聶 西

（新疆頭屯河流域管理局，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

新疆頭屯河樓莊子水庫(kù)在頭屯河上游中低山區(qū)修建，距離昌吉市大約75 km，距離烏魯木齊市89 km，距下游村莊8 km，交通非常便利。水壩最大壩高82.6 m，正常蓄水后設(shè)計(jì)水位為1394.5 m，總庫(kù)容預(yù)計(jì)達(dá)到7374萬(wàn)m3，工程設(shè)計(jì)的有效灌溉面積為28.08萬(wàn)畝，是一座承擔(dān)防洪、灌溉、城市及工業(yè)供水等任務(wù)的中型水庫(kù)工程。工程主要建筑物由大壩、溢洪洞、沖沙涵洞及引水涵洞等組成，水庫(kù)大壩為黏土心墻土石壩。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 施工設(shè)計(jì)

大壩斷面主要以粘土心墻防滲體進(jìn)行施工，在上游位置布置粘土心墻防滲體，然后依次布置上游、下游反濾料，壩殼砂礫料區(qū)，下游排水料區(qū)。粘土心墻防滲體采用正心墻進(jìn)行施工，心墻頂部高程1398.2 m，頂部寬度5 m，心墻防滲體施工時(shí)，軸線位于壩軸線上游2.5 m處，防滲體兩側(cè)邊坡為1∶0.25。心墻防滲體河床段和岸坡段是在強(qiáng)風(fēng)化下限基巖面上進(jìn)行施工，為了有效防止河水沖刷等作用力，在基巖面上澆筑C25混凝土蓋板，厚度為0.5 m，從而將防滲體和基巖分開(kāi)，避免河水沖刷，心墻頂部施工時(shí)應(yīng)與壩頂?shù)姆览藟Y(jié)合緊密，以保證工程質(zhì)量。

心墻防滲體土料主要有T1、T2料場(chǎng)提供。心墻在與基礎(chǔ)混凝土接觸面位置，需要在臨近接觸面1 m范圍內(nèi)鋪設(shè)一層不含礫石料的接觸黏土，施工要求填筑石料的含水率要高于石料最優(yōu)含水率的1%～3%，此處施工的石料主要由T2料場(chǎng)提供。防滲墻在深厚覆蓋層段施工時(shí)，防滲墻頂部應(yīng)插入心墻防滲體內(nèi)，插入的高度約為大壩的10%高。另外在施工防滲墻周?chē)O(shè)立高塑性土區(qū)防護(hù)，土區(qū)寬度為4 m，土區(qū)頂部要高于防滲墻頂部約2 m，施工石料為T(mén)2料區(qū)東北側(cè)位置全料。施工要求填筑石料的含水率要高于石料最優(yōu)含水率的1%～3%，粘土粘粒含量在22%～28%之間，心墻防滲體土料的壓實(shí)度（P）要大于等于99%。

2.2 料場(chǎng)設(shè)計(jì)

本工程有兩個(gè)土石料場(chǎng)，分別是T1料場(chǎng)和T2料場(chǎng)，T1料場(chǎng)位于水壩左岸上游2 km山頂位置，T2料場(chǎng)位于水壩右岸上游7 km山頂位置。2017年5月份開(kāi)始對(duì)兩個(gè)土料場(chǎng)儲(chǔ)量及質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)分析，確定兩個(gè)土石料場(chǎng)土料質(zhì)量及儲(chǔ)量均符合工程施工要求。在進(jìn)行水庫(kù)粘土心墻壩填筑施工時(shí)，先接觸性粘土和高塑性粘土的采集施工，T2土料場(chǎng)粘粒質(zhì)量、含量均高于T1料場(chǎng)，所以根據(jù)具體施工現(xiàn)場(chǎng)情況，分析對(duì)比T1、T2土料場(chǎng)粘土的天然密度、天然含水率、顆粒大小、液限及塑限、剪切、擊實(shí)、滲透系數(shù)、壓縮、塑性指數(shù)、機(jī)質(zhì)及水溶鹽含量等數(shù)據(jù)，將T2料場(chǎng)粘粒土石料用于心墻壩下方填筑施工，并將分析結(jié)果上報(bào)于監(jiān)理部《T2土料場(chǎng)復(fù)查報(bào)告》。根據(jù)分析報(bào)告顯示結(jié)果，T2土料場(chǎng)粘土各項(xiàng)指標(biāo)均符合施工質(zhì)量要求，可作為心墻壩下方填筑土料。

在2017年8月中旬開(kāi)始進(jìn)行粘土制備施工，施工要求粘土含水量要控制在13.5%～16%之間，經(jīng)多次試驗(yàn)分析，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粘土含水量，有效保證了粘土制備的質(zhì)量。

2.3 施工量設(shè)計(jì)

根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，高塑性土料總填筑量為9051 m3，粘土心墻總填筑量為623996 m3，其中接觸性粘土總填筑量為9337 m3，粘土漿涂刷總量為9600 m2。根據(jù)施工要求需要制備粘土7.12萬(wàn)m3，高塑性土料0.18萬(wàn)m3。

