浅谈风化泥岩心墙石渣坝填筑施工工艺

浅谈风化泥岩心墙石渣坝填筑施工工艺

刘 ,杰

内江市东兴区联合水库保护所，四川 内江 641100

摘要：本文根据联合水库风化泥岩心墙大坝填筑实例，对风化泥岩心墙石渣坝的填筑施工工艺进行探讨，可供相似类型土石坝施工参考。

关键词： 石渣坝   风化泥岩心墙  填筑

1  工程基本情况

某中型水库工程总库容1238万m3，大坝为风化泥岩心墙石渣坝，坝轴线布置成直线，坝顶长177.0m，坝顶高程342.50m，最大坝高40.00m。正常蓄水位340.00m，设计洪水位340.05m，校核洪水位340.76m，死水位324.00m。坝体从上游至下游分别为上游石渣料区（石渣料及利用料）、上游反滤过渡料区，风化泥岩心墙料区、下游反滤过渡料区、下游石渣料区及排水带。见图1.1风化泥岩心墙石渣坝标准剖面图

图1.1风化泥岩心墙石渣坝标准剖面图

（1）风化泥岩心墙防渗体

化泥岩心墙防渗体位于坝体中部，是坝体防渗的主要区域，其作用是大坝防渗，轴线与坝轴线重合，心墙顶顶高程341.80m，心墙顶部宽度3.0m，最大底部宽度21.9m，坡比1:0.25。心墙底部设C25砼基座，与心墙底同宽，厚1.5m，河床段心墙基础置于弱风化粉砂质泥岩及砂岩上，岸坡段基础置于强风化粉砂质泥岩或砂岩下部，心墙料采自右坝肩风化泥岩料场。

（2）反滤过渡层

风化泥岩心墙两侧外设反滤过渡料，宽度3.00m，外侧坡度1:0.25。主要排出大坝内部的渗水。为保证排水可靠性，下游反滤过渡层外设3.0m厚竖向排水带，与水平排水带相通。

（3）坝壳料区

坝壳石渣区位于反滤料过渡带外侧，是维持坝体稳定的主要区域。为了充分利用开采石料，减少弃渣污染，坝壳料上游死水位以上采用砂岩石渣料填筑，死水位以下采用泥质粉砂岩、粉砂质泥岩或砂岩混合料及利用料填筑。

（4）坝体排水

为保证排水可靠性，下游反滤过渡层外设3.0m厚竖向排水带，坡度1:0.25，与水平排水带相通。水平排水带高程313.30m～309.3m，采用砂卵石料填筑，上游与大坝下游过渡料相接，出口处与排水棱体相接，排水棱体顶高程317.50m，顶宽3.0m，高于下游最高水位316.50m，内外坡比分别1:1.0和1:1.5。

2  风化泥岩心墙石渣坝填筑施工

（1）填筑料碾压试验

碾压试验选在开采场周边一地势平坦的场地，试验场地含周边保护过渡带面积（混合石渣料10×20m、泥岩心墙料、粘土18×25m、反滤过渡料、排水带料18×20m、砂岩料8×20m）。场地清理、填平补齐，碾压平整后，控制场地平整度（混合料、砂岩料、排水带料±5cm，泥岩石渣料、粘土料、反滤过渡料±3cm）。场地基础密实度和平整度检查合格后用灰线划出条带及块段。

根据设计指标要求和现场施工方的震动压路机情况，试验工序控制如下：

①条带：以各分区坝料不同的铺料厚度划分条带，该场地（混合石渣利用料、泥岩心墙料、反滤过渡料、粘土料划3个条带，砂岩料、排水带料划2个条带），铺料厚度（混合石渣利用料为60cm、70cm 、80cm，泥岩心墙料为40cm、50cm 、60cm，砂岩料、排水带料为60cm、80cm，反滤过渡料为30cm、40cm 、50cm，粘土料为20cm、25cm 、30cm）。

②块段：混合石渣料、泥岩石渣料、反滤过渡料、粘土料分6、8、10三个震碾遍数块段，砂岩料、排水带料分8、10二个震碾遍数块段。

③铺筑：铺料厚度由测量人员用GPS测量仪控制，铺料结束后由测量人员将地基上的碾压区和高程点的平面位置准确地布设在铺料面上，石灰粉划线，并采用平碾（不振动）碾压一遍。进占法填筑，推土机整平，并采用机械和人工结合的方式，对超粒径石和局部不平整部位进行二次处理。

④碾压：搭接法碾压，搭接宽度15～20cm。分条块段进行，先静压两遍后，采用最慢行进速度和激震动力，按块段规定的震动碾压遍数（压路机在块段上来回行走碾压一次作为一遍）进行碾压，严格控制不出现漏压和重压。

