焦陽(yáng)太

1 概述

松塔水電站大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高 62.6m，最大壩底寬度 363.1m，壩頂長(zhǎng)度 523.2m，壩頂寬度 10m。大壩上、下游壩坡均設(shè)兩層馬道，上游壩坡為 1∶2.75，1∶3.0，1∶3.5，下游壩坡為1∶2.75，1∶3.0，1∶3.25。

大壩填筑總量約 320萬(wàn) m3，其中土方填筑總量約 311.5萬(wàn) m3。土料場(chǎng)選用大壩上游庫(kù)區(qū)左岸的袁家山土料場(chǎng)。壩體土方設(shè)計(jì)碾壓控制指標(biāo)為:干密度不小于 1.69 g/cm3，施工含水率控制在14.5%～18.5%，壓實(shí)度不小于 97%;截水槽土方設(shè)計(jì)碾壓控制指標(biāo)為:干密度不小于 1.76 g/cm3，施工含水率控制在 13%～17%，壓實(shí)度不小于 97%。

2 大壩填筑質(zhì)量控制措施

2.1 土料質(zhì)量控制

對(duì)土料質(zhì)量進(jìn)行控制是保證填筑質(zhì)量的關(guān)鍵，是填筑質(zhì)量控制的源頭。

2.1.1 土料場(chǎng)復(fù)查

大壩填筑前先對(duì)土料場(chǎng)進(jìn)行復(fù)查，主要內(nèi)容包括:土料性質(zhì)、含水量。

在土料場(chǎng)的不同區(qū)域取原狀土樣若干組進(jìn)行土質(zhì)綜合分析和擊實(shí)試驗(yàn)，土料性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果:土料粘粒含量 18.6%～28.3%，塑性指數(shù) 10～14.5，易溶鹽含量 0.08%～0.09%，酸堿度(pH值)8.58～8.70，有機(jī)質(zhì)含量 0.13%～0.2%，最大干密度 1.67 g/cm3～1.78g/cm3，最優(yōu)含水量 15.9%～19.2%。氧化物含量，其 SiO2/R2O3＞2。

在土料場(chǎng)的不同區(qū)域用洛陽(yáng)鏟挖取不同深度的土樣，每米測(cè)取一個(gè)含水率值，測(cè)取的天然含水率為 11.9%～15.4%，平均14.3%，較設(shè)計(jì)提供的天然含水率偏高，但比最優(yōu)含水率低。

土料場(chǎng)復(fù)查結(jié)果為:袁家山土料場(chǎng)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)滿足SL 251-2000水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程和 SL 274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)均質(zhì)壩土料的要求，儲(chǔ)存量約 800萬(wàn)m3，滿足大壩填筑需求，其中Ⅲ區(qū)土料符合上述規(guī)程和規(guī)范中對(duì)防滲土料的要求，主要用于截水槽和岸坡防滲部位的填筑。

2.1.2 土料場(chǎng)含水量調(diào)整及控制

根據(jù)土料場(chǎng)含水量檢測(cè)情況，土料含水率普遍偏低，為保證大壩填筑質(zhì)量和填筑強(qiáng)度要求，首先采取料場(chǎng)浸水的方式進(jìn)行土料含水率的調(diào)整，從而制備合格的土料。

土料場(chǎng)復(fù)查結(jié)束后，對(duì)土料場(chǎng)進(jìn)行覆蓋層清理，將土料場(chǎng)按不同地勢(shì)分臺(tái)階用推土機(jī)推平，并分塊筑畦，畦埂高度30 cm～50 cm，抽取河水灌入畦內(nèi)，灌水深度 20 cm～40 cm，每 10 d～15 d灌水一次，每個(gè)畦塊共灌水 3次，總浸水時(shí)間約兩個(gè)月，浸水深度約10m～12m。

浸水后對(duì)土料場(chǎng)含水量進(jìn)行復(fù)檢，測(cè)取含水率為 12.8%～23.5%，平均 15.8%，高出浸水前天然含水率比最優(yōu)含水率低。