3 碾壓試驗(yàn)

大壩正式填筑施工前，首先對(duì)水庫(kù)粘土心墻壩填筑各種土料進(jìn)行室內(nèi)物理、化學(xué)試驗(yàn)分析及壓實(shí)性能試驗(yàn)，然后按規(guī)范要求對(duì)各種施工土料進(jìn)行施工碾壓試驗(yàn)，確定各種施工土料性能，校核設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合理性，并為水壩粘土心墻壩填筑施工選擇適宜的碾壓機(jī)具提供合理的碾壓參數(shù)。根據(jù)工程要求，各種土料的施工填筑要求見(jiàn)表1。

表1 各種土料的施工填筑要求

4 水庫(kù)粘土心墻壩填筑施工

4.1 填筑施工流程

粘土心墻壩填筑施工工藝流程見(jiàn)圖1，根據(jù)工程施工要求將在土石料場(chǎng)制備的合格土料使用自卸車(chē)運(yùn)送至施工位置。粘土填筑按種類(lèi)分為三種粘土區(qū)，分別是接觸性粘土區(qū)、高塑性粘土區(qū)和心墻普通粘土區(qū)。粘土心墻壩填筑是按照“砂包土”的填筑方式，即先進(jìn)行細(xì)料后進(jìn)行粗料填筑，每層鋪土施工前要標(biāo)明施工邊界，使填料施工界限清晰，保證心墻填筑斷面尺寸、各種填料幾何尺寸精確。

4.2 主要施工階段

水庫(kù)粘土心墻壩填筑施工主要分為四個(gè)施工階段，（1）進(jìn)行1326.5 m以下粘土填筑；（2）進(jìn)行1326.5 m～1338 m之間的粘土填筑；（3）進(jìn)行1339 m～1377 m之間的粘土填筑；（4）進(jìn)行1377 m以上粘土填筑。在粘土填筑施工時(shí)要同時(shí)進(jìn)行反濾料及壩殼砂礫料的平層施工。

填筑施工由低向高進(jìn)行，在填筑施工前要提前進(jìn)行河床段的固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工，右壩坡的砼心墻蓋板、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等施工進(jìn)度要提前超過(guò)心墻填筑面20 m以上距離，以保證后續(xù)的施工進(jìn)度及施工質(zhì)量。

5 主要施工工藝

5.1 施工前準(zhǔn)備

在施工前保證混凝土面的干凈整潔，施工前先進(jìn)行施工面的檢查；配置水土比為1∶2.5～1∶3.5的濃泥漿，然后涂刷濃泥漿（3 mm～5 mm厚度），涂刷方法為隨刷泥漿隨鋪土，以保證混凝土和粘土緊密結(jié)合；填筑區(qū)段規(guī)劃，粘土鋪設(shè)施工前，根據(jù)施工要求將填筑區(qū)段進(jìn)行劃分，在區(qū)段間合理設(shè)置上料路口；施工前將需要的機(jī)器設(shè)備、監(jiān)測(cè)儀器提前布置在適當(dāng)位置。

5.2 土料填筑施工

土料填筑施工按照先砂后土、兩層土一層反濾料的施工要求，施工各種土料的施工填筑要求由碾壓試驗(yàn)獲得，相應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表1。反濾料和壩殼砂礫料連接處是四層反濾料和三層壩殼砂礫料結(jié)合，可以進(jìn)行同層碾壓。粘土心墻壩填筑施工工藝流程見(jiàn)圖1，先砂后土的填筑示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 粘土心墻壩填筑施工工藝流程

5.2.1 二界分線

鋪土施工前先進(jìn)行上下游反濾料的填筑施工，卸料堆方嚴(yán)格按照“二界分線”方法整理反濾料，卸料坡度保證在1∶0.8～1∶1之間，保證施工質(zhì)量和施工安全。填土施工時(shí)，鋪設(shè)、碾壓一層粘土后，標(biāo)示土砂分界線，然后進(jìn)行一次補(bǔ)砂，兩層土要補(bǔ)砂兩次。兩層土料、一層反濾料要保證邊緣齊平，然后碾壓施工，符合質(zhì)量要求后再進(jìn)行騎縫碾壓，遍數(shù)比正常遍數(shù)增加3～5遍，保證土砂結(jié)合的密實(shí)度。

5.2.2 土料填筑

鋪土區(qū):20 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸土料，采用進(jìn)占法卸料，出入車(chē)輛必須在虛土上行駛，避免車(chē)輛在場(chǎng)內(nèi)掉頭，造成重復(fù)碾壓。卸料時(shí)用220 HP推土機(jī)推開(kāi)，施工人員用鋼釬控制鋪土量，嚴(yán)格控制鋪土厚度（35 cm），保證鋪土面厚度均勻，砼接觸部位的1 m范圍內(nèi)薄層鋪填要使用小型挖掘機(jī)或鏟車(chē)配合人工進(jìn)行，鋪填施工時(shí)應(yīng)禁止重型車(chē)輛滿載上壩，最后使用平地機(jī)將施工場(chǎng)地整平，檢查施工場(chǎng)地合格后才能進(jìn)行碾壓施工。

