浅析新集水库均质土坝填筑施工技术

吴国鹏

（甘肃九洲水电建筑工程有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

均质土坝是利用当地材料由碾压方式做成的一种挡水坝，其应用优势包括：能够就地取材，施工技术简单，对坝基地质条件具有良好的适应性，被广泛应用于水利工程。但均质土坝填筑工程量大，并且土料在施工过程中容易受到气候的影响，尤其是雨季或者多雨的地区，开展均质土坝施工具有极大的难度。基于此，本文以新集水库工程为例，论述均质土坝工程的施工准备工作、资源配置工作以及需要把控的施工技术要点，以供相关技术人员参考。

1 工程概况

新集水库位于甘肃省灵台县达溪河上，行政区划隶属甘肃省平凉市灵台县百里乡。工程区距灵台县约26km，距平凉市约128km。水库总库容3218万m3，平时库容为1115万m3，年可供水量1122.5万m3，属Ⅲ等中型工程，水库大坝等主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计，临时建筑物级按5级设计。大坝分为三部分，其中：混凝土坝段长143m，混凝土坝与均质土坝连接坝段长100m，均质土坝段长515m。大坝从左至右布置，依次为：混凝土重力挡水坝段、混凝土泄洪排沙底孔坝段（包括取水建筑物）、混凝土溢流表孔坝段、混凝土坝与均质土坝连接坝段、均质土坝段等，坝顶总长度为758m。均质土坝填筑是工程施工的重点项目之一。

2 均质土坝填筑施工准备与资源配置

2.1 施工准备

（1）根据合同文件及施工图纸，编写大坝施工组织方案。

（2）明确施工各项技术资料；确保大坝“四通一平”等临时设施工程项目。

（3）完成现场测量放线工作的上报审批，完成导流及引排水工程建设。

（4）根据施工用量选择合理的土料场，一般情况下土料场贮量应大于需用量的1.5～2.5倍。根据工程实际情况，选择从4#土料场取土。该料场现为梯田耕地，地层岩性为第四系坡洪积粉质黏土，表层约1.0m为耕作层，结构疏松，有机质含量高，可见树木及植物根系及虫孔，具大孔隙，为料场无用层，需剥离；1.0m以下至高程1047m，有用层厚4～12m，土质结构均一，可见垂直节理。无砂层分布，但在开采Ⅰ区有钙质结核分布，开采时需剔除，土料物理性质符合设计要求。

（5）确保机械设备、实验设备等准备就绪，并且需要完成防渗体土料碾压实验。

2.2 资源配置

2.2.1 劳动力配置

根据该工程的特点，为了确保施工任务的顺利实施，配置劳动力如表1所示。

表1 施工劳动力配置表（单位：人）

2.2.2 施工机械配置

根据工程内容和各项施工工序要求安排施工投入机械设备如表2所示。

表2 施工机械设备配置情况表

3 施工技术要点

3.1 土料开挖

（1）土料场开挖前要划分开挖范围，清除树杆、碎石块及防碍工程的施工一切阻碍物，清除场内积水，且开挖好排水沟[1]。

（2）开挖过程中，若土料天然水分含量偏小，宜采用立面开挖；水分含量稍大时，宜采用平面开挖。出现不合格土料需要清除时，采用用平面开挖。

（3）取土过程中，应保持坑壁的稳定，采用立面开挖时禁止掏底施工。

3.2 土料铺填

（1）坝基填方采用的碾压机器、铺土层厚及碾压遍数、洒水量等工艺均通过实验进行确定，并报请监理方审批。该工程碾压试验最终确定结果如下：铺土厚度30～40cm，碾压压实度标准要求不小于98%，施工填筑含水率控制在最优含水率的-2%～3%；填筑以压实参数和最优含水率共同控制；采用22t凸块振动碾，碾压遍数6～8遍，具体碾压参数根据现场碾压试验调整。

（2）均质坝体反滤层的颗粒及配应根据试验进行确定。防渗体土料铺填时应与坝轴线平行，该工程均质土坝段长515m，分段作业长度控制在100m以下进行。该工程混凝土坝与均质土坝连接坝段长100m，在填筑前，应对混凝土表面进行清理（乳皮、烟尘以及上粘附脏物等）；回填过程中，对混凝土表面进行浇水，保持其表面潮湿，并在表面涂泥浆，一边涂刷，一边铺土并压实，泥浆粉刷相对高度铺土薄厚保持一致，涂刷过程中上层泥浆应当与下层对接，边刷边回填，禁止在泥浆干后铺土和夯实；泥浆土与水质量比宜为1∶ 2.5～1∶3.0[2]。

