碾压式粘土心墙风化石渣坝的施工技术要点

碾压式粘土心墙风化石渣坝的施工技术要点

由于其所在地，对水库基本地质的要求较低，结构和施工工艺相对简单，目前水库的应用比较广泛。洋县引酉灌区自上世纪九十年代末至今已修建了梁河、麻底沟、双龙寺三座碾压式粘土心墙风化石渣坝,2009年完成的龙王滩水库除险加固工程中采用了挖除大坝滑坡体,换填粘土、风化石渣的设计方案。下面笔者将根据施工实际,探讨中低型碾压式粘土心墙风化石渣坝的施工技术要点。碾压式粘土心墙风化石渣坝施工内容基本包括:坝基及岸坡土石方开挖、粘土心墙填筑、坝壳填筑、坝址堆石、迎水坡坡面防护。其施工技术要求执行的行业标准主要有:《碾压式土石坝施工技术规范》(SDJ213—83)、《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》(SL47—94)、《水工砼施工规范》(SDJ207—82)等。1坝体施工环水层产物的定位问题根据施工图纸,对各建筑物的轴线方向桩和起点及原始控制点进行复测校核。开工前,应复测设计单位移交的各控制点、水准点的坐标值和高程,若在允许误差范围内,则应进行平差后作为施工的控制点和高程点;复测各建筑物原始纵横断面,对大坝放定坝脚清基及填筑起坡的边线,其施工桩号应与设计采用桩号一致。放清坡线时,一般较填筑起坡线放大1.0m。清坡完成后,施放填筑起坡线,在坝体填筑过程中,心墙、坝壳每上一层料必须进行一次边线测量,并绘制在断面图中,断面比例尺寸宜采用1∶200。开始填筑前,应绘制清基地形图和建基面纵断面图,按清基完的地形测设填筑起坡线。2坝体结构及坝基开挖坝基(基础)与岸坡处理系隐蔽工程,直接影响工程的安全,一旦发生事故,难以补救,因此,必须按设计要求认真组织施工。坝基岸坡的开挖清理工作,宜按年度施工计划,在大坝填筑前完成。清坡可根据坝体填筑工程量分层清理,若填筑量较大时,可按施工组织设计,先清理至满足本年度填筑需要的层面。待大坝填筑至一定高程时,再进行上层的清理,以免反复清坡。梁河水库坝高37.5m,大坝总填筑工程量31.89万m3,清坡分为2层,下层为12m,上层为19.89m;麻底沟水库坝高40.68m,大坝填筑总工程量27万m3,清坡分为二层,低层为18m,上层为22.68m;双龙寺水库坝高45.6m,坝体填筑工程量为38.72万m3,清坡分为3层,下层为10m,中层为15m,上层为20.6m。其开挖一般情况下,应自上而下进行。清理坝基岸坡,应将树根、草皮、乱石、坟墓以及各种建筑物全部清除,并认真做好水井、泉眼和洞穴的处理。麻底沟水库采用了人工清理,拖拉机运土,一次清到设计面,梁河、双龙寺水库采用了挖掘机先行剥离,人工再清理到设计面,装载机装土,自卸汽车运输的方法。对洞穴和泉眼的处理,双龙寺水库大坝右岸有一口破瓦窑,采用挖掘机先将其清除扩挖至底部5m×5m,边坡1:1的倒圆台形坑,再用坝壳填料按每层15cm铺土厚度,蛙式电夯夯压5遍,并每层测试压实密度。梁河水库坝基清理中,挖至建基高程617.5m时,仍存在0.4m~2.0m的淤泥层,且含水量大,又有2处出水点。经设计、地勘人员商定,原大坝建基面高程不变,心墙上游的坝基淤泥全部清除,下游淤泥不清,开挖纵横向排水沟,沟内埋设反滤料滤水体,将下游坝基渗水排于坝址排水棱体之外。截渗槽开挖,心墙部位的坝基和岸坡岩面开挖,应使开挖面基本平顺,其与基岩必须采用斜面联结,不得设台阶,急剧变坡,更不得有反坡,其岩面清理坡度必须符合设计要求,三座水库设计开挖边坡为1∶1~1.5,心墙嵌入弱风化岩层,由于强风化深度不一,开挖深度有一定差距。麻底沟水库嵌入深度1.5m~2.0m,梁河水库嵌入深度1.8m~2.5m,双龙寺水库嵌入深度基本为2.5m,截渗槽开挖均采用挖掘机挖除、装车,自卸汽车运输的施工方案。双龙寺水库坝区共有断层9条,心墙岸坡有一处较大断层,并有石墨夹层,宽度0.5m~0.8m。处理方案是清除断层内石墨至新鲜岩面,换填新鲜石渣并压实。对岩石节理、裂隙采用了填塞或喷灌水泥砂浆处理。坝基(基础)和岸坡处理达到设计标准后,系统地进行地质描绘编录,及时测绘,整编资料,邀请地质、设计、质监和监理人员参加共同验收。