粘土心墙坝粘土心墙施工质量控制技术

粘土心墙坝粘土心墙施工质量控制技术

高先

 云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：水利工程通常具有规模大、内容多、施工复杂等特点，其中粘土心墙坝体的填筑施工尤为关键。为确保坝体的稳定性与安全性，一般会采用砂砾作为坝壳材料，因其具有透水性质。而为了达到良好的防渗效果，粘性土被选为防渗体材料。在实际工程中，防渗土料和混凝土是主要的施工材料。本文结合实际工程案例，详细探讨了水利工程粘土心墙坝填筑料的质控要求，包括材料的选择、混合比例、压实度等方面。同时，还深入分析了填筑作业的技术要点，如填筑方法、填筑速度、压实工艺等，以期为类似工程提供有益的参考与借鉴。

关键词：填筑施工；粘土；水库建设

水库的粘土心墙坝建设是确保水库正常运行的关键环节，其中填筑施工的重要性不言而喻。然而，在实际施工过程中，仍存在一些技术难点需要克服。为了保障水库的安全与稳定，我们必须严格进行现场监管，确保填筑料的质量符合工程要求。只有高质量的填筑料才能确保心墙结构的强度，避免因强度不足而引发的安全问题。因此，我们必须对施工过程进行全面把控，从材料选择到填筑工艺，都需精心策划和严格执行。只有这样，我们才能切实满足工程需求，为水库的长期稳定运行提供坚实保障。

1水利工程项目概况

作为一个综合性的水利工程，某大坝工程不仅具备防洪功能，还兼顾灌溉、生产及生活供水等多重任务，其库容量高达7.37×107立方米，为周边地区提供了稳定可靠的水资源。水库的地理位置十分优越，位于中低山区，交通便利，县道贯穿其中，为施工和日常管理带来了极大的便利。其中，粘土心墙坝体的设计尤为出色，坝高达到82.6米，宽度约10米，总长度达到了570.13米，展示了水库工程的雄伟与坚固。坝顶高程设定为1400.3米，顶部的公路铺设和基层采用级配砂砾，确保了坝顶的稳固与耐用。防浪墙结构的设置，更是增强了坝体的安全性，其L型设计、墙体厚度和高度等参数都经过精心计算，以应对各种极端天气条件。大坝上游的护坡采用现浇混凝土建成，厚度适中，既能有效保护坝体，又能承受水流冲刷。下游的网格梁结构则增强了坝体的整体稳定性，梁间距和混凝土级配的选择都体现了工程师们的匠心独运。

2填筑料的准备与质控

在水利工程项目中，粘土心墙坝体的填筑施工作业是至关重要的一环。此过程中，所需填筑料种类繁多，包括防渗土料、高塑粘土及反滤料等，其中土料的质量控制尤为关键。对于上坝土料，其含水量的控制至关重要。若土料源场地的天然土含水量过高或过低，需通过加水或翻晒处理，确保土料在进场后能满足填筑施工工艺的要求。土料在装载、运输等环节中会有一定的含水量消散，通常含水率降低标准控制在2%左右。此外，土料的防渗系数也是一个重要指标，需小于1×10-5cm/s。在填筑过程中，使用的砂砾土中，粒径超过5mm的颗粒含量应控制在50%以下，且最大砾石的粒径不得超过150mm，以保证填筑的质量。坝体填筑材料准备完毕后，需通过自卸车运送至坝的作业区域。在这个过程中，需精细管理坝基开挖、填筑料装运及卸料等环节的衔接，确保施工流程的顺畅。为了提高施工效率，通常会采用多种机械设备进行混合作业。同时，根据工程项目不同时段的填筑施工强度设计，需确保运送材料的车辆充足，以避免延误填筑施工的进度。通过这些细致的管理和技术措施，可以有效保障水利工程项目粘土心墙坝体填筑施工作业的顺利进行，进而确保整个工程的质量和效益。

3土料碾压试验

为确保水利工程项目中粘土心墙坝体填筑施工的质量，土料碾压试验是不可或缺的一环。在施工前进行这样的试验，旨在验证和优化土料碾压的实际效果，确保达到设计和规范要求。试验的选址至关重要，通常应选择工程区域附近地势平坦、适合碾压横向转弯的地块。这样可以模拟实际施工条件，使试验结果更具代表性。在准备阶段，需要准备不同土质和含水量的土料，严格控制含水量的误差在±1%以内。含水量的准确性对土料的压实效果有着直接影响，因此这一环节不容忽视。土料的摊铺处理也是试验中的关键步骤。通常采用机械摊铺方式，确保铺土厚度误差控制在5cm以内。这样的精度控制有助于后续碾压作业的均匀性和一致性。碾压过程中，需要设计不同的土料、碾压次数和铺土厚度组合，以便对比分析不同条件下的碾压效果。通过振动滚压等方式，模拟实际施工中的碾压操作。试验的测试和评估环节同样重要。现场测试一般采用人工环刀法，通过采集和分析样本数据，获得最优的实验参数。这些参数包括但不限于最佳碾压次数、最佳铺土厚度等，为后续碾压技术的实际应用提供有力参考。

