南水北调山东段平原水库围坝填筑质量控制

董卫军，常 青，张 慧

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250013）

南水北调东线山东段第一期工程是一项跨流域、长距离的大型调水工程，沿线主要包括平原水库、渠道、泵站、节制闸、倒虹及主要引水口建筑物等工程，平原水库是南水北调工程建设的重要组成部分，可以提高调蓄能力及提高供水保障率，沿输水干线兴建了大屯、东湖、双王城3座重要的平原调蓄水库，总库容近2.0亿m3，围坝均为土坝，坝高约12～14.15 m，围坝填筑为高填方填筑工程。现结合3座平原水库的围坝高填方填筑与压实工程施工过程中的实践经验,对填筑与压实的施工工艺、质量控制及评定进行了探讨，为高填方工程施工提供理论基础和实践控制方法。

1 工程概况

1.1 工程位置及规模

大屯水库位于山东省德州武城县恩县洼东侧，距德州德城区25 km，距武城县13 km。东湖水库位于济南市东北部历城区郭店镇老憎口村东北部白云湖与小清河之间，胡家岸引黄灌区内，距济南市区约30 km。双王城水库位于寿光市北部的卧铺乡寇家坞村北废弃水库处，距市区约31 km，利用原双王城水库扩建而成。

大屯水库、东湖水库和双王城水库3座平原水库是南水北调东线一期工程输水干线工程重要调蓄水库，其规模大，具有土方填筑高度高、围坝轴线长、库容大、占地面积大和年供水量多等显著特点，其指标见表1所示。

1.2 工程地质

大屯水库勘探深度内，广泛分布第四系全新统堆积层，分为冲积堆积层和冲积～沼泽堆积的粉细砂和中细砂等。冲积堆积层上部为砂壤土和裂隙黏土，夹有零星壤土和粉砂，厚度变化较大，分布不稳定，下部为裂隙黏土夹砂壤土和壤土，局部为古河道冲积的粉砂和粉细砂，分布不稳定，厚度变化较大。

表1 三座平原水库的各项特征指标

东湖水库在勘探深度内，坝基及库内地层除表层素填土外，主要为第四系松散堆积层，料场开采深度范围内土层自上而下主要分为砂壤土、裂隙黏土多被砂壤土、粉土充填，局部夹有砂壤土微层，以及黏土层等。

双王城水库在勘探深度内，分为第四系全新统冲积堆积（Q4al）的砂壤土、壤土及裂隙黏土；第四系全新统海积堆积（Q4m）的砂壤土、黑色的富含有机质的壤土；以及第四系上更新统海积堆积（Q3m）的砂壤土、壤土、壤土夹姜石，局部夹黏土透镜体。

2 围坝土方平衡、坝料复勘和碾压试验

坝料复勘就是在复查过程中应调查料场土质情况，并计算该区域面积和土层方量，以便后续施工控制。根据料场高程、位置、填筑部位作统一规划，优化土方调配，料场的上坝运距要尽可能短，要求不同的土料运至相对应的坝段。

土方填筑前先进行现场碾压试验，各标段分别根据各自料场土料的性质、铺土方法、碾压机械分别进行碾压试验，通过碾压试验确定各种坝料施工控制参数（铺土厚度、碾压遍数、行车速度、含水率等），并报给监理单位批准。

根据总工程量及单台设备定额工作量，适当考虑备用设备，确定施工机械设备数量。确定碾压设备的数量时，需要同时考虑碾压宽度、碾压遍数、行走速度及必要的时间间歇及各自标段每天需要碾压的坝面长度，以确保碾压设备数量满足施工强度要求。

3 围坝填筑与碾压施工工序

围坝土方填筑工程主要工序有结合面接缝处理、上料铺土、碾压工序，并在现场做关键工序负责人标识牌。

3.1 坝体填筑施工工序

1）结合面、接缝处理工序。结合面应刨毛处理，若采用凸块振动碾则不需要刨毛。结合面土料含水率应在最优含水率-2%～3%范围之内，否则，需要洒水或晾晒。围坝坝型衔接区段和各标段及各工作面之间,衔接区段的横向接坡不陡于1∶3.0，坡面必须压实。不同施工坝段、施工标段的填筑高程应大致保持同步上升，相邻高差不宜超过1.0 m，随着坝体填筑上升接缝必须陆续削坡直至合格面方可填筑。

2）上料铺土工序。土料上坝后先由施工班组人员及施工技术员控制质量。对于坝料中存在的苇根等其他杂物，采用捡除方法，分4道工序上坝倾卸土料后、推平、翻晒、整平捡除控制。

坝基验收合格后进行上料、铺土，填写“土方填筑工程上土许可证”。在此过程中对土料中的芦苇根等杂物进行清除。如填土出现橡皮土、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏等现象时，可采用铧犁翻开晾晒或者直接挖除,换填好土再按坝体填筑要求碾压，经检验合格后，始准铺填新土。

在上料过程中，应根据单元工程总土方量、上坝铺土边线、运输车辆类型、卸土间距、土料质量等情况填写“铺土过程控制检查记录表”；铺土整平工序完成后，对铺土厚度、铺土边线、土料含水率进行检验，填写“土方填筑铺土工序检测记录表”。检验合格后填写“铺土工序验收签证”报监理部。监理部收到施工单位的 “铺土工序验收签证”及相关检测资料后，对土料是否合格、粒径是否偏大、铺土厚度、宽度、含水率、平整度、芦苇根清理等项目进行检查和验收，填写“围坝填筑铺土工序监理检测记录表”，铺土厚度抽检频次为10%～30%，其他项目为10%。检验合格后签发“铺土工序验收签证”，同意施工单位进行碾压施工。

