进行拍照存档。

土坝填筑碾压完成后，主要检测压实度、渗透系数。土料压实度检测共8054组，土料渗透系数检测共104组，从检测结果分析，土坝填筑质量满足设计要求。

3.3钻孔注水检测

土坝填筑过程中，在土坝坝面进行钻孔后注水，进行相应的渗透系数的验算。在左右岸土坝坝体共4个部位进行钻孔，钻孔深度5～11m。采用分段钻孔，分段进行注水的常水头注水试验。

根据注水流量按不同条件下相应的计算公式求解渗透系数[3]。

式中：K为渗透系数，cm/s；Q为稳定注水量（cm3/s）；H为试验水头（cm）；r为试验段半径（cm）；

通过注水试验数据计算，土坝填筑渗透系数K≤1.05×10-6（cm/s），符合设计要求。

3.4现场监控

土坝填筑实施过程中对质量风险提前进行识别和制定防控措施，在填筑现场对易发生的质量问题进行监控。除对土料料源、运输、卸料和摊铺的质量进行控制，还要控制碾压质量。

振动碾全部安装GPS监控设备对碾压遍数、超速、振动力不达标等参数进行监控，对实时监控中出现的问题及时通知现场处理并反馈处理结果。

土坝与混凝土结合部位处理是重点，对混凝土表面处理、结合部位碾压等工序严格控制，同时拍照存档。

土坝填筑工作从5月至10月底的雨季期间暂停，并于11月复工。土坝坝段在雨季中断后逐渐恢复施工，受雨季冲刷及复工后时间段高温影响，坝面上可见局部干缩裂缝，即由于表面变干造成，深度为10～25cm。在填筑新坝料之前，对该处从表面挖除约30cm后再进行填筑，挖除时要保证上下游方向一定的宽度和连续性。

3.5质量管理

1）在施工阶段做好设备选型配套工作，根据所选设备编制设备操作规程，操作人员应认真执行设备管理的规章制度，保证设备完好率。

2）选用合理的施工方法、工艺流程、试验测量手段等，在填筑过程中贯彻执行。

3）施工过程中，对关键工序、关键环节实行重点控制，严格质量验收程序，做到施工有依据、验收有程序。

4）开展质量培训教育、QC小组活动、样板单元等活动，讨论解决各种施工工艺的改进及在现场施工中的实用性，改进施工工艺，提高施工质量水平。

4结论

通过对质检成果的统计分析，土坝填筑主要控制指标压实度、渗透系数等指标均满足设计指标要求，说明土坝填筑的设备选用、施工工艺和质量控制是符合实际及可靠的。

影响土坝填筑质量的因素很多，质量控制的方法和手段也在不断完善，在工程建设的实践中，认真做好质量控制工作，不断总结和学习，能保证土坝填筑质量。

参考文献：

[1]杨开斌.平原水库土坝填筑质量控制标准及成果分析.黑龙江水利科技2012第3期：164～165.

[2]碾压式土石坝施工规范.DLT5129-2013

[3]水利水电注水试验规程.SL345-2007

[4]潘家铮，何璟.中国大坝50年[M].北京：中国水利水电出版社，2000