调蓄池工程坝体填筑施工技术难点探讨

胡 蕾

（新疆温宿县库木艾日克托什干河水管总站，新疆 温宿 843100）

1 工程概况

拱拜孜移民安置点调蓄池工程位于阿克苏地区温宿县县城区北面拱摆孜移民安置区，西与库马拉克河毗邻，东与阿克苏市接壤，北靠天山山脉，南邻革命大渠。项目区距阿克苏市42 km，距温宿县25 km。工程区地理坐标为北纬41°28′38.60″～41°29′5.38″，东经 80°16′4.70″～80°16′48.38″。位于南天山山脉、拱拜孜山前柯克亚河冲洪积山前倾斜砾质平原上部，柯克亚河流域在地貌上处于南天山山地与塔里木盆地西北边缘的交汇处, 流域北部为南天山中高山区及低山丘陵区,中部为山前倾斜砾质平原，南部是冲洪积细土平原。地质构造基本控制地貌形态格局，区内山地与平原往往以断裂为界，呈构造阶梯地貌。地势总趋势北高南低。

拱拜孜移民安置点调蓄池位于柯柯牙尔河流域冲积平原上，为引水注入式，不存在施工导流及防洪的要求，工程布置较为简单。调蓄池为尺寸550 m×450 m 的矩形水池，池身为倒置棱台型式，净深度250 m，边坡1∶3.5，蓄水量可达250 万m3。池址区距项目区东北端约1300 m 左右，地势开阔，地形东北高，西南低，其中南北向纵坡为1/60～1/70 左右，根据地形条件，池盘设计为东、南、西三面筑坝（图1），坝线呈现“U”型，其中东坝和西坝基本与南坝垂直布置，坝线全长1916 m，其中西坝长 488.37 m (桩号0+000～0+488.37)，南坝长948.84 m（桩号0+488.37～1+437.21)，东坝长 479.20 m (桩号 1+437.21～1+916.4 1）。根据筑坝材料，结合疆内已建工程的经验，坝型确定为均质坝，其中坝体边坡采用现浇砼板+复合土工膜防渗结构，池盘底板采用复合土工膜防渗加砂砾石保护层结构。

图1 东、西、南三坝和调蓄池关系平面图

拱拜孜移民安置点调蓄池工程地质勘查资料表明，其边坡共包括5 类地层，由上至下分别是中砂冲湖积层（图1 中的粉质粘土冲湖积层细沙冲湖积层含淤泥粉质粘土冲湖积层粉砂风基层（A1）。边坡土层主要参数具体见表1。

表1 边坡土层主要参数

由于中砂冲湖积层（A5）、细沙冲湖积层（A3）和粉砂风基层（A1）粘聚力为0 kPa，弹性模量较大，天然密度不高，所以调蓄池工程坝体填筑施工存在一定难度[1]。

2 坝体填筑施工主要技术难点

2.1 土料开挖规划

拱拜孜移民安置点调蓄池工程初步确定调蓄池库盆开挖土料和边坡开挖土料为筑坝土料，在土料开挖时，土料场规划、弃渣措施及土石方平衡规划等均根据施工前期所取得的料场复查资料确定。根据调蓄池库盆及边坡开挖土料的分布情况及坝体填筑所需施工进度，将调蓄池库盆和边坡土料场划分为三个主料场和两个辅料场，共五个分区。在开采过程中，先加水处理，之后按照高程段循环开采，对于水源无法达到的区域，应在自然降雨且含水量达开采要求后再开采。调蓄池库盆开挖和边坡开挖土料方量共258.5 万m3，根据本工程料场复勘报告，土料开挖方量与需求量之间还存在15.95 万m3的差量。所以，必须严格控制土料开挖过程，减少弃土弃渣量，次要部分的土方回填可以考虑使用[2]。

2.2 土料加工与开采

拱拜孜移民安置点调蓄池工程《材料复查报告》表明，坝体填筑土料主要为轻黏壤土，含水率较低，必须加水以增加材料含水率，为进行加水闷料，在土料场布置浸水坑槽并于30 d 后实施土料实验性开采，开采后再次进行含水率检验，经过数次调整检验后最终确定出符合坝体填筑施工要求的加水量3.5 kg/m3～5.0 kg/m3、闷放历时 4 h～6 h、开采深度为 3.5 m～5.0 m，并确保土料含水率误差在1%～2%范围内。

开采区域内均按由外至里、由上至下的次序分段分层开挖土料，开采方法根据注水后土体本身含水率大小予以确定，如含水率较高，则采用立挖开采方式，而含水率较低时采用平挖开采方式，土壤最优含水率见表2。将闷放完毕开采出的土料用1.8 m3反铲装入15 t 自卸货车内运至调蓄池坝址处，对于较薄土层，则采用推土机集料后用5 m3装载机装入15 t 自卸货车运输，土料含水率一旦低于最优含水率的3%时禁止开采，必须重新加水润湿。

表2 土壤最优含水率表

2.3 坝体填筑次序

调蓄池工程坝体填筑应按照主坝→副坝次序展开，其中南坝为主坝，长545 m，为保证坝体填筑各道工序施工的连续性，将坝体填筑划分为六个分区（见图1），东、西副坝各为一个分区，每个分区按单元循环次序填筑，即各个分区内铺料平料→洒水碾压→质量检查及验收，具体填筑过程从坝基处开始。通过填筑作业单元的划分，确保各类施工机械等资源使用效率的提升。