碾压结束后，由测量人员测量各点高程变位沉降值，试验人员检测各个组合单元内的渣料含水率、干密度、颗粒分析等工作，通过试验确定的最优值，得出填筑的施工技术参数

（2）填筑料制备

在大坝填筑前，填筑料的制备是关键，心墙料的制备尤为重要，心墙防渗料提前几个月开始备料，前期制备心墙防渗料的主要方法为挖挖掘机开挖风化泥岩，采取开挖、翻晒、洒水、崩解、风化等方式制备心墙料，但制备出的心墙料大颗粒粒径大且含量多，心墙防渗料的风化程度不够，填筑料效果不好。之后改进填筑料制备工艺，采用推土机加后齿制备，推土机后齿先勾松泥岩层约60cm，推土机来回不断推土碾压，先碾碎泥岩，再推开上部30cm的泥岩，接着反复碾压，再推下部30cm，分两层碾碎泥岩，并重复翻晒、洒水、崩解、风化泥岩，循环下一层。改进后的制备方法心墙料细颗粒多，超粒径少，级配更符合设计要求。在现场施工中，避免超径问题加网筛过筛，

风化的心墙料在上游空地处进行二次碾碎、处理，洒水使上坝料含水率达到施工的最优含水率，填筑碾压后达到防渗要求。原则上新鲜开采风化泥岩料必须经过3个月以上翻晒、洒水、崩解风化过后才能上坝填料。

（3）坝体填筑主要施工工艺

图2.1填筑施工工艺流程图

①测量放线

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GPS逐层划出各区域的分界位置，撒白石灰标记。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30cm控制。

②上坝铺料

由于采用凸块碾碾压，不需要再进行层间刨毛处理，根据现场上一层表面干湿情况洒水湿润表面，上坝铺料采用进占法，尽量不扰动上一层，来料不得交叉混合，心墙料松铺厚度<40cm，其他填筑料根据碾压试验报告确定参数控制，用水准仪或GPS现场控制松铺厚度，推土机摊铺，心墙料摊铺中控制最大粒径<200mm，超径的采取人工清除，再推土机捡平，挖掘机收边。

③振动碾压

采用凸块碾振动碾压，碾压方向顺坝轴线碾压，根据碾压参数，先静压，再开强震压，在两头部位可局部垂直坝轴线碾压，四周边角不易机械碾压的，采用夯机人工夯实，与两边反滤过渡料接触处骑缝碾压。坝体碾压施工程序见图2.2。

图2.2 坝体碾压施工程序

④质量检测

按照土工试验规程、设计和规范要求，每一层碾压完成后都要作含水率、密度、渗透系数试验，达到设计要求后才能进行下一层填筑，试验坑分层回填人工夯实。

密度试验采用试坑灌水法，遵照《土工试验规程》（SL 237-1999）原位密度试验041中灌水法进行；含水率试验采用烘干法，分别测出不同铺筑厚度，不同碾压遍数，不同含水率作用下的湿密度、含水率，并计算出干密度、压实度。渗透系数试验遵照《土工试验规程》（SL 237-1999）原位渗透试验042进行。参照《土工试验规程》（SL237-1999）土工试验规程006中筛析法、量测法，对坝壳料碾压后的颗粒级配进行筛分，粗筛分在试验场地进行，细筛分在室内进行。

3  坝体填筑施工中注意事项

（1）上坝料必须严格按照设计控制指标的要求上坝，并严格按照碾压试验成果确定，并经设计确认、监理审批后的施工参数进行施工；

（2）心墙及坝壳本身应尽量平起，以免造成过多接缝，若由于施工需要进行分区填筑时，其横向接缝坡度不得大于1:3，若要预留纵向接缝，必须征得监理工程师的同意。在结合的坡面上配合填筑上升速度，将表面松土铲除至压实合格土层，坡面须经刨毛处理，并使含水率控制在规定的范围内，才能继续铺填新土施工；

（3）在反滤过渡及排水带料与基础和岸边及混凝土建筑物的接触处填料时，避免因颗粒分离而造成粗料集中和架空现象。反滤过渡及排水带区与相邻层次之间的材料界线分明，避免混淆。分段铺筑时，做好接缝处各层之间的连接，防止产生层间错动或折断混淆现象，在斜面上的横向接缝收成缓于1:2的斜坡。

（4）施工现场来料、铺料过程中注意保护心墙料，避免污染心墙，在大坝填筑中严禁交叉横跨扰动已碾压的心墙。

（5）作好大坝填筑施工现场防水、排水措施，下雨天采取铺薄膜、挖集水坑等措施排水，保护心墙。

（6）采用原位渗透试验测心墙渗透系数时，对双环一定要封堵好，试验时间一定要等其饱和后在1-2h内记5-6次渗水量，每次记录的流量与平均流量之差不应超过10%。

4  结语

结合联合水库工程特点，对风化泥岩心墙石渣坝的填筑工艺进行了研究，心墙防渗料的制备和碾压是保证坝体施工质量的关键，对填筑施工中的各种注意事项应重点控制，以保证风化泥岩心墙石渣坝施工的质量和速度。

参考文献：

[1］陆恩施. 四川省水利工程土石坝建设与筑坝材料研究简述[J].四川水利发电，2003，22（6）：9-10.

[2]土工试验规程：SL237- 1999[S].

[3]土石坝施工组织设计规范：SL 648-2013

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