因土場(chǎng)浸水或天然降雨而導(dǎo)致開(kāi)采區(qū)域表層局部土料含水率明顯高于施工控制含水率上限時(shí)，便及時(shí)將該部分土料挖松原地翻曬或集中挖運(yùn)至不影響開(kāi)采的部位集堆翻曬，待土料含水率降低到允許的范圍后再行使用。

2.1.3 上壩土料質(zhì)量控制

為保證上壩土料質(zhì)量，每 7 d在土料場(chǎng)取土區(qū)域做一次擊實(shí)試驗(yàn)，以測(cè)定的干密度值作為近期現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的控制依據(jù)。中間如遇土質(zhì)明顯發(fā)生變化時(shí)及時(shí)補(bǔ)充擊實(shí)試驗(yàn)，隨時(shí)調(diào)整壓實(shí)控制指標(biāo)。每天土料上壩前，在土場(chǎng)設(shè)專人負(fù)責(zé)檢測(cè)土料含水率，以劃定取土范圍裝土。含水率不合適的土料堅(jiān)決不予裝車，發(fā)現(xiàn)含有腐殖土等不合格的土料在土場(chǎng)內(nèi)隨即棄掉。土料上壩后，如發(fā)現(xiàn)有明顯不合格土料時(shí)，及時(shí)進(jìn)行清理。對(duì)土料內(nèi)混入的雜草、樹(shù)根等安排專人撿拾。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)填筑質(zhì)量控制

2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)

試驗(yàn)采用循環(huán)法，按最優(yōu)含水率、最優(yōu)含水率 -2%、最優(yōu)含水率 +2%三種土料，鋪土厚度 30 cm，35 cm，40 cm，碾壓遍數(shù)6遍，8遍，10遍(其中靜壓 2遍)，進(jìn)行 9場(chǎng) 27次不同組合試驗(yàn)，最后按初步選定的施工參數(shù)進(jìn)行了復(fù)核試驗(yàn)，以確定施工參數(shù)。

試驗(yàn)過(guò)程中，用測(cè)量?jī)x器測(cè)量每個(gè)試驗(yàn)組合的鋪料前、后和碾壓后同一測(cè)點(diǎn)的高程，計(jì)算松鋪系數(shù)。采用核子密度儀和環(huán)刀共同進(jìn)行干密度檢測(cè)，同時(shí)率定核子密度儀。復(fù)核試驗(yàn)后，在結(jié)合層處取土樣在試驗(yàn)室做碾壓后滲透試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果為:壩體填筑土料含水率在13.5%～17.5%之間，鋪土厚度 35 cm，碾壓遍數(shù) 10遍(其中靜壓 2遍、振動(dòng)碾壓 8遍)為最優(yōu)施工參數(shù)，其土料松鋪系數(shù)為 1.14。

在壩體土料施工碾壓參數(shù)確定的基礎(chǔ)上，對(duì)防滲土料填筑同樣進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，最后確定鋪土厚度 30 cm，碾壓遍數(shù) 10遍(其中靜壓 2遍、振動(dòng)碾壓 8遍)。

試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果:碾壓后壩體土料滲透系數(shù)為 4.6×10-5cm/s，防滲土料滲透系數(shù)為 2.4×10-6cm/s，滿足均質(zhì)壩土料滲透系數(shù)小于 1×10-4cm/s和防滲體土料滲透系數(shù)小于 1×10-5cm/s的質(zhì)量指標(biāo)。

2.2.2 壩面施工質(zhì)量控制

大壩土料填筑主要有兩種，一種是壩體土料，另一種是防滲土料。

防滲土料填筑部位:

截水槽，位于壩軸線上游側(cè) 40m處，底寬 6m，上、下游邊坡1∶1.5;