调蓄池工程坝体填筑施工高峰期内填筑强度可达13.1 万m3/月，根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)，本工程不均衡系数取1.4，则可得出每工作日最大填筑强度为5945 m3，为确保运输强度，必须使用15 量15 t 自卸汽车完成填筑料运输。卸料则通过进占法完成，见图2。由自卸汽车将土料卸置于平整的松土层，检查层面刨毛及润湿情况，必要时用洒水车洒水，合格后用推土机向前进占和平料[3]，防止自卸汽车在已经碾压合格的土层行进而影响刨毛效果。

图2 进占法坝体填筑示意图

2.4 铺料及碾压

调蓄池工程坝体铺料厚度38 cm，摊铺机选用TY160 型式，在推土机平料完后，通过钢尺及时核查摊铺厚度，对于超厚或欠填部位应立即处理。对于土料和岸坡交界等处辅以人工方式整平，对于上下游岸坡应超填70 cm～100 cm。摊铺完成后，通过YZ18 振动凸块碾自动碾压2 遍，再振动碾压3 遍。碾压行进路线应与坝轴线保持平行，按2 km/h 速度行进，考虑到本工程地质的特殊性，应采用进退错距法由一侧至另一侧一次碾压完成。碾压搭接宽度为垂直碾向至少0.5 m，顺向碾向至少1.5 m。

2.5 特殊部位的填筑与处理

2.5.1 迎水面防渗体填筑

拱拜孜移民安置点调蓄池工程迎水面采用砂垫层夹两布一膜防渗体型式，上部铺设碎石过渡层，最顶部通过干砌石防护。在进行防渗体施工之前，先进行人工挂线修整坡面以达到铺设所要求的平整度。调蓄池边坡开挖与修整同时进行，在坡面法向方向开挖过程中预留30 m 用于坡面修整，填筑迎水面防渗体时超填20 cm～30 cm，并通过人工方式整平修坡。防渗料通过5 m3装载机装入15 t 自卸货车运输，配合反铲摊铺和人工找平。首层砂垫层铺设后，通过DZ120 振动平碾摊平压实，验收合格后，进行两布一膜铺设，结束后再进行砂垫层和碎石过渡层的分层次铺筑，并运用RZ250 振动平板夯分层夯实，夯实碾压参数见表3。为保证夯实效果，在砂垫层和碎石过渡层碾压、夯实前必须加水润湿。

表3 夯实碾压参数

2.5.2 坝底防渗体填筑

坝底防渗体施工前，先通过平地机进行坝底找平，并通过5 m3装载机将夯实土装入15 t 自卸货车运至坝底。夯实土铺设过程中，填铺厚度采用水准仪控制，铺设后通过YZ18 振动凸块碾自动碾压至密实，随后铺设两布一膜和次层夯实土，再用YZ1.8 振动碾碾压达到与首层相同的铺设厚度。

2.5.3 特殊部位处理

考虑到调蓄池工程坝体土层粘聚力为0 kPa，弹性模量较大，天然密度不高，所以岸坡接触部位填筑应选用黏粒含量高的土料，并将含水率保持在施工含水率上限，压实则采用小型振动碾，并按顺岸坡方向行走压实，坝体结合带碾压搭接宽度≥1 m，对于小型振动碾难以到达的位置采用WH58 蛙式打夯机夯实。岸坡碾压后若出现土料侧向位移，应将其挖除，并待碾压取样检验合格后再继续洒水、刨毛压实合格后，完成土料铺填。

对于横向接缝处坡度应控制在1∶3 以内，接缝必将随坝体填筑厚度的增加而出现削坡，直至坡度合格才能填筑，待土料接缝削坡取样检验合格，洒水、刨毛、铺料压实，并保证含水率达施工含水率上限值14%（根据本工程施工组织设计及《堤防工程地质勘察规程》（SL 188-2005）所确定）。针对上坝路及与坝体连接处应采用与坝体相同料区土料分层填筑，并按相同料区填筑要求控制。

3 结论

坝体填筑施工质量直接关系到调蓄池工程整体质量及效益的顺利发挥，所以，加强调蓄池工程坝体施工技术重难点的探讨意义重大。本文分析结果表明，拱拜孜移民安置点调蓄池工程坝体边坡地基承载力较低，弹性模量较大，天然密度不高，所以调蓄池工程坝体填筑施工存在一定难度；调蓄池库盆开挖土料和边坡开挖土料方量与需求量之间还存在15.95 万m3的差，必须严格控制土料开挖，减少弃土弃渣量；坝体填筑土料含水率较低，必须加水闷料以增加材料含水率；坝体填筑划分为四个分区，各分区按“铺料平料→洒水碾压→质量检查及验收”的单元循环次序填筑。上述工程措施采取后，有效解决了拱拜孜移民安置点调蓄池工程坝体填筑施工所面临的突出技术问题，工程自2016 年2 月进场施工至2017 年12 月竣工后投入使用，运行效果良好。