忻府区西岁兴水库土坝填筑施工质量控制措施

赵志新

（忻州市忻府区牧马河水利管理处 山西忻州 034000）

1 均质土坝的特点

均质土坝是坝体断面不分防渗体和坝壳，绝大部分由一种土料组成的坝。由于筑坝土料有较好的塑性和渗透稳定性，对地基的变形适应能力较强；坝体断面较大，施工方法和工序相对简单，有利于大规模机械连续施工。因此，该坝型在土石坝工程建设中被广泛应用。

均质土坝是用黏性土料筑成的挡水建筑物。均质土坝适用于严寒和降雨季节都比较短且黏性土材料丰富、其它筑坝材料比较匮乏的地区。由于坝坡缓，填筑高坝需要工程量大，故适用于中低坝。在全省现有的77座大中型水库中，大多数为均质土坝。因此，均质土坝施工质量的优劣，关系到水库大坝运行的安全，一旦出现渗漏、裂缝甚至冲垮现象，不仅浪费了财物，更重要的是对下游人民群众生命财产的安全造成危害，给党和国家造成不可估量的损失。

2 均质土坝破坏主要原因

多年来的实践证明，均质土坝破坏的主要形式为渗透破坏，发生的部位可能在坝体的任何部位、闸坝连接部位、坝基及岸坡结合部位等。主要以管涌方式出现。破坏的主要原因有坝基、岸坡结合部位清基不彻底，闸坝连接部位大型碾压设备不能到位，小型打夯设备不能按现场碾压试验参数施工，质量检测环节缺失等，导致土坝回填关键部位质量控制成薄弱环节。当大坝蓄水运行后，出现散浸逐步发展成管涌。

3 均质土坝施工质量控制措施

文中以忻府区西岁兴水库均质土坝填筑为例，就均质土坝在施工过程中的上坝土料控制、现场碾压试验、填筑工序、质量检测，以及与建筑物和岸坡结合部位等关键环节的质量控制措施进行论述。

3.1 施工准备工作

施工前做好四通一平工作，各种机械设备和检测仪器就位。根据施工组织设计，主要配备好取土、运输、摊铺、碾压、洒水、取样检测等设备。完成工作面测量放样，核实料场储量（大于需用量1.5～2.5倍）情况且杂质含水量满足设计要求。基础面清理工作应做到接触面的表层腐质土、草皮、树根、杂物、垃圾等全部清理干净并清理至新鲜基面。清理后对基面进行碾压平整，编制基础验收资料报监理工程师进行基础面验收。同时按配备的施工设备完成现场碾压试验，确定铺土厚度、碾压遍数、含水量、碾压设备行车速度等技术参数。

碾压试验场地选择在平坦、地基坚实的原大坝下游相当于坝高13 m的平台上，在选定压实设备型号后，进行施工参数试验。试验组合方法有经验确定法、循环法、淘汰法和综合法。根据本工程的特点，试验组合方法选用淘汰法。每次固定其它参数，只变动一种参数，通过试验求出该参数的适宜值。用同样的方法，变动另一个参数，用试验的方法求出第二个参数的适宜值，依次类推。待各项参数确定后，用选定的压实参数进行复核试验。复核试验的结果经检测满足设计要求后，对试验资料进行整理分析，绘制成果图表，编制试验报告。在报告中提出达到设计要求的施工参数。

3.2 施工工序及施工工艺

土坝填筑的施工工序主要有测量放线、卸料、摊铺、碾压、取样检测等。均质土料采用进占法卸料，土料进入工作面，开始卸料，卸料后摊铺机械及时摊铺，后续进场的土料在已摊铺好的面层上行驶至卸料点，杜绝重车在检验合格的工作面行驶。铺料时人工配合将土料中的杂物清理干净；松铺厚度不超过40 cm，定点测量控制厚度；铺土前测量放出控制边线（超出设计边线30 cm），碾压采用进退错距法，设备采用20 t凸块碾施工，行进速度（2.0±0.2）km/h，振碾8遍（一进一退为一遍），碾压过程中搭接长度30 cm，在坝面上下游及土坝与建筑物结合部位，由于机械障碍，不能碾压的部分，采用冲击夯等小型机具补夯，碾压完成经实验室取样检验合格后，进行下一层施工。碾压施工沿坝轴线方向进行，避免横向碾压形成渗漏通道。气温较高导致表面水分蒸发时，在结合面适当洒水。

雨季填筑时，均质坝体填筑面可中部凸起略向上下游倾斜，以利于排泄雨水。降雨来临之前，应将已摊铺尚未碾压的松土，用振动平碾快速碾压形成光面；严禁在有积水、泥泞和运输车辆走过的坝面上填土。下雨期间，严禁设备人员穿越填筑区。降雨量较大时，停止施工，雨后将填筑面含水量较大的土料清理出工作面翻晒。相邻施工面应均衡上升，不可避免出现高差时，以1∶3～1∶5的斜坡连接。在负温下施工时应做好气温、土温及风速的观测和保温工作，不得将含有雪块、冰块和冻土块的土料装车运上坝面，同时应缩小工作面，采用摊铺、碾压、取样连续快速作业的方式，压实时土料温度必须在-1℃以上；当气温达到规范规定的要求时应停止施工。土坝在负温下停止施工时，坝体表面应加以保护，防止冻结，在恢复填筑时清除。同时，在冬季施工时，在料场应采用立面开挖的方式，工作面要向阳，避免温度散失。

