平原水库土坝填筑质量控制标准及成果分析

杨开滨

(黑龙江省建三江管理局水务局，黑龙江 建三江 156300)

勤得利农场鸭绿河水库位于省农垦建三江管局境内，总库容524.14万m3，总蓄水量 640万m3，可保护水库下游3个作业站800多人口和一条省级同抚公路及公路桥的安全，保护4 000 hm2耕地，可灌溉水田533.3 hm2。水库库区养鱼水面50 hm2，年产商品鱼3 000 kg，是一座以灌溉为主兼顾防洪、养鱼、旅游综合利用的小(1)水库。经地质勘查表明库区地下水埋藏较浅(1.40～2.80 m)，可利用含水层深度为0.5～2.0 m。根据土坝设计断面土方量计算，其土料运距一般为200 m，最远可达700～800 m。库区内土料天然含水量为30% ～45%，天然干容量1.21～1.45 g/cm3。土质为黏滞土，最大干密度为1.60～1.70 g/cm3。而设计的土坝填筑容量为1.50～1.55 g/cm3，相应控制含水量为23% ～24%，渗透系数为4.210-6cm/s。在这种条件下，对土坝填筑进行施工，必须结合工程实际条件，通过科学试验研究加以解决。

1 土坝填筑

1.1 正常段填筑

正常段是相对于潮沟而言，清基10～20 cm后，能够直接上土筑坝的坝段.是水库土坝欠体，约占总坝长85%以上，所以碾压试验主要是解决正常段筑坝的方法问题，实际中均按促压试验成果实施，其主要步骤为:

1.1.1 放样

按设计尺寸定样放线，并将轴线、高程控制点引至坝外50～60 m远、50～100 m送一个断面。

1.1.2 料场规划

库区内取土，距离坝脚50 m远以外为土料场，即离坝坑50 m宽范围内高程不得降低，如有低洼处应按设计干密度碾压填土至基础地面高程。首先按断面土方粗估取土场宽度，然后进行土料场天然含水量、干密度、土质情况普查，最后根据填筑断面土方、料场普查结果.并考虑一定备用系数界定土料场宽度。

式中:B为取土场宽度，m;a为备用系数;v单位延长米坝段施工填筑土方量，m3;ρ施工填筑要求干容量，g/cm3;ρ’土料场天然干容量，g/cm3;h取土深度，m。

如原地面高程为2.3 m，考虑清基深0.2 m，则基础高程为2.1 m，按设计施工断面V=170.3 m3，取碾压试验结构ρ=1.56 g/cm3，h=1.0，a取1.3，则经计算 b=236 m，取 b=250 m。

1.1.3 清理基础和料场，同时修筑取土场内道路

清基按碾压试验结果要求即可。料场表层的杂草、根须等必须彻底清除，一般10～20 cm深利用推土机或铲运机清除，同时，修筑土场至坝体的运土道路，高出地面30～50 cm即可。

1.1.4 坝体填筑

主要为机械化施工，其配套组合有:

1)2.0 m3斗容铲运机自装、自运、自铺，推土机坝上平土碾压，300 m运距台铲运机配备1台东方红54则推土平土;即可分段轮换流水作业。此种方式为最佳施工方法。

2)东方红型推土机装土、东方红型推土机牵引铁排(容量1.5～2.0 m3)运土，东方红型推土机卸土、平土碾压。机械组合为推土机:铁排:推土机=1∶(4—5)∶2，效率较低，但筑坝质量容易保证。

3)6.0 m3斗容铲运机＜73.5 kW以上拖拉机牵引)自装、自运、自铺，D60或Hl40型推土机平土、碾压，机械组合为(4～5):1，此种方法铺土要加厚到40～50 cm，运土道路要专门修筑并经常养护、碾压质量不易保证。

4)3～5 台轻型(东方红)推土机或73.5 kW以上大型推土机并排推土顺爬道上坝。推土机平土、碾压，此种方法只可少部分采用，因质量难以保证，同时效率也低，属于最差施工方法。

5)做坡整型及验收。主要利用推土机将坝体填筑一定高度时，随时粗略整型，坝体填筑至设计施工断面高程时，再等雨或洒水近行机械做坡整型，必要时辅以人工进行修整，最后经检查质量合格后，按施工填筑断面验收。

1.2 潮沟段填筑方法

勤得利农场鸭绿河水库坝基不包括横跨宽度(通过坝基长度)200 m的混江沟潮沟、还跨越了宽度为10～100 m的较大潮沟16处，这是该水库土坝施工的最主要一环，结合此项工程研究探讨先进的、经济合理的、安全的潮沟处理方案是本次分析的重要内容之一。实施中根据潮沟的不同特点主要采用了换填法及铺土工织物软排处理方法。

