大坝加固料场复查和填筑监理实务

陈新萍

（新疆水利厅头屯河流域管理处 新疆 昌吉 831100）

1 工程概况

头屯河水库位于乌鲁木齐市及昌吉市以南，距离两市均约40 k m处的头屯河中游，是一座以防洪、灌溉为主，结合城镇生活供水、工业供水等综合利用的中型水库。枢纽工程由拦河坝、放水涵洞、泄水隧洞、溢洪道、工业引水系统及下游分水枢纽等组成。水库原设计总库容2030万m3，本次除险加固设计总库容1261万m3。工程等级为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。

头屯河水库大坝为砾质粘土心墙堆石坝，最大坝高51.0m，坝顶宽8.76m，坝顶长423.0m，坝顶高程995.20m。上游坡比自上而下依次为 1∶2.5、1∶3.25、1∶4.0，在高程975.0m、960.0m处分别设有宽为1.5m的戗台；坝面设浆砌卵石框格，采用干砌卵石、干砌块石护坡。下游坡比自上而下依次为1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75， 并 在 高 程 983.0m、973.0m、963.0m、953.0m处设有宽 1.5m 的戗台；采用堆石护坡。坝轴线与溢洪道泄槽轴线交点定为大坝0＋000桩号。

坝顶高程995.16m～995.20m，最大坝高约51.0m，坝顶宽约8.76m，坝顶长423.0m。坝顶防浪墙顶高程约995.50m。结合本次实测，大坝上游坡坡比自上而下依次为1∶2.145、1∶2.715、1∶3.57、1∶6.0， 在 高 程 974.84m、960.00m处分别设有宽为1.35m、1.5m的戗台；坝面设浆砌卵石框格，采用干砌卵石、干砌块石护坡。下游坡比自上而下依次为1∶1.895、1∶1.895、1∶1.795、1∶2.306、1∶2.62，并在高程 982.55m、976.53m、973.32m、964.05m、953.36m 处 设 有 宽 1.8m、3.9m、4.8m、2.0m、2.0m的戗台，采用堆石护坡。

依据设计要求，大坝加固的主要内容是对上、下游坝坡进行培厚加固，坝顶993.15m高程以上浆砌石防浪墙及粘土心墙拆除重建。大坝培厚砂砾石填筑56977m3，粘土心墙填筑2391m3。

2 料场复查

大坝填筑料料场位于大坝上游3 k m处，监理部组织业主、设计、施工单位对粘土料场进行了复查。复核了招标文件提供的料场勘察报告和调查试验资料，验证料场填筑料的物理力学性能及其压实特性，查明填筑料的有效储量，为料场开采规划提供依据。

表1 坝顶填筑监理检测成果

表2 上游坝坡填筑检测成果（灌砂法）

2.1 粘土料场复查结论

T 5左料场：平均粘粒含量82.9%，液限26.0%，塑限15.6%，液限指数10.4，渗透系数 k=5.3×10-7c m/s，干密度 1.87 g/c m3，最大干密度1.887g/c m3，其余指标满足设计要求。

T 5右料场：平均粘粒含量73.4%，液限24.4%，液限指数10.1，塑限指数14.3%，渗透系数 k=9.1×10-8c m/s，干密度 1.87 g/c m3，最大干密度1.91 g/c m3，其余指标满足设计要求。

两个料场土料在标准击实（击实功能为592.2 k J/m3）下测定土料最大干密度与其对应的最优含水率为：T 5左料场土料最优含水率的平均值为13.7%，最大干密度的平均值为1.887 g/c m3。T 5右料场土料最优含水率的平均值为13.7%，最大干密度的平均值为1.91 g/c m3；从土料室内测试结果看，T 5左料场、T 5右料场土料天然含水量接近最优含水率，不需重新加工可直接取用，且储量在7万m3以上，满足本工程需求。

2.2 砂砾石料场复查结论

监理部三次组织施工单位对砂砾石料场进行了复查。复查结论：砂砾石料场位于大坝上游3 k m处河床内，场地开阔，不受地下水影响，储量丰富，有用层厚度分布均匀，便于开采。并取样送二检单位检测，该料场砂砾石料的P 5含量、紧密度、含泥量等指标满足规范和设计要求，该料场可作为坝体培厚砂砾石坝壳料的料源。