对验收中的保留意见及存在问题及时处理后,尽快请求复验。合格后进行下道工序施工。3心墙与岸坡结合部位坝体填筑必须在坝基处理及隐蔽工程验收合格后才能进行。坝体填筑前应根据坝壳、心墙的设计要求,施工所选用的碾压机具,进行现场碾压试验。四座水库坝体填筑前均在现场作了碾压试验,选用不同料场、不同铺土厚度,确定碾压遍数。确定碾压试验压实标准高于设计标准5%。四座水库均为小型库,坝面不大,心墙和坝壳采用同一台碾压机械,其中,三座新建水库均选用了10t震动平碾,震动碾行进速度控制在5km/h左右,心墙粘土铺土厚度45cm~55cm,碾压5遍~6遍。坝壳料为强风化云母片岩或石英云母片岩,松铺厚度45cm~55cm,震动碾压6遍~7遍。龙王滩水库加固采用18t震动凸块碾,粘土斜墙铺土厚度65cm,碾压5遍;风化石渣铺土厚度65cm,碾压7遍,均可达到设计压实度。(1)心墙填筑。心墙填筑与碾压平行坝轴线,填料宽度一般包括心墙两侧反滤料宽度。铺料用进占法卸料,料场开采采用挖掘机开采,人工粉碎,自卸汽车运输,人工平整,铺土前将压实结合层面刨锚并洒水湿润。梁河、双龙寺水库采用人工刨锚,刨锚深度3cm~5cm,每平方米锚坑1个~2个。麻底沟水库采用开挖锚固槽,平行坝轴线每5m开挖宽30cm,深20cm结合槽。心墙与岸坡结合部位涂刷1∶2.5(土∶水)泥浆,涂层厚度4cm,以利心墙与岸坡的结合。最优含水量现场控制的简单方法是:握可成团,摔即散开。心墙料段高差不宜超过0.5m~1.0m,分段接茬处在压实土料时,应迭压0.5m以上。心墙应同上下游反滤料及部分坝壳料平起填筑。为便于施工,坝体料与反滤料及心墙料采用2m~5m宽度的过渡带与心墙的填筑面保持同高,以利于心墙料进行混合碾压,其铺筑与碾压必须连续进行。(2)坝壳填筑。坝壳填筑坡脚较设计坡脚加大50cm,碾压合格后,用挖掘机对边坡修整到设计边坡。填料采用人工开采,装载机装车,自卸汽车运输,推土机平整,振动碾碾压。由于填料就地开采,运输距离较近,一般在1km之内,机械的选配为一台30装载机配8台10t自卸汽车,一台推土机,可以满足施工进度要求。坝壳填料应分区,浸润线以下填料应选用新鲜风化石渣,以利排水。严禁山坡表层腐殖质上坝,料内不得含石墨、树根,石渣的粒径不许超标。应控制合适的含水量,当风化石渣含水量过低时,碾压前应加水湿润,加水量为填量的15%。严格按碾压试验参数控制铺土厚度,不得超厚。(3)接缝碾压。填料与坝基、岸坡、输水涵洞等结合部位宽度1.5m~2.0m范围内或边角处采用人工夯实。粘土心墙部位用蛙式电夯,坝壳部位用冲击夯进行打边压角。坝下涵管以上及两侧填土保持平衡上升,在2m范围内禁上碾压机械,结合部位必须严格处理,保持结合质量。4高高高地坝底堆石护坡(1)反滤排水。铺筑反滤层,必须严格控制厚度,几座水库均采用了人工铺筑,待心墙与坝壳同步碾压完成后,定出心墙边线,划出反滤层开挖轮廓,人工开挖反滤层沟槽,深度至下层反滤料。再填筑反滤料,填筑面高出心墙面10cm,平板碾压实。(2)坝趾排水。所用石料必须坚硬,其软化系数必须大于0.85,饱和抗压强度不小于50MPa,岩石容重大于2.2t/m3,其几何尺寸最小边长不小于20cm,最大边长与最小边长的比值不大于1.5~2。堆石应分层进行,靠近反滤料处用较小的石料,外坡表面用较大的石料,每层厚度以0.5m~1.0m为宜,使其稳定、密实,其上、下层面应犬牙交错,不得有水平通缝,相邻两段堆石的接缝应逐层错缝,不得垂直相接。(3)护坡。砌石护坡前先将坝坡削至设计坡面,再铺设垫层,在垫层上砌石。石料要求同坝趾排水,垫层铺筑,按照设计要求,分层铺筑,各层之间要铺设平整,层次分明,不能串料,铺筑块石不得破坏垫层。5坝体质量控制碾压式土石坝施工质量控制,包括:(1)坝基处理质量控制。主要是按设计要求,清理坝基的不稳定岩体、建筑物、腐殖土以及对坝体安全可能构成影响的堆积物各种洞穴等。(2)料场的质量控制。主要是控制开采场清坡是否到位,填料开采、加工是否符合规定,填料含水率是否适宜等。(3)坝体填筑质量控制。重点是填筑料的压实质量控制和防渗体的层间结合,防渗体与坝内其他建筑物的