（3）防渗体土料摊铺应平行面坝体中心线依次开展，按段作业检查，机械工作时长短不应小于40m，人力工作时不低于10m。工作面采用流水线作业，分为铺土、碾压、检测三段，应分层次统一铺土和碾压，指派专人进行抽样检查，不能产生界沟等问题。相邻施工作业面高程应均衡抬升，若不能避免需存在高差时，应以1∶ 3～1∶5的陡坡连接土料最宜进占法倒料施工，用挖掘机摊铺后使用推土机推平，粘性土料中禁止禁止混杂透水性料。铺土厚度及土块直径限制尺寸如表3所示。

表3 铺土厚度及土块直径限制尺寸表

下层面应保持填土面平整，方便计算上层土料。填土过程中及时检测铺土厚度，铺土薄厚误差控制在0～5cm。铺料至堤边时，需在设计边线两侧各超铺一定范围，人工铺料应控制在10cm，机械设备铺料应控制在30cm。

3.3 碾压施工

碾压机械设备走动方位应平行坝中心线（见图1所示），在行走距离不够时，可沿着竖直堤中心线行进，按段分块碾压[3]。相邻工作面的碾压的搭接宽度为：平行于轴线时≥相邻工作，竖直于轴线时≥直于轴。局部无法采用机械碾压的地方，可采用夯实机或蛙式打夯机等进行压实，压实选用连接环套打法。碾压采用进退错距法工作方式。两次碾压最小搭接宽度为10cm。

图1 新集水库均质土坝碾压施工

流水作业要保持各工序（铺料、洒水、压实、质检）的连续性。平碾碾压后，顶层土铺料前，应进行刨毛后再碾压一遍，以便于上下两层土料较好的连接。严格控制土料水分含量，如果土料水分含量小，可适度洒水后拌匀；水分含量过大在现场开展晾晒后再使用，避免出现弹簧土。

严格控制铺土厚度，确定碾压遍数已保证满足设计干容重[4]。对于干容重的控制：（1）每层土料碾压后只有其干容重测定达到设计要求后才可以进行上层铺土；（2）现场干容重实验采用环刀法，环刀取样实验合格的部位，需要进行补压或者局部返工处理，直至其复检合格；（3）各层抽样数量控制在50～100m3抽样一个，每次抽样不少于3个，抽样点应均匀分布。

通过采用进占法倒料，减少载重量汽车在坝坡行车距离，避免回填土因受到剪应力毁坏而发生质量不合格。碾压过程中出现漏压、欠压等情况，应对其部位进行补压，补压合格后再行施工。

3.4 雨季施工

（1）做好雨情气象预报，尽量在雨前对松土层压实，可采用平碾迅速压实，压实注意填筑面应尽量平整，以防存水[5]。另外，大型机械设备应该在雨前开出填筑面。

（2）做好填土面的保护，雨天或下完雨后不踩踏坝坡，禁止车辆通行。

（3）狭小场地可采用覆盖塑料薄膜进行防雨防水。

（4）雨后应将填土层面进行晾晒处理后再行复工。

（5）做好边坡维护，避免雨水冲坏边坡。

4 结束语

综上所述，本文以新集水库均质土坝填筑施工为例，介绍了施工准备工作以及施工人力资源和机械设备资源的配置情况；并从土料开挖、土料铺填、碾压施工和雨季施工四个方面介绍了施工技术要点。实践证明，该填筑施工技术的应用达到了降低施工成本，缩短施工工期的目的。

随着土石坝填筑技术的不断发展，均质土坝施工技术也将不断革新，但是因其填筑工程量大、施工质量影响因素多，如果对整个施工流程和施工技术掌握的不够全面，势必会影响工程建设的顺利推进，增加工程成本。因此，均质土坝施工过程中，应该结合实际工程情况，做好施工前期准备，熟练掌握施工流程，并引进新技术、新设备、新工艺，提高循环作业进程，加快工程进度，降低工程成本。