壩體與兩岸岸坡接觸部位，設(shè) 60 cm寬防滲土料。

1)壩基面填筑。

實(shí)際開(kāi)挖后的壩基面凹凸不平，最大高差相差 3m～4m，壩基面填筑時(shí)需進(jìn)行找平，先將低凹處分層填筑碾壓，局部不便采用大型振動(dòng)碾碾壓的部位先采用小型振動(dòng)碾碾壓，待形成一個(gè)較平緩的面后，再進(jìn)行較大面積的壩基面填筑。填筑前用水將已噴混凝土的壩基面充分濕潤(rùn)，然后用泥漿泵抽取泥漿在壩基面均勻噴刷 3mm～5mm厚，隨噴泥漿隨攤鋪土料并碾壓密實(shí)。泥漿事先用攪拌機(jī)拌和后存入泥漿池，若噴刷泥漿干涸應(yīng)及時(shí)清除，嚴(yán)禁泥漿干涸后鋪土和壓實(shí)。

2)截水槽填筑。

截水槽采用粘粒含量較高、塑性指數(shù)較高的Ⅲ區(qū)土料填筑。同樣在已噴混凝土的開(kāi)挖基巖面上灑水噴灑泥漿，再鋪土碾壓，每 30 cm厚鋪筑一層，用自行凸塊振動(dòng)碾碾壓。

與上、下游邊坡接觸部位的粘土料主要采用立式電動(dòng)夯夯實(shí)，局部地方輔以木錘搗實(shí)。每碾壓完一層后及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，合格后進(jìn)行下一層填筑。

3)壩體兩岸岸坡處填筑。

兩岸岸坡處的粘土料填筑與壩體填筑同時(shí)上升，每層攤鋪厚度 35 cm。填筑前先在已噴混凝土的岸坡面上噴刷高度約 40 cm的泥漿，然后用裝載機(jī)將事先備好的防滲土料堆放在岸坡處，人工平整使其寬度大于 60 cm。為保證岸坡土料的壓實(shí)質(zhì)量，在岸坡土料鋪完后，暫不進(jìn)行壓實(shí)，待與其接觸的壩體土料鋪料完成后，先采用 20 t自行式凸塊振動(dòng)碾順岸坡方向進(jìn)行騎縫碾壓，凸塊振動(dòng)碾碾壓不到的部位或死角處采用立式電動(dòng)夯或振動(dòng)夯板夯實(shí)。

4)壩體填筑。

壩體填筑每 35 cm厚攤鋪碾壓一層，每次鋪筑前根據(jù)土層表面失水情況先用灑水車均勻?yàn)⑺?，然后再攤鋪土料碾壓。如碾壓面長(zhǎng)時(shí)間外露，或因其他原因?qū)е卤砻嫘纬晒饷妫€需先用凸塊振動(dòng)碾將壩面進(jìn)行刨毛處理。壩體填筑的主要施工工序?yàn)檠b料、運(yùn)輸及卸料、攤鋪、碾壓。

為充分保證每一層的填筑質(zhì)量，從多方面控制壓實(shí)質(zhì)量，在振動(dòng)碾上安裝了 LWMSD型振動(dòng)壓路機(jī)密實(shí)度儀，該儀器采用微處理器測(cè)算回填土的密實(shí)度值，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可信度高、使用方便、操作界面直觀，且動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、無(wú)損、能連續(xù)顯示壓實(shí)后的密實(shí)度值，可防止過(guò)度壓實(shí)和壓實(shí)不足。

通過(guò)核子密度儀測(cè)值和該設(shè)備同步測(cè)值的對(duì)比，兩者相差很小，這樣就從多方面全面保證了大壩土方的填筑質(zhì)量，抽檢不到的填筑部位其壓實(shí)度也能得到保證。

