粘土心墙大坝填筑施工技术探讨

粘土心墙大坝填筑施工技术探讨

肖敏

浙江省正邦水电建设有限公司   311200

摘要：粘土心墙大坝是水利工程中常见的一种防渗型式，其不仅可以对当地天然建筑材料有效应用来降低成本，还可以提高防渗效果，以此来使相关施工质量得到确保。为了得到这样的目的，要对针对性的质量管理措施有效应用。本文以某水库粘土心墙大坝填筑为例，从粘土心墙料填筑工序流程等方面，阐述了大坝填筑施工中心墙的填筑次序、铺料碾压等施工技术。工程完工后，大坝安全稳定运行，达到设计预期目标，该项目施工工艺对类似工程具有一定的参考性。

关键词：水库大坝；粘土心墙；填筑；施工技术；

1 工程概况

某水库的防洪标准按500 年一遇洪水设计，并对照5 000 年一遇洪水进行校核。主坝位于河床内，坝长735.63 m，坝顶高程96.29 m，最大坝高42.79 m，坝顶宽7.00 m。主坝防渗体采用粘土心墙，高94.99 m，顶宽4.00 m，墙两侧坡比为1∶0.15，心墙底部设置2.00 m 厚的混凝土垫层，混凝土垫层最大宽度为19.52 m。粘土心墙上下游坝壳填筑砂石料。

该项目的主要工程包括碾压式土坝坝体砂砾料填筑、粘土心墙填筑、反滤层、垫层（碎石、粗砂）填筑、上坝路填筑、码头基础填筑和土石围堰等堰体填筑及其防渗体（包括土工合成材料防渗体）的施工。主要工作内容包括坝料运输、现场碾压试验、坝料的填筑和碾压，主要填筑量为206×104 m3。

2粘土心墙大坝填筑施工工艺探讨

2.1 土料碾压试验

首先，在土料开采场周边选择一块地势平坦的场地，且有足够的宽度进行横向转弯。平整场地、清理干净后，用振捣滚压使其达到设计和规范要求的压实干密度。

在试验前把各种土质和不同含水量的土料分开储备，含水量相同的土料含水误差低于±1%。使用机械摊铺土料，要求铺土厚度误差不超过5 cm。振动滚压采取前后错开距离的方式来碾压铺路带。试验土料场地划分为9块8.00 m×15.00 m大小的铺土带，初步确定采用3种施工碾压遍数、3种含水量的土料、3种铺土厚度分别进行碾压试验。

先选定振动压路机，在碾压次数和摊铺厚度相同的情况下，滚压含水量不同的土料。 测试人员使用环刀法进行现场测试，以获得土壤材料的最佳含水量。然后通过实验确定其他参数的最优值，依据多次实验得出的各参数最佳值绘制各参数关系曲线，综合分析并进行比较，最后得出在填筑中使用的碾压技术参数。

2.2 填筑料制备

严格控制上坝粘土料的含水量，当料场土料的天然含水量过高或偏低时，对料场土料进行翻晒或洒水，施工工艺中采用料场和填筑面双控制，考虑了装、运、摊铺过程的含水量消散量（含水率降低大约2%），在料场装车前调整土料的含水量，确保上坝摊铺碾压后达到设计要求，以保证碾压效果及碾压质量。

利用自卸车将坝体填筑材料运送到坝上作业面，在运输时，注意做好坝料开挖、装运、卸料工作之间的衔接。充分运用机械化混合作业，砂石料、土方材料、滤料、垫层材料、粘土料等材料的运送车辆要固定。参考大坝填筑不同时段施工强度，以保障运力充足，确保大坝填筑施工进度。

2.3 坝体填筑

2.3.1 坝段填筑分区分段

根据项目坝体基础处理和粘土心墙填筑施工情况，工程按80.00 m 分区，0+000～0+735.63 共9个分区，每个分区以粘土防渗墙为界线分上、下游两部分。填筑时，在每个施工段的上下游设临时施工道路，道路修筑在设计粘土心墙两侧，采用台阶法道路，并随坝体填筑加高而逐渐延伸，待坝体填筑完成后，临时随着分层情况对上、下游进行改道，不充许在距坝轴线同一距离处集中过车，避免造成局部因压实度过大而沉降不均匀。坝面填筑流水化施工作业，主要工序有铺料、洒水、碾压、质检，流水作业。

2.3.2 坝体填筑施工工序流程

1）施工放线

填筑前，对坝基进行一次全面的清理，清除坝基上的所有表土、松散料、有机质；坝基积水通过水泵抽排引出坝基以外；填筑施工前维持坝基干净。按照设计图纸，在填筑地基面上用全站仪逐层划出各区域的分界位置，并要撒白石灰或岸坡涂砂浆做显著的标记。为确保各层边缘位置的压实度，预留接头位置的碾压收边量，整个铺料层沿填筑面法线方向两侧按大于20 cm 控制。

