料场复查在大坝填筑质量和进度作用

□杨 晨（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局）

1.工程概况

北疆供水工程尾部调节水库坐落在新疆天山北坡细土冲洪积平原区上，是由四面筑坝而成的典型平原水库，属大（2）型Ⅱ等工程，总库容2.81亿m3。大坝为均质土坝，全长17.676km，最大坝高28m，坝顶宽度8m，上游边坡1：3，下游边坡1：2.5，筑坝土料为粉质壤土，填筑方量1781万m3。

2.土料填筑设计指标

压实度D≥0.98，填筑含水率控制在最优含水率附近，其上下限偏离最优含水率不超过-1.5%～+2%。渗透系数满足k＜n×10-5cm/s（n＜10），水溶盐含量（按质量计）≤3%，有机质含量（按质量计）≤5%。

3.料场复查

3.1 复查目的

初步确定料场覆盖层厚度及可用土料的分布情况和有效储量。全面了解土料场土料天然含水量的分布情况以及土料特性。通过室内试验，了解土料物理力学性质和压实特性，初步确定土料的最大干密度、最优含水率，为开展野外碾压试验、确定施工参数提供依据。

3.2 试验依据

《碾压式土石坝施工技术规范》SDJ213-83，《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SJ251-2000，《土工试验规程》SL237-1999，相关设计文件。

3.3 复查方法

3.3.1 根据设计勘测成果，按照就近取材，合理利用的原则，确定开采料场为A土料场，开采深度5m，料场主要以中重粉质壤土为主。

3.3.2 根据《碾压式土石坝施工规范》SDJ213—83和《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SJ251-2000对料场复查的要求，共布置探坑124个，取样深度1.0～5.0m，对探坑的土料名称、颜色、厚度、潮湿状态进行描述，记录地下水位、取样位置、高程。每个探坑均采用刻槽法取混合土样进行室内击实试验。

3.4 复查结果

3.4.1 复查探明A土料场的无用覆盖层厚度为1m，有效储量2400万m3，除去天然容重与压实容重的差值及坝面清理、削坡等损失，可以满足填筑需求。见表1。

表1 A料场天然土料颗粒级配成果表（平均值）

3.4.2 天然土料的含水量分布较均匀，平均值为9.9%，最大干容重只有1.45g/cm3,室内击实试验确定的最优含水量为13.6%，最大干容重1.82g/cm3,为了满足设计要求，土料必须在上坝前进行制备，提高含水率。见表2。

表2 A料场天然土料物理性质试验成果表（平均值）

3.4.3 通过土料物理力学试验，A料场土料的粉粒含量占优势，粘粒含量13%～30%之间，其中，中重粉质壤土占总量的90%，属于细粒土，土的分类代号为CL或ML，料场内土料均一，土层以及土料性质变化差异很小。

3.4.4 料场复查试验结果与设计勘测结果相吻合,设计资料真实、有效。见表3。

表3 A料场土料室内试验结果表

4.取得的成果

4.1 根据复查成果，采用了因地制宜的土料制备工艺

A土料场土料的天然含水率低于最优含水率，需要加水制备后方可上坝填筑，以往的制备工艺大多是通过采用“堆置土牛法”得到合适、均匀的含水量。根据A土料场天然土料的含水率分布均匀，土料性质差异很小的特点，结合室内击实和碾压试验成果，按照《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ358-89关于土料开采和制备的原则，通过试验，在保证施工含水率的前提下，又确定了畦灌法、“沟槽松土加水法”两种制备工艺。畦灌法、“沟槽松土加水法”较“堆置土牛法”相比具有制备时间短，节省工程造价的优点。综合采用多种工艺制备的土料，经过上坝前和碾压后的检测，含水率和压实度全部满足设计要求。

4.2 室内击实试验和野外模拟施工碾压试验的成果相互印证，确定了合理的施工工艺

通过室内击实试验发现，由于土料中粉粒含量较多（平均值61.8%），对含水量较为敏感，当含水量接近15%击实时，随着击实次数的增加，土体表面出现“剪切光面”现象。在野外碾压试验过程中也发现类似问题，当土料含水量在接近或超过最优含水量上限范围时碾压，土体出现大面积的“弹簧土”现象。一般来讲，防渗体土料的施工含水量宜略高于最优含水量，在“湿侧”进行碾压不仅可以增加土体的塑性，而且土体适应不均匀沉降的能力较好，但是根据发现的问题，经过研究论证，最终确定了在最优含水率下限碾压即“干侧碾压”的施工工艺。所谓的“干侧碾压”只是相对最优含水量的上下限范围而言，实际意义上土料的含水量并没有超出施工含水量的下限范围，从施工过程中的取样检测结果来看，土料在“干侧”条件下碾压不仅压实度可以满足0.98的设计标准，而且还具有宜于压实、压实性能较好、施工可操作性强的特点。

4.3 针对土料差异性小的特性，选择科学有效的质量检测方法

根据设计要求，施工中采用压实度作为控制指标来检测填筑质量。考虑到土的压实性总是存在或大或小的变化，施工初期采用了DL/T5129－2001规范列入的“三点击实法”来求得压实土体的最大干容重。但施工过程中发现，由于工程作业面大，所在地区气候干燥，蒸发量大，使用“三点击实法”不仅时间长影响进度，而且碾压好的坝面难以保墒，特别是从取样到试验的过程中含水量的损失，往往导致试验结果不精确，不能找到真正的最大干密度，影响到压实度的准确性。为了解决上述问题，需要重新选择一种切实有效的质量检测方法，因此根据A料场开采范围内土料性质变化很小的特点，经过论证，决定采用分区控制最大干密度作为压实度控制指标的方法。分区控制最大干密度法是将制备好的土料分成几大块区域，上坝前对每个区域不同部位具有代表性的土料进行标准击实试验，根据所有试验结果，选择用最大的干密度值作为该土区土料上坝填筑压实的控制标准，这样工程质量就更加有保证了。采用这种分区控制，不仅控制管理工作细化、检测数据真实，而且工程进度大大提高。

5.结语

5.1 大坝于2002年4月开始施工，2005年完工，较批准的工期提前1年完工，目前水库已累计蓄水2.1亿m3,工程运行工况良好。

5.2 大坝共完成防渗土料填筑1700万m3，各类检测试验组数6.7万组，压实度合格率100%，填筑含水率平均值为13%。

5.3 科学、规范开展料场复查是土石坝施工质量和进度的根本保证和前提，往往有些施工单位认为有了设计资料，就没必要再做查复了或是简单做一下就可以了，从而忽视这项工作，这个观点是错误的。做好料场复查意义不但是探明储量、核实设计，更重要的是通过认真、细致的进行室内试验，总结分析成果，对土料性质充分认识，为正确开展碾压试验、确定施工参数、指导填筑施工提供科学真实的依据。