在壓實(shí)土體中，如出現(xiàn)漏壓虛土層、干松層、彈簧土、剪力破壞和光面等不良現(xiàn)象，及時(shí)處理。對(duì)于干松層及時(shí)加水繼續(xù)碾壓;對(duì)于漏壓的虛土層進(jìn)行補(bǔ)壓;對(duì)于出現(xiàn)的彈簧土與剪力破壞的部位超過(guò) 5m2時(shí)挖掉換土填筑;對(duì)于汽車通過(guò)后形成的光面用挖掘機(jī)或凸塊振動(dòng)碾刨毛處理。

對(duì)于左右岸及壩體和排水體先后填筑形成的高差，其縱橫接縫坡度分別按不陡于 1∶3控制，將先填筑坡面土體逐層用推土機(jī)推至已壓實(shí)土層處，然后與后填筑土體一起碾壓。

雨季填筑時(shí)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，防止施工過(guò)程中含水量的增加，保證填筑質(zhì)量。填筑面稍向上游傾斜 2%～4%，以利排除雨水。

5)壩體填筑質(zhì)量檢測(cè)。

壩體填筑質(zhì)量檢測(cè)取樣部位符合下列要求:取樣部位應(yīng)有代表性，且應(yīng)在壩面上均勻分布，不得隨意挑選，特殊情況下取樣須加注明;應(yīng)在壓實(shí)層厚的下部 1/3處及結(jié)合層處取樣，并記錄壓實(shí)層厚度。

質(zhì)量檢測(cè)取樣數(shù)量符合下列要求:每層取樣數(shù)量，在大面積填筑量時(shí)每 200m3～500m3取樣 1次，在邊角部位每層 2次 ～3次;若作業(yè)面或局部返工部位按填筑量計(jì)算的取樣數(shù)量不足3個(gè)時(shí)，按 3個(gè)取樣。

壓實(shí)度(干密度)檢測(cè):每層碾壓完畢，及時(shí)采用核子密度儀和環(huán)刀法檢測(cè)干密度、含水率。檢測(cè)數(shù)量為:岸坡每層 2次 ～3次，截水槽每 100m3～200m3取一組試樣，碾壓面及邊角夯實(shí)部位按規(guī)定的取樣頻率檢測(cè)，所有檢測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度(或干密度)的合格率不小于90%，不合格壓實(shí)度(或干密度)最小值不得小于設(shè)計(jì)壓實(shí)度(或干密度)的 97%。

每一填筑層自檢、抽檢后，凡取樣不合格的部位，及時(shí)補(bǔ)壓或作局部處理，經(jīng)復(fù)驗(yàn)至合格后再進(jìn)行下道工序。

6)抓好關(guān)鍵部位的施工環(huán)節(jié)。

壩基、截水槽、壩體與兩岸岸坡接觸處、縱橫施工縫、壩坡等部位的填筑，是施工中的薄弱環(huán)節(jié)，也是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)予高度重視。每個(gè)部位施工前都進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，并在現(xiàn)場(chǎng)示范作業(yè)，讓參與人員了解和熟悉施工工藝、施工程序，同時(shí)安排專人負(fù)責(zé)，專人盯守，嚴(yán)格按照技術(shù)要求和施工規(guī)范施工，以保證施工質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

松塔水電站大壩為目前國(guó)內(nèi)在建的較高的均質(zhì)土壩，該壩型在山西省內(nèi)多見(jiàn)，充分利用了當(dāng)?shù)夭牧现?，具有?jīng)濟(jì)、快速優(yōu)勢(shì)。施工中對(duì)土料提前進(jìn)行浸水，有效地滿足了大壩填筑強(qiáng)度需要，保證了填筑質(zhì)量，壩面過(guò)程控制到位，關(guān)鍵部位重點(diǎn)抓，檢測(cè)環(huán)節(jié)緊跟，施工質(zhì)量令業(yè)主、監(jiān)理滿意放心，其中的作法可供同類型工程借鑒。

[1] 羅 宇，羅 奉.黔西老江底水電站大壩左岸邊坡處理方案選擇[J].山西建筑，2010，36(17):364-365.