2）铺料平仓

采用自卸车将填筑料运到施工现场，在充填面前方距端点2.0～3.0 m 位置开始卸料，一般采取进占法。由推土机推动、摊铺物料，保证仓面较为平整，表面高差按小于10 cm 控制，每层厚度低于规范要求，厚度严格用尺子量测，尺子放置在卸料端部前2.0～4.0 m 处。参照现场施工条件和碾压机具设备功率，砂砾料每层厚度控制在0.6～0.8 m，横向宽度向外超出0.6～0.8 m 铺填。砂砾料与基础高塑粘土料的两侧反滤料搭接位置，应明确相邻层间的物料边界，接缝处应接好，防止层间过度错位或混合，斜面上的水平接缝设置为1∶2锯齿斜面。

3）铺填

每个工作面设一名现场指挥员，具体负责指挥给料，确保给料质量，控制铺填厚度，及时保护和移动尺子。同时，铺填工作面上用合适的推土机将工作面找平，避免给料、撒料进度滞后，保证填料之间的接缝连接顺畅，非接缝处控制坡度。块体之间的虚坡利用阶梯式坡度连接方式，在粘土材料铺填完毕后、反滤料施工之前，对接坡位置未压实的粘土材料进行人工清理和挖掘。

4）洒水或翻晒

将供水主管、支管、辅助软管和洒水喷头从供水点铺设到大坝工作面处进行洒水，也要借助洒水车移动洒水，根据现场施工条件适当洒水。碾压前应洒水一次，然后一边加水一边压实，加水时保证均匀、连续和不间断。另外，雨后重新开始坝面填筑施工前，要检测粘土材料的含水率，含水率若超过设计允许值，应该翻晒填筑粘土材料，调整粘土料含水率达到规范允许范围。严禁出现弹簧土，保证粘土心墙填筑质量。

5）碾压

坝面采用凹凸振动碾压，截深墙两边、左右两端及岸坡接缝等部分拐角处采用手扶式振动压路机碾压压实。禁止无振碾制、欠碾和漏碾压。在每个单元的最终碾压位置，使用进退错距法再碾压6 次。工作面之间的接缝重叠碾压，重叠宽度控制在1.0～1.5 m。振动压路机的运行方向和铺填材料的方向与坝轴线保持平行。坝面采用进退错距方式碾压，向前和后退方向延伸至各单元，确保施工连续。每次错距离0.3 m，振动压实6～8 次，运行速率取1 档，保持在1.5～2.0 km/h。要定期校准振动碾的工作质量、频率和振幅，以保证设备优良的工作性能和运行状态用于现场施工。

填土施工前应按施工图纸要求，与河床、岸坡岩石或混凝土垫层和喷射混凝土层接触位置，铺设一层纯粘土接触带。其中基岩或混凝土与粘土接触的表面位置应在铺填粘土之前立即清基，清基表面位置涂刷一层3～5 mm 厚的黏土浆，便于基础与坝体间的紧密连接。粘土层碾压机具的行驶方向及铺料方向应平行坝轴，左岸0+000～0+080粘土压实度大于等于0.99。每一粘土土层均按设计和规范参数施工，经质量检验合格后方可进行上一层铺填。在续铺上一层土料前，必须对留在压实层表面颠簸松动的半压实土层清理，防止形成粘结迦的土层。压实土严禁出现压虚土层、弹簧土、干松土、表面光滑、剪切破坏等情况。粘土心墙铺装面要尽可能平整，避免出现接缝过多。

混凝土盖板与粘土填筑接触的部位，按施工图纸规定的范围和要求铺设高塑性粘土。在墙的上下游侧及顶部填土前，按招标文件的要求对盖板混凝土进行处理。粘土心墙两侧填料应均匀上升。靠近两岸岸坡及与粘土填筑连接位置要加强接缝的铺填质量管理，强化反复碾压，避免接头部位出现架空等质量缺陷，导致坝体出现渗透破坏隐患。为控制铺填土料的含水率，当日降雨量超过5 mm 时应停止铺填作业，风大或日照强时，在坝面喷水，保持适宜的含水量。粘土心墙填土面宜稍向上游保持一定的倾斜度，便于排出积水。

3结论

综上所述，粘土心墙大坝在水利工程中具有重要的作用，为了使其作用得到充分体现，要对相关措施进行有效应用，以此来使对应的施工质量明显提升。因此，要将对应的质量管理措施当成重点来不断研讨，为水库粘土心墙大坝施工质量提供保障。

参考文献

[1] 谢俊国、左鹏杰、李林林. 前坪水库黏土心墙填筑质量控制技术措施[J]. 中国水利， 2020, 09(18):82+88-89.

[2] 刘星宇. 水利工程粘土心墙堆石料坝施工质量控制浅谈[J]. 价值工程, 2020, 39(11):2.