浅谈碾压式石渣坝的填筑施工技术

孙冰

摘要：在中小型水库工程设计中，因地制宜地采用石渣作为筑坝材料，既可以增加坝体的稳定性，又可以降低工程造价。本文依托四川某水库挡水坝的填筑施工，来阐述碾压式石渣坝的填筑施工技术要点。

关键词：石渣坝；填筑；碾压技术；质量控制

中图分类号：U416.166 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）14-64-02

引言

碾压式石渣坝由于施工技术简单、对坝基地质要求不高、取材方便等原因，已经成为目前中小型水库应用较为广泛的一种坝型。石渣坝主要是以粗粒土填筑防渗体和坝壳而成的土石坝，粗颗粒土相较于细粒粘性土具有颗粒较粗、多呈单粒结构，易于压实，压缩性低，强度高，透水性强，性质稳定等特点。

1工程概况

四川某水库挡水坝，是一座以农业灌溉为主，兼有城市应急供水、防洪等综合利用的水利工程。该水库为中型水库，总库容为1128.9万m³。

1.1坝体设计

水库挡水坝为碾压沥青砼心墙石渣坝，坝顶高程1217.0m，长206m，宽8.0m，最大坝高61.0m。该坝坝址所在位置左侧岸坡坡面顺直，坡度约36°，坡顶到河底高差约80.0m，坡顶山脊呈条带状；右侧岸坡坡度35～40°，坡度变化不大，坡顶到河底高差约100.0m，坡顶山脊呈条带状。

石渣坝断面型式如下图所示。

1.2料场选址

该水库挡水坝筑坝石渣料的来源有3个，距离坝址位置均在500米内。根据工程地质测绘和钻孔揭露，去除表层下部均为15-18米厚的全～强风化石英闪长岩，且存量充足，作为坝体石碴填筑料满足要求。

2料场规划及运输

2.1料场规划

料场的合理规划和使用，是石渣坝施工中的关键技术之一，它直接关系到坝体的施工质量、工期和工程造价。料场规划不仅要考虑料场料源和坝体填筑的分区、分块填情况，同时还要考虑其他施工部位在开挖过程中可能满足上坝条件的填筑（石渣）料。该水库挡水坝石渣料在填筑施工过程中，充分利用了新修214省道开挖、移民宅基地开挖等石渣料，在确保工程质量的情况下为施工进度的加快提供了保障，同时节约了施工成本。

2.2材料运输

坝体填筑施工，运输条件是重因素之一。坝体填筑施工中，随着取料点和坝体填筑部位的变化，需要及时修筑多条与之相适应的运输道路。由于施工道路都是临时修建的路面，在施工中需要及时养护。大竹河水库大坝填筑施工中共分左右岸，四个高程设置八条临时运输道路。另外，为满足坝面施工需要，在心墙部位设置跨心墙栈桥2个，栈桥设计与运输车辆吨位及心墙宽度相适应。

因土石坝取料范围相对较广，料源比较分散，自卸汽车以较强的机动能力广泛的应用于土石坝填筑施工中。自卸汽车的吨位及数量的确定，根据各工序施工机械选择的相互配套及坝体分期施工的填筑强度和开挖强度确定，该工程大坝填筑施工高峰期共投入20t自卸汽车近20台。

3填筑施工

坝体填筑施工根据现场实际施工条件，在满足控制性目标工期的前提下，尽可能合理安排大坝上升速度，心墙、反滤过渡料、部分坝壳料平起填筑，跨缝碾压，以确保整个坝体均衡上升。

针对坝壳石渣料填筑，施工工艺为：坝基清理→坝壳料开挖→运输→卸料→摊铺→洒水→碾压→质量检测。

3.1坝基清理

坝基与岸坡的处理在整个工程中起到大的作用，它既是一项隐藏工程，同时也是一项安全工程。在整个处理过程中，如果处理不当，很可能会导致整个工程的坍塌。

坝基清理，河床坝基清理30cm以上孤石和腐殖土层；岸坡坝基清除表层腐殖土至强风化基岩上，且边坡不陡于1：0.75。岸坡需大致平顺，不应成台阶状、反坡或突然边坡。

坝肩岸坡开挖清理，一般情况下是按自上而下一次完成。但在水库坝体施工过程中，由于从坝区通过的214省道未能及时改线，为确保汛前坝体填筑至防汛高程的目标，施工采用了自下而上边填筑边清理的方式，并对于214省道部位边坡的反坡及台阶问题，采用了回填及贴坡浇筑毛石砼技术进行了处理。

3.2碾压设备选择

石渣料虽然在天然条件下的级配较差，不均匀系数变化范围大，但在压实过程中，由于粗颗粒受到较高的接触压力，受挤压而破碎，级配发生显著变化，特别是较大的块状风化母岩，压碎裂量更大，这就有利于颗粒排列和互相挤紧促使颗粒间隙尺寸变化，粗细间配合改善，进而达到较好的密实状态。