4粘土心墙坝粘土心墙施工质量控制技术

4.1施工流程

在粘土心墙坝体的填筑施工中，我们遵循一系列严谨的施工流程。首先，基础面验收是确保坝体填筑质量的首要步骤。随后，我们进行进料与卸料操作，确保填筑材料按照要求准确投放。接下来，摊铺和厚度控制是关键环节，通过精确的摊铺操作和控制合适的厚度，为后续的碾压工作奠定基础。碾压是填筑施工的核心环节，通过专业的碾压设备对填筑材料进行压实，确保坝体的密实度和稳定性。最后，验收环节是对整个填筑施工质量的把关，确保填筑成果符合设计要求。在核心填筑工艺中，我们将其划分为四个阶段。第一阶段是对1326.484m以下部分的粘土进行填筑，这是坝体填筑的基础阶段。随着高度的增加，我们依次进入第二阶段、第三阶段和第四阶段，分别对1338m以下、1377m以下和1377m以上部分的粘土进行填筑。在粘土施工的同时，我们还开展平层坝壳砂砾料与反滤料的施工处理。遵循“先进行反滤料填筑，后开展土料填筑”的基本原则，确保坝体的整体稳定性和渗透性。

4.2基础面验收

在进行粘土心墙坝体填筑施工之前，水利工程坝基部分必须按照施工图纸完成施工处理，并确保无任何缺陷。我们安排专业人员进行断面标准的测量，并根据测量结果完善工程坝体基础平面图与纵横剖面图，为后续填筑工作提供准确的数据支持。在填筑位置的所有基础处理验收合格后，才能进行后续施工。在基础面验收过程中，我们特别关注心墙基岩或混凝土部分与喷混凝土层表面的连接牢固性。对于层面上的粉尘、乳皮以及附杂物等，我们进行彻底清理，并使用高压水泵进行冲洗。随后，我们涂抹上一层厚度为3-5mm的浓粘土浆，制备粘土浆的土与水之间的最佳量比范围为1:2.5-1:3。这一步骤旨在增强心墙基岩或混凝土部分与喷混凝土层之间的粘结力，提高坝体的整体稳定性。通过严格的基础面验收和精心的准备工作，我们为粘土心墙坝体的填筑施工奠定了坚实的基础。

4.3二界分线确认

在坝体铺土之前，必须完成上下游反滤料的填筑工作。这个过程是基于二界分线进行的，它确保了反滤料填筑的准确性和有效性。在现场进行卸料堆方时，必须严格控制坡度比，保持在1:0.8-1:1的范围内，以防止反滤料倾倒。在土砂边界位置，使用反铲设备进行固定，这有助于保持反滤料的稳定性和整齐度。同时，反铲设备还可以配合施工人员进行反滤料的整理工作。在人工整理料方边坡后，散落的土壤也会被铲回，以确保施工现场的整洁。当确认反滤料整理完毕后，可以进行填土施工。在每次完成一层粘土的填筑后，都需要测量坝体施放土砂的分界线位置，并使用白灰进行标识。第一次补砂需要人工进行，填筑两层后进行第二次补砂。在填筑过程中，必须确保土料和反滤料之间保持齐平关系，同时严格控制土砂结合的紧密度，以确保坝体的稳定性和安全性。

4.4土料摊铺

根据工程现场地质情况的调查结果，选择使用LG30型号的装载机将端料运送到填筑工作面位置，而散料处理则采用PC220型号的挖机。对于两层填筑的厚度控制，第一层为10cm，第二层为20cm。在摊铺完成后，还需使用液压振动板进一步夯实，边角部分则采用人工挖机操作方式进行夯实。当填筑达到某一高程标准时，会形成整体面，此时进料车可以直接从松土层上行驶。然后，基于平行坝轴线逐步进行铺料占据。本工程中粘土心墙坝体的铺筑标准为40cm。在反滤料铺设完成后，进行防渗性质的土料铺筑。首先清除表面松散物，然后涂抹水泥粘土浆。在浆液尚未完全干燥时，铺上一层接触性粘土，粘土的含水量应高出标准含水量的2%。之后进行防渗土料的摊铺。在反滤层和心墙粘土之间的每层填筑过程中，都需要测量相关的放线界限，以确保断面尺寸符合设计要求。此外，在摊铺施工过程中，还需要根据外部气温条件的变化进行洒水补水或翻晒处理。洒水主要使用各种供水主支管、软管以及喷头设施，从供水点逐步引流到大坝施工面位置。同时，也可以借助洒水车装置进行移动洒水。洒水时要保证连续性和均匀性。翻晒处理主要针对填筑土料，可以降低其含水率，使其处于规定范围内，从而提高填筑施工质量。