3 碾压试验

碾压试验的主要目的：核实填料设计标准的合理性，验证碾压机械的可行性，选择相应的施工参数、确定填筑施工工艺与措施。

3.1 土料碾压试验

监理部组织进行了场内土料碾压工艺试验，经试验及会议讨论最终确定坝顶粘土心墙填筑碾压机械及施工参数为：

①进占法铺料，铺料厚度25 c m；

②土料含水率控制在11.0%～13.0%；

③土料采用18 t自行式平碾压实，行驶速度2 k m/h～2.5 k m/h（1档中油门），先静碾4遍，后振动碾压8遍。

3.2 砂砾石碾压试验

监理部组织在头屯河水库（上游护坡浆砌石护脚基槽回填工程）施工现场以施工单位施工、一检单位现场试验、监理单位现场旁站监理的形式，以填筑厚度为50c m，采用18 t自行式振动碾，分别采用静碾2遍，振动碾压4遍、6遍、8遍进行碾压试验，灌砂法试验。最终确定该天然砂砾料碾压参数：填筑厚度50 c m，碾压遍数为静压2遍，振动碾压6遍。

4 坝顶粘土心墙填筑施工质量控制

根据本工程特点，在施工质量控制上，监理部针对坝顶填筑制定了《头屯河水库坝顶工程质量控制要点》，实行中间验收签证制度。在粘土心墙填筑过程中，现场监理按设计及规范要求，严格控制上坝料的质量、铺料厚度及碾压施工参数。在填筑质量控制上，严格实行施工单位三检制，监理检查验收签证制。每层铺料、碾压自检合格后，报现场监理检查验收，合格后同意上料，进入下一层填筑。边角特殊部位加强控制、重点检查，并根据现场的施工情况进行了随机取样检测。监理检测坝顶粘土心墙料填筑16组、反滤料填筑2组、砂砾石填筑4组、水稳层填筑4组，全部合格。详见表1。

5 砂砾石填筑施工质量控制

上、下游坝坡加固培厚原设计为堆石体（爆破料），鉴于现场堆石料料源所限以及投资控制原因，在征得设计单位同意后变更为砂砾石填筑，根据砂砾石填筑质量检测特点，为方便现场质量控制，建管处委托新疆水科院进行了三因素曲线设计。砂砾石填筑以现场实测P 5含量的百分率与三因素曲线中相对密度0.75（设计值）所对应的干密度的大小，判定合格或不合格。

上、下游坝坡砂砾石培厚采用水平分层摊铺、分层碾压的方法，铺料宽度以设计培厚厚度加碾压富裕宽度50 c m控制，铺料厚度50 c m，待分段碾压完成后对富裕宽度用反铲挖掘机收坡至坡顶，挖掘机配合人工铺料、修坡。现场监理对上述填筑顺序和碾压密实度进行检查控制。在监理控制过程中，对铺料厚度、碾压参数、填料的变化情况进行了抽查，重点控制的部位是分段接缝的处理，及时督促施工单位对粗细骨料分离和集中现象使用挖掘机进行拌合处理。

6 砂砾石填筑质量检测

坝体培厚设计相对密度≥0.75。坝体培厚填筑质量检测实行施工单位自检（一检），监理抽检（二检单位检测试验），每单元（或分段）填筑完成后及时检查验收。对于坝料检测中发现的含砾分布不均匀等问题，首先对料场进行了调查，查明原因后责成施工单位对料场进行取料调整；其次对施工现场出现的填料含水率的偏大或偏小，先查明填筑时的含水率与碾压后的含水率。若填筑时含水率符合要求，可继续填筑，否则要求施工单位洒水调整含水率。对已上坝的填料出现粗细骨料分离现象要求挖掘机配合人工进行处理。监理检测反滤料21组、碎石垫层12组、砂砾石44组，全部合格。详见表2。

7 小结

通过头屯河水库除险加固工程大坝加固料场复查、碾压试验、大坝填筑的监理工作实践，总结如下。一是料场复查、碾压试验工作必须按程序认真做好，不得以施工代替工艺试验，更不得以施工数据代替工艺试验数据；二是料场复查、碾压试验工作应有计划的提前做好，防止临时抱佛脚而耽误工期，或因工期而敷衍了事走过场；三是工艺试验数据必须紧密联系实际，正确指导施工，防止将实验数据束之高阁，施工另搞一套；四是现场监理的旁站、记录、资料收集整理及时到位。

头屯河水库除险加固工程大坝加固料场复查、碾压试验、大坝填筑的监理工作程序规范，过程控制严谨，质量检测成果可信，工程整体质量可靠。陕西水利