坝面土料用推土机推平或铲运机整平后开始碾压。碾压前应使上坝土料含水率控制在最优含水率-2%～3%范围之内，当土料含水率低于这个范围时，需要洒水。当含水率过大时，对作业面用铧犁进行翻开晾晒，用旋耕犁粉碎大的土块，待含水率适合时按照坝体填筑标准进行碾压。并填写用于校核的三点击实试验报告。

3.2 围坝坝体碾压施工工序

碾压参数按照监理部批复的碾压试验成果执行。在土方碾压过程中，填写“围坝土方碾压施工记录表”。碾压完成后施工单位进行“三检制”检验合格后，填写“围坝填筑压实工序检测记录表”与“土方填筑压实原始记录表、土方填筑压实度检测报告”一起报送监理部，报监理部进行压实干密度检测见证取样和压实后高程测量，并填写“干密度检测见证取样单”，干密度检测频次不少于1组/350 m3。检验合格后填写“碾压工序验收签证”、“坝体填筑压实工序质量评定表”、“坝体填筑单元工程质量评定表”及报验单报监理工程师验收。

监理部收到施工单位坝体填筑单元工程质量报验资料后，安排监理人员对干密度、压实后高程、接缝处理等项目进行检查和验收，填写“围坝填筑压实工序监理检测记录表”，干密度抽检频率为施工单位抽检数量的10%。

4 围坝填筑与碾压施工质量控制与评定

4.1 上料铺土工序主要质量控制点

1）上坝土料质量控制。土料上坝前，在料场首先由施工项目部技术员根据料场清表情况判断土料是否合格，不合格的土料直接运到指定位置弃置，或采取措施处理后再上坝；上坝土料中树根及苇根等杂物，现场采取多道工序进行捡除；含有苇根比较多的土料作为弃土，放到指定弃土位置。上土过程中由挖掘土料司机、运土司机及现场施工技术人员共同对土料质量进行控制，达到不同土料运至不同的卸料位置。

2）筑坝每层土的铺土厚度控制。对于铺土厚度的控制，主要采用上土前计算单元总方量、上土过程、整平过程、整平后测量的方法进行控制，亦即事前控制、事中控制、事后控制。

在该层土上坝前由施工单位先计算该层土的总方量；上土过程中，由现场施工员对每辆上土车辆的单车方量与该车拉的总趟数进行统计，实行总量控制；上土完成后，由推土机推平，采用标杆配合灰点进行整平厚度控制以及撒灰线进行边线控制；整平完成后，采用水准仪测量铺土后的高程，与前层土碾压完成后对应点的高程相减，即得出本层土的铺土厚度。

4.2 碾压工序的主要质量控制点

1）碾压遍数。碾压遍数主要通过现场施工员及司机记录碾压起止桩号、碾压宽度、碾压起止时间、每遍碾压历时及有效碾压历时等施工过程中的数据控制。

2）碾压搭接宽度控制。碾压搭接宽度由司机及现场施工员现场控制。相邻两段交接带碾迹应彼此搭接，垂直碾压方向搭接带宽度应不小于0.3～0.5 m；顺碾压方向搭接带宽度应为1～1.5 m。

4.3 土方压实度的质量控制

填筑土料压实度主要根据土料轻型击实试验确定的最大干密度计算得出，必要时结合三点击实试验进行验证。

1）土料最大干密度指标的确定。首先施工单位根据料场土料分布情况结合施工组织设计，规划好施工坝段及对应的库区取土料场，然后在每个取土区，取土样进行轻型标准击实试验，确定该区对应施工坝段的土料最大干密度指标，并报监理批准。

2）压实度检测。压实度检测主要采用现场碾压后实测的土体干密度与土料最大干密度计算得出。当计算的压实度出现异常（如＞1.02或＜0.96），则通过三点击实试验进行校核。

三点击实试验法的具体操作：①碾压后现场取土7.5 kg左右，均分3份，根据含水率情况确定加、减水试验，或者减水试验测出湿密度及加减水的含量。减水可采用晾晒或者采用吹风设备来控制含水率。②采用轻型标准击实试验，确定不同含水率下的变换湿密度。③环刀取样，测出碾压后土的天然湿密度ρf和含水率wf。④根据图解法或者数解法得出变换最大干密度ρm。⑤经计算得出压实度D=ρf/ρm。

以上主要工序完成后，分别填写“坝体填筑结合面处理工序质量评定表、筑坝工程接缝处理工序质量评定表”、“坝体填筑卸料及铺填工序质量评定表”、“坝体（压重平台）填筑压实工序质量评定表”、“压重平台填筑压实单元工程质量评定表”“坝体填筑压实单元工程质量评定表”、单元工程施工质量报验单”进行报验。

5 结语

目前，三座平原水库围坝土方填筑工程即将完工，文中阐述围坝填筑各阶段主要工序的特点及各阶段的施工质量控制的主要方法，总结填筑各阶段质量控制的主要经验，得出填筑前期准备阶段是质量控制事前控制阶段，填筑阶段是填筑工程中事中控制阶段，填筑评定阶段是填筑事后控制阶段；规范围坝填筑各施工工序的记录表格、质量控制、评定标准表格等，为类似工程建设施工质量控制提供了参考。

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