4.5碾压控制

（1）粘土与混凝土接触面的碾压

特别是现浇面和分心墙盖板混凝土面，这些区域应采用小型振动设备进行碾压，确保压实质量。对于接触面附近难以压实的区域，可能需要采用特殊的碾压工具或方法，以确保密实性。

（2）粘土心墙与岸坡连接位置的碾压

当连接夹角较小时，大型碾压设备可能无法有效压实坡根部。因此，在距离连接面1m范围内进行人工铺土，并使用小型立式振动夯设备进行碾压。当连接夹角较大时，可以在连接面1.5m范围内人工铺土并一次性铺筑到位，然后横向碾压，次数约为12次。

（3）横向接坡部分的碾压

为避免产生纵向裂缝，横向接坡的坡高差应控制在约3m，坡度比小于1:3。由于气候干燥，填筑材料蒸发量大，需保持坡面湿润，最优含水量约为14.25%。对于重要对接位置，应进行重点碾压，必要时采用特殊性压实处理。

（4）不同填筑层级间结合处的碾压

当土层较密实时，铺土时应适当洒水。对凸块位置采用振动刨毛方式压平，无明水后铺土料并碾压。碾压过程中若遇大风天气导致土料水分损失，应采用雾状喷水处理，确保碾压密实度。

（5）过心墙道路位置的碾压

为确保粘土心墙填筑施工的顺利进行，需合理规划过心墙道路的位置。道路底部应铺设30cm厚的土料，上方铺上一层砂砾石，并进行碾压。为避免道路损坏，应限制重载机械设备从路面通过。

5雨季与冬季施工的注意事项

5.1雨季施工注意事项

在雨季进行粘土心墙坝体填筑施工时，需特别注意以下要点，以确保工程质量和安全：

建立气象观测站点：在工地搭建气象观测站点，实时监测天气变化和水文波动。这有助于收集关键数据，为施工提供及时的参考信息。模拟降雨影响：在实验室内模拟不同降雨量对松散土和压实土的影响，了解渗透参数和土层含水量变化。这有助于预测降雨对施工现场的具体影响。制备不同含水量的土料：在料场制备含水量不同的土料，特别是降雨后过渡层，需将土料碾压至所需的低含水量标准。这有助于确保土料在降雨后的稳定性和压实性。施工安排：在降雨前可以正常施工作业，但降雨开始时需立即停止施工。降雨后需测定降水量，并根据降水量大小参数开展试验。达到渗透深度标准的土料，需先进行推堆处理，再使用挖掘机装车并报废清除。相关填筑施工面积可采用篷布进行覆盖保护。

5.2冬季施工注意事项

在冬季进行粘土心墙坝体填筑施工时，需特别注意以下要点，以确保工程质量和安全：

施工温度要求：根据工程项目的施工规范要求，压实作业环节中的土料温度需控制在-1℃以上。因此，在冬季施工时需合理规划，避免在过低的温度下施工。施工天气限制：当施工当天气温达到-10℃以下，或气温小于0℃且实际风速超过10m/s时，应立即停止作业。这是为了确保施工人员的安全和施工质量。选择适宜的施工时间：考虑到工程所在地的气候条件，水库粘土心墙大坝的填筑施工最好选在5-10月份期间进行。若必须在11月进行填筑土料施工，则需密切关注气温状态，并严格控制低温下填筑作业的相关质量要求。防冻处理：在气温较低的情况下，填筑施工范围内的土层结构需进行防冻处理，以避免土料出现冻结问题。具体措施包括控制填筑土料含水率在塑限90%以下，并在填土过程中检查是否夹杂冻块。降雪天气处理：遇到降雪天气时，需暂停施工。复工前需对工作面积内的积雪进行全面清除，并检查达到标准后继续作业。这是为了确保施工质量和安全。

6结论

综上所述，粘土心墙大坝在水利工程中的填筑施工，对材料质量的要求极为严格，以确保施工效果满足预期标准。在正式施工之前，必须进行土料碾压试验，以明确最佳的碾压遍数。根据本文的详细分析，粘土心墙坝体填筑施工的关键技术环节包括：基础面的细致验收、二界分线的精确确认、土料的均匀摊铺以及严格的碾压控制。这些技术要点的严格执行，对于确保大坝的整体质量和稳定性至关重要。参考文献

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