3.3 施工质量控制措施

土料质量控制主要在料场，上坝土料必须在符合设计要求的料场开采和运输，应综合考虑料场地形情况、料层分布状况和开采设备性能、土料天然含水率等因素，确定开采方式，确保合格土料进入施工面。土料的质量关乎整个土坝的工程质量，所以土料的质量管理是均质土坝填筑工程的重中之重。现场质量员要及时掌握上坝土料与料场土料的含水率变化情况，调整料场土料的含水率控制数值与填筑土料的含水率差值在合理范围内，确保上坝材料合格。

要建立完善的质量控制体系。施工单位必须建立专职质量管理机构，实行分级管理。在料场复核、开采运输、坝面填筑、结合部位处理等各个环节都应按照国家和行业颁发的有关标准、工程设计、施工图、合同技术条款的技术要求进行质量控制。尤其要在质量控制中，对各填筑部位的边界控制，碾压机具的规格、质量、振动频率等进行检查；对碾压层面有无剪切破坏；每层铺土前，压实土体表面是否进行刨毛处理；与岩石岸坡及混凝土建筑物结合部位的乳皮等杂物清除和涂浓泥浆情况进行观察。做好详细记录。建设单位和监理单位的质量管理人员在现场质量管理的过程中，不仅要对工程质量进行检查，又要对施工单位的质量管理人员进行监督，确保每一个单元工程的每一个工序都有专人跟踪控制，现场检查资料真实可靠。干密度和含水率是均质土坝压实的主要控制指标，在施工时要利用质量控制的管理图法及时提出施工过程中质量状态的变化情况，使工程质量始终处于受控状态。

坝体回填土工试验采用环刀法测定干容重，环刀体积500 cm3，每层取样数量控制在100～150 m3一组，每组3个。取样位置在层厚的下部1/3处。标准为每单元干容重合格率不小于90%，且不合格点不能集中分布，不合格干容重的试验值不得低于设计值的98%。铺土厚度±0.05 m，铺碾边线+0.1～0.3 m。

3.4 质量控制效果

忻府区西岁兴水库续建工程，自2008年5月开始施工，到2010年10月完成主体工程，均质土坝加高18.3 m，回填土料49.07万m3，完成坝高26.3 m，总库容2 903万m3。施工时坝体土清基按设计要求，开挖深度为1 m，用装载机挖装土，自卸汽车外运到指定的弃渣场，清基完成后，在原土上碾压8遍后，现场检测合格后开始土方填筑。大坝填筑主要机械:挖掘机2台，装载机2台，自卸汽车10台，洒水车1台，20 t凸块振动碾2台，推土机2台。

土方填筑前进行了现场碾压试验，铺土厚度分别选取35 cm、40 cm、45 cm、55 cm四种，TY160推土机铺土摊平，20 t自行式凸块振动碾碾压，碾压遍数分4遍、6遍、8遍三种，共计做了8组实验。根据试验结果选用铺土厚度40 cm，碾压遍数8次，含水率为11%～17%，行进速度（2.0±0.2）km/h。

大坝填筑采用进占法施工，土料填筑工艺流程为:填筑面处理→倒土摊铺→压实→质检→下一层填筑。现场检验约150 m3取样检验一组，分别在上下结合层，下挖30 cm处以及边坡部位，条带搭接处，填筑段的衔接部位。坝体填筑共分263个单元工程，大坝土方填筑施工过程中，施工单位进行分层干密度自检3248组，检测值在1.6～1.89g/cm3之间，均值为1.68g/cm3，满足设计不小于1.60 g/cm3的要求。监理单位跟踪检验792组，平行检验296组，检测值在1.6～1.83 g/cm3之间，均值为1.69 g/cm3，满足设计不小于1.60 g/cm3的要求。大坝填筑完成后，委托山西省水利基本建设工程质量检测中心站进行了坝体干密度检测12组，检测值在1.71～1.78 g/cm3之间，均值为1.74 g/cm3，满足设计不小于1.60 g/cm3的要求。

经山西省水利勘测设计研究院的水库蓄水安全鉴定和水库竣工验收后运行观测，坝体质量符合设计要求，运行正常。

4 结语

均质土坝填筑施工及大坝的后期运行效果证明，把土料来源、铺土厚度、碾压遍数、结合面刨毛洒水、边角部位夯实、剪力破坏及松土层等做为质量控制点，把土料含水量、填筑干密度做为质量控制的关键，可以有效保证大坝的填筑质量。