矣则河水库粘土心墙石碴坝的施工工艺.doc

矣则河水库粘土心墙石碴坝的施工工艺 第26卷第3期华北水利水电学院 Jouma1frthChinaInstituteofWaterConservancyandHydr0P0竺兰 文章编号10025634200503001303 矣则河水库粘土心墙石碴坝的施工工艺 李院生 玉溪市水利局,云南玉溪653Ioo 摘要在矣则河水库粘土心墙石坝的施丁过程叶l,优化丁人坝结构,优选r心墙填筑料,严格控制r施丁 程序,并最大限度就地取材,降低rI程造价,通过现场质控制和质越检验,保汪_r人坝的施工质},为同类 J二程提供了rlf借鉴的成功经验 关键词施工工艺;质}l}控制;t;经验总结 中图分类号TV641.4I;rv523文献标识码B 土石坝最大的优点足就地取材.随着机械碾压 能力的提高,粘土心墒石碴坝在已经成为一种 最基本的坝型之一.由于对粘土心墙行碴坝的认识 和实践处于半经验,半理论的阶段,}IIji『其结构普遍 按照堆石坝的要求来设计和施J,这样使工程造价 偏高.通过总结云南省华宁县矣河水库大坝施工【f1 的成功经验,对心墙碴坝的结构进行_r优化,最大 限度地就地取材,降低I程造价,斤现场采取r质 量控制和质量榆奁,避免病害1程的广生. 1工程概况 矣则河水库位于华宁县盛溪镇,人坝于1988年 开,1992年竣.坝商55m,库700万m,建于 v型河谷上,大坝【叫填土石方74万m,坝型为粘土 心墙石碴坝,f程规模为较大小一,总投资 1200万元,质量等级评定为优良,是溪市第一座 粘土心墙石碴坝,工程运行13a没有出现任何 问题. 2心墙施工 心墙足大坝的核心,主要起挡水作用,心墙质量 的好坏直接关系剑项日建设的成败,有反滤层的 心墙出现集中渗漏后无法进行灌浆处理,只能重新 修建混凝土防渗墙,而防渗墙的造价高,施[难度 大.所以心墙施质量的控制足整个大坝施工质量 控制的核心. 2.1心墙料的现场识别和选择 现场,识别和选择心墙料,’允要看颜色;第 二闻气味,没有不良气味的土料才能用;第i天然含 水;第四砾石含量,含砾量在10～20的最好. 土料选好后,进行现场碾试验.心墙土料能否使川 最关键的指标足渗透系数,如果碾压后渗透系数小 于510～cm/s,l密度小,l大然含水璇大,fj.小是 澎胀土,碾压后不形成橡皮土,都【l以考虑使,{j.华 宁县老里箐水库较大小一型心墒土f密度只有 1.3g/cm,含水量达到37～45;元汀县街子河 水库中心墙土料含水量达到35～40_2J. 2.2现场碾压试验 心墙料场选好后进行现场碾压试验.在坝外选 择比较宽敞坚实的场地进行试验,土料选择料场中 储量大且具有代表性的相埘较次的,通过现场碾 试验确定现场质量控制指标,校核没计参数的合理 性.采取不同的碾压遍数和不同的铺土厚度,得出土 料的铺土厚度,干密度,含水,渗透系数,碾压遍 数.把现场碾压试验的结果和设计参数进行比较,绘 }H干密度,含水量,渗透系数与碾压遍数的关系曲线 图,按满足设计要求的最小渗透系数所对应的干密 度和含水量作为标准. 收稿日期200504一10修订日期20050520 作者简介李院生1967一,男,云南11川1人,溪市水利局工程师,ll,F要从事水利工程设计,施工及工程管理方面的工作 l4华北水利水电学院2005年9月 2.3心墙填筑质量控制 2.3.1心墙铺土 心墙回填前对结合面进行刨毛,严禁层问光面 结合,如果用汽车运输土料,要采取进占法施工.心 墙铺土厚度在30～35cm之间为最优,最大厚度不 能超过35cnl,压实厚度在25～30em之间为最优. 心墙回填时用水平仪随时控制铺土厚度和高差,同 层高差不超过5cm.土料含水量控制在指标要求范 围,层间结合水勿f,且不能在刨毛后的层面形成集 水塘,一般比回填土料的控制含水量高2为宜. 2.3.2心墙碾压 平好土后,首先用50t的振动平碾碾压一遍,再 用50t振动凸块碾振动碾压,平碾和凸块碾交错进 行碾压,最后一遍用平碾碾压,然后用拖拉机刨毛, 这样压实效果好且l1丁避免表面土分离破坏和过压剪 切破坏,压实效果好.采取非振动碾压无法使上下层 接合良好,在施工中应注意. 2.3.3现场质量检查 2.3.3.1干密度及含水量的检杏 干密度采用环刀取样检查,环刀按照文献[3]中 的规定自行加工制作.采用管径为10cm的无缝钢 管,制作成尺寸为直径10cm,高8enl,容积628cm 的环刀.取样时要取表面10cm以下的土料,压实厚 度小于25cm的单层样,压实厚度大于25cm小于 30cIn的要取双层样.从环刀中取出30g左右的土 料,用酒精烧干或用烤箱烤干,计算出土料的含水量 和干密度,对比控制指标,如果不在范围内,要进行 翻晒或配水;同时要检查土料是否被过压破坏,过压 破坏的表现为表面下10cm左右形成光滑的分层面 或表面土料开裂. 2.3.3.2渗透系数的检查 现场渗透系数检查采用简易渗透仪,如图1所 示.简易渗透仪的主要设备是渗透环,量筒 1000mL和100mL和计时秒表,其他还有进水软 管,止水夹等.渗透环为自制,直径为44cm,面积在 1500cm左右,做渗透时位置选在干密度合格的样 坑处,挖一个深10cm比渗透环稍大的坑,坑表面水 平,把渗透环埋在坑内,周边用土填密实,并使样坑 土料含水量达到饱和,饱和时间不少于120min.