2 土坝填筑质检

土坝填筑质检分为现场检测、复检及钻探检测。

2.1 现场检测

分段专人负责分层检测，主要检测碾压后含水量，干密度、铺土厚度、层间结合等，6.2 m高程以下(坝高4.0 m)每50 m坝段检测3～4点，6.2 m高程以上可检测2～3点，潮沟填筑时应沿沟轴线方向至少每层检测3点，较大潮沟5～6点。铺土厚度25 cm，碾压3遍，检测试样取底部，要求干密度Pd＞1.50 g/cm3，含水量为17% ～25%，不应出现弹簧土。正常段坝基碾压后要求干密度 ρd＞1.50 g/cm3(距地表0.5 m以内)，潮构基础(换填法)干密度ρd＞1.40 g/cm3。

2.2 复检

坝体填筑为2.0、4.0、6.0 m高时，分别由复检组统一进行复检，每200 m设一断面，大潮沟处加取，一是用人工取土钻现场钻探。分别沿0.10、0.50、1.0、1.5、2.0 m分5 层取样，测试含水量、干容量，并取20cm×20cm×20cm原状样一个做室内常规全项土工试验分析，同时人工控1.0～1.2 m深坑。测试铺土厚度、层间结合情况，要求:干容量ρd≥1.5 g/cm3，个别干容量≥1.47 g/cm3，合格率要达到90%以上，否则该坝段要进行返工。

2.3 钻探检测

2006年8 月，对2004年5—7月及2003年5—9月完工的13.11 km坝进行了钻探取样、平均每500 m坝段布置一孔大潮沟处加钻1～2孔，正常段沿深度2.0、4.0、6.0、8.0 m分四层取样，潮沟段沿深度 2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 m分土层取样，室内做常规土工试验分析。

质检结果统计分析为频率统计并绘制频率曲线和管理直方图。填筑坝体以每个施工单位承包的坝段为单元工程进行现场质检成果统计分析。坝基、边坡、复检每期工程为一单元进行统计分析、钻探取样以整个坝段为分析单元，现将整个坝段质量检测分析结果列于表1，已完成坝段的质检成果统计图1。

表1 现场质检统计结果

图1 平原水库土坝填筑现场质检分析统计图

3 结论

通过质检成果统计分析表明，勤得利农场鸭绿河水库土坝填筑的主要控制指标干密度、渗透系数、抗剪强度等指标均满足设计要求，说明土坝填筑的施工工艺是符合实际和可靠的。通过筑坝土料颗粒分析表明土坝粉质黏土、(重、中)粉质壤土、黏土的干密度值相差较大，尤其是有部分黏土坝段，按此施工工艺，干密度达到ρd=1.50 g/cm3很困难，复检资料分析结果也说明了这点。那么壤土干容量平均达1.62 g/cm3，而黏土干密度只有1.52 g/cm3、部分黏粒较高的黏土坝段(或部位)干容量只有1.45～1.50 g/cm3，这样土坝是否产生不均匀变形而产生裂缝，黏土坝段(部位)质量是否满足稳定要求。这要从压实程度(ρd/ρmax)和土坝抽样检测的渗透系数、抗剪强度指标来进行衡量、评价，通过击实试验表明壤土和黏土的最大干容量分别为1.73 g/cm3和1.58 g/m3，因而在采用此施工工艺条件下，两种土料的压实程度分别为96.5%和94.6%。可见从压实程度分析看，土坝不同土料具有较均衡的压实程度，因而不会产生裂缝;另从渗透系数。抗剪强度指标看，壤土、黏土的垂直渗透系数分别为8.69×10-7cm/s和8.6×10-7cm/s，水平渗透系数分别为3.8×10-6cm/s和 1.4×10-6cm/s，均满足 4.20×10-6cm/s的设计要求。壤土和黏上的内摩擦角分别为23.6°和18.5°，也满足18°设计指标要求。从筑坝完成后1 a钻探取样表明土坝的干容量、渗透系数、抗剪强度均符合设计要求。

[1] 江志峰.平原水库围坝填筑压实质量控制技术[J].科技促进发展:应用版，2011(2):114.

[2] 张泽平，刘猛，马钊.浅谈平原水库的渗漏危害及勘察[J].山东水利，2010(9):42-43.

[2] 梁璐.土石坝坝体渗漏的防治[J].内蒙古水利 ，2010(5):26.