碾壓區(qū):碾壓施工使用兩臺(tái)22 t自行式凸塊振動(dòng)碾進(jìn)行，按照平行于壩軸線、進(jìn)退錯(cuò)距法進(jìn)行碾壓，錯(cuò)距寬度采用半磙錯(cuò)距法（圖3）。碾壓速度控制在3 km/h以內(nèi)。高塑性粘土現(xiàn)澆混凝土防滲墻兩側(cè)及上部2 m～3 m內(nèi)采用立式振動(dòng)夯或小型振動(dòng)碾夯實(shí)，由內(nèi)而外，兩側(cè)同向同距同速同步碾壓，嚴(yán)禁振動(dòng)碾在2 m～3 m內(nèi)強(qiáng)振施工。

碾壓驗(yàn)收時(shí)，試驗(yàn)室按100 m3/次～200 m3/次、環(huán)刀法取土樣測(cè)量干密度及含水量。符合表1碾壓要求才算壓實(shí)合格。

準(zhǔn)備上土區(qū):碾壓取樣測(cè)試合格、檢查碾壓施工區(qū)無(wú)剪切破壞、無(wú)橡皮土、土砂分界整齊后，進(jìn)行灑水上土施工。

圖3 半輥錯(cuò)距法碾壓示意圖

5.2.3 粘土填筑碾壓施工關(guān)鍵

（1）混凝土岸坡和基巖岸坡與心墻夾角較小，碾壓施工受到局限，這時(shí)要采用人工鋪土，使用立式振動(dòng)夯進(jìn)行夯實(shí)，以保證施工質(zhì)量。（2）心墻填筑施工時(shí)不能有縱向接縫，橫向接坡要按照施工要求，坡度不大于1∶3，橫向坡高差值保證在3 m左右。新疆由于天氣影響水分蒸發(fā)量較大，所以要控制好坡面灑水頻率。（3）土層碾壓密實(shí)后，要先灑水處理，等表面無(wú)水分后再進(jìn)行鋪土施工。若在氣溫較高天氣或大風(fēng)時(shí)，在碾壓時(shí)要進(jìn)行霧狀噴水保濕，以保證碾壓施工的密實(shí)度。（4）過(guò)心墻道路布設(shè)應(yīng)在上游壩中或左側(cè)交換布置，布置時(shí)應(yīng)和上下游道路銜接，保證道路順暢，同時(shí)方便壩體填筑規(guī)劃施工。為保證惡劣環(huán)境下過(guò)心墻道路通行質(zhì)量，在道路底部鋪30 cm高、含水量較低的土層，進(jìn)行壓實(shí)，然后在其上部鋪80 cm～100 cm厚砂礫石。

6 施工質(zhì)量控制

（1）成立質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，規(guī)范各部門(mén)的職責(zé)范圍，合理分配施工管理任務(wù)，做到責(zé)任到人。（2）嚴(yán)格控制料場(chǎng)出料質(zhì)量，上壩土料應(yīng)提前在料場(chǎng)和采挖地進(jìn)行控制，杜絕不合格土料進(jìn)場(chǎng)，試驗(yàn)室監(jiān)測(cè)人員要布設(shè)料場(chǎng)質(zhì)量控制站由專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)人員進(jìn)行料場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)。（3）填筑施工時(shí)要進(jìn)行施工過(guò)程質(zhì)量控制，科學(xué)運(yùn)作質(zhì)量管理體系,實(shí)行全員質(zhì)量責(zé)任制,施工全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制,保證施工過(guò)程有數(shù)據(jù)、有記錄、可追溯，使質(zhì)量缺陷和事故能得到提前預(yù)防和控制。（4）施工現(xiàn)場(chǎng)要有專(zhuān)業(yè)質(zhì)檢人員，嚴(yán)格把控施工鋪土厚度、壩面平整度、填筑土料含水量、碾壓遍數(shù)、土料壓實(shí)度。（5）每層粘性防滲土料碾壓施工后,每100 m3～200 m3范圍內(nèi)進(jìn)行環(huán)刀取樣檢測(cè)，得到干密度及含水量,計(jì)算出土料壓實(shí)度，不符合表1施工要求的要進(jìn)行補(bǔ)壓施工，直至符合工程要求的壓實(shí)度為止。

7 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行新疆頭屯河樓莊子水庫(kù)粘土心墻壩填筑施工時(shí)，主要有以下施工經(jīng)驗(yàn):

（1）施工前要先進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃施工料場(chǎng)，方便后續(xù)施工，合理控制施工成本。

（2）施工前要先進(jìn)行碾壓實(shí)驗(yàn)，確定各種施工土料性能，校核設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合理性，并為水壩粘土心墻壩填筑施工選擇適宜的碾壓機(jī)具提供合理碾壓參數(shù)。

（3）填筑施工時(shí)要嚴(yán)格按照施工要求操作，施工時(shí)要科學(xué)進(jìn)行施工控制，確保整個(gè)施工階段施工質(zhì)量。