当 注入水量和溢出水量达到相对平衡时开始计时读 数,同时要连续以点流形式向渗透环内注水.5min 读1组数据,然后根据注入水量和溢出水量的差值, 读数起止时间,渗透环的底面积来计算渗透系数. n 2一1,A1一A2一A3Q,K 式中为渗透系数cm/s;T,为时间的起始读数 s;T2为时间的终止读数s;T为经过时间s;Al 为大量简中水体积的起始读数mL;A2为大量筒中 水体积的终止读数m1;A为溢水口小量筒中水体 积的读数mL;Q为渗透水量mI;S为渗流面积 即渗透环面积cm; 经过许多工程验证,此方法正确,在元江板桥水 库,华宁老里箐水库,通海三岔河水库,峨I上I新村水 库等几个心墙坝工程进行r与窀内试验的对比试 验,结果分析表明,窀内试验比这种现场简易试验小 10倍.即相差一个数量级,说明采用本简易渗透仪 检杏出的成果是正确的.如图l所示. 图1简易渗透仪图 需要特别说明的是现场碾压试验和现场检验 得出的是相对数据,所以现场取样的环刀,渗透仪和 碾压试验时用的规格尺寸要一致,做试验的方法程 序要一致. 3两岸接合槽施工【4] 接合槽的主要作用是延长水的渗径,降低水头, 一 般情况要开挖后形成槽状,如果受地形限制,不能 形成槽的,只要能达到延长渗径的目的就行.矣则河 水库的右岸地形是一个凸出的山梁,岩层较为完整, 要开挖成槽工程量很大,采取心墙土料环包山梁的 形式施工,达到了延长水渗径的目的,同时大大降低 了工程造价,工程运行至今没有出现任何问题.一般 情况,接合槽开挖后,接合槽纵断要基本垂直坝轴 线,才符合单元质量要求.如果坝轴线和河床斜交, 要达到接合槽的纵断垂直坝轴线,可能开挖工程量 很大,华宁老里箐水库坝轴线和河床斜交,开挖后接 合槽的纵断不垂直坝轴线,建成后没有出现任何问 题.接合槽回填周边时,岸坡上要刷水泥浆或浓泥 浆,先用人工夯实,再用装载机的轮胎进行碾压. 第26卷第3期李院牛矣则河水库粘土心墙石碴坝的施工工艺l5 4心墙反滤层和过渡层的设置的样坑要和做碾压试验的样坑本卡I{同 反滤层的主要作用是滤土排水,保护心墙表面 的土料不被水带走,同时对刚度相差较大的两种土 料起到过渡作用.如果两岸接合槽和基础截槽靠下 游的岩石比较破碎或裂隙发育,反滤料没置要和心 墙同时进入接合槽和截槽,预防槽内心墙土料被水 从裂缝中带走而引起心墙破坏.对于心墙石碴坝中 的中低坝,上游反滤层的作用主要是过渡作用,如果 反滤料造价太高,可以考虑省去j游的反滤层,心墙 上游面直接用细粒风化料填筑,作为过渡层,同样可 以达到要求.矣则河水库心墙j游经过论证取消了 原设计的反滤层,直接用6in宽的细粒风化料作过 渡层,大坝运行良好.近年来卡溪的很多小一型的 心墙石碴坝,心墙都没有设置j二下游反滤层,只设过 渡层,施工时人为地进行分区填筑,建成了多座优质 工程. 5石碴料碾压质量现场检查 石碴料碾质晕主要检查碾后的干密度,通 过干密度来反映密实度.检查办法主要用灌砂法和 灌水法,不管采用那种方法要注意样坑的大小,一般 取15～20kg石碴料.经笔者试验证明,样坑越大,得 出的1密度值相对偏大,反之则偏小,所以现场取样 6结语 矣则河水库建设期间,根据现场实际情况,在满 足质量要求的前提下,大胆地对原设计进行lr修改 和优化,节约了资金100多万元,『f『f被评为优质【 程.由于碾压设备的发展,不论是粘土料,风化料还 是石碴料,通过振动碾压后密实度都很好,建成后沉 陷量很小,作为心墙上下土料设,对中低坝,只要 弩虑过渡作用就可以.至于心墙的沉陷产生的拱效 应可以不考虑.从土石坝的理论来分析,粘土心墙石 碴坝可以按照分区坝的结构形式来设计,施r,省掉 反滤料,可以降低工程造价及工难度,提高施|_J速 度,且心墙出现问题还町以用廉价的灌浆来处理. 参考文献 [1]李院生.华宁矣则河水库竣l丁的报告[R].玉溪玉溪市 水利局,1993. [2]窦宜.土工试验规程[M].北京中国水利电力出版社, l987. [3]SDJ21383,碾压式土石坝施工技术规范[sJ. [4]李院生.元江街于河水库除险加固竣工报告[R].’硅溪 玉溪市水利局,2003. ExperientialSummarizationoftheConstructionofanRockfillDamwithClayCore LIYuansheng ConstructionBrigadeoftheYuxiWaterConservancy,Yuxi653100,China AbstractThesoftheconstructiontechnique,qualitycontrolandqualityinspectionin-siteontherockfilldamwithclaycoreareintro. duced.Inthespecialcases,thebasictheory”ofembankmentdamisappliedandspecialconstructionmeasuresareadopted.andtheinvestment issavedlargely. Keywordsconstructiontechnique;qualitycontrol;embankmentdam;experientialsummarization