对石渣料的压实，静荷载和动荷载联合作用压实效果才能得到更好地保证。因此，在碾压设备的选择上，振动碾为最佳的首选碾压压实工具。同时，为达到同一干密度，随着碾重的增加，考虑其对石渣石料的影响深度不同，其碾压遍数可以降低。对不均匀系数较小或强度较高的石渣料，由于所需破碎率较大，因而所需的功能又要大些。

本挡水坝填筑料的碾压，碾压设备选用了型号为YZ20自行式振动平碾压实，针对作业面狭窄及在某些特殊的结合部位，则配合选用了型号为HCD90的电动冲击夯，坝体整体碾压效果良好。

3.3碾压参数确定

碾压参数包括机械参数和施工参数两种，本工程石渣料压实参数通过现场试验确定：YZ20自行式振动平碾压实，振动碾行走速度小于2km/h；填筑层铺料厚度（松铺）60cm±3cm，碾压遍数为2遍静碾+6遍动碾，含水量控制在5～10%；压实.干密度大于1.93kg/cm³。

3.4坝壳料洒水

石渣料的含水量与干密度之间存在一定的关系：含水量低时，其干密度随含水量增多而渐增；含水量过高超过最佳含水量时，干密度随含水量增多而递减。本工程的填筑，采用了2台10t高压洒水车进行洒水，洒水工作在每层石渣料摊铺完成后根据测定的含水率值进行补充洒水，并控制含水量在最佳范围内。

3.5坝壳料碾压

石渣料的碾压，是土石坝施工质量得以保证的关键。坝壳料填筑后，其碾压方向平行坝轴线方向进行，碾压机械行驶的行与行之问必须重叠20～30cm左右，以免产生漏压。此外，坝料分区之间的边界也容易成为漏压的薄弱带，必须特别注意要互相重叠碾压，避免发生漏压与超压。

振动碾的行驶速度，通过试验确定，以1～2档为宜；采用进退错距法碾压，分段流水作业，以保证压实质量。为避免漏压，可在碾压带的两侧先往复压够遍数后，再进行错距碾压。

3.6细部处理

3.6.1边角部位

针对推土近、装载机不易处理的地方，安排反铲进行处理，清理大块石、杂物等，确保振动碾能够碾压到位，消除漏压、欠压现象。

3.6.2接缝

（1）施工中平起填筑，坝壳料层与层之间留台坎来接缝。每层料碾压后，在第二层上料前，距碾压边线1m处洒上灰线作为第二层的控制边线，不得超出；填筑线平直，以便于振动碾碾压，确保接缝质量。

（2）无台坎接缝，先用反铲清除松散料，在推料时再由装载机靠边，要求施工人员在指挥卸料时，注意在接缝处的卸料，原则上留在2m左右的空隙，以便于装载机进行接缝处理（装载机推已填筑的料进行补齐），接缝处不得留有大块石、空洞，确保振动碾能够碾压到位。

（3）结合部位是施工中易产生薄弱的环节，是坝体施工质量的关键所在，必须予以高度重视，确保坝体填筑质量。

（4）不同填料接缝

反滤过渡料与坝壳石渣料之间接缝不允许出现不同料混染现象，保证各种坝料的填筑厚度。

3.6.3上下游边线控制

为确保上下游边线的碾压质量，要求每层超出填筑线0.5m左右，填筑边线整齐，以便于振动碾尽可能碾压到位，防止出现松边现象，影响后期护坡施工。

每填筑3～4m后，采用液压反铲削坡处理，削坡前，由测量人员放出削坡边线，安排有经验的反铲司机进行削坡。

4质量控制

质量控制和质量检查是坝体填筑施工中极其重要的环节，贯穿施工的各道工序：主要包括坝基及岸坡的开挖和处理、坝面分区、碾压机具及碾压参数的确定以及碾压过程中的质量检查等等。

针对整个坝体填筑的施工过程，以坝壳料达到设计碾压密度为核心采取全面控制措施。影响石渣料碾压密实度的主要因素有：石渣原材料质量、摊铺厚度、含水率、碾压机械设备及碾压遍数等。施工中，建立健全施工管理制度，全面实行过程质量监控，把质量控制的环节落实到具体施工的各道工序中去。

5结论

四川某水库挡水坝石渣料坝壳的填筑施工，比原计划工期提前20天完成全部填筑，填筑总量达到93万m³，月高峰填筑量达到17万m³。

此类材料填筑的坝体具有抗震力强、施工时受雨季影响小、工程造价低、施工快速等优点。该挡水坝完成后水库蓄水，一切正常，大坝运行平稳。