松塔水电站大坝土方填筑施工质量控制

焦阳太

1 概述

松塔水电站大坝为均质土坝，最大坝高 62.6m，最大坝底宽度 363.1m，坝顶长度 523.2m，坝顶宽度 10m。大坝上、下游坝坡均设两层马道，上游坝坡为 1∶2.75，1∶3.0，1∶3.5，下游坝坡为1∶2.75，1∶3.0，1∶3.25。

大坝填筑总量约 320万 m3，其中土方填筑总量约 311.5万 m3。土料场选用大坝上游库区左岸的袁家山土料场。坝体土方设计碾压控制指标为:干密度不小于 1.69 g/cm3，施工含水率控制在14.5%～18.5%，压实度不小于 97%;截水槽土方设计碾压控制指标为:干密度不小于 1.76 g/cm3，施工含水率控制在 13%～17%，压实度不小于 97%。

2 大坝填筑质量控制措施

2.1 土料质量控制

对土料质量进行控制是保证填筑质量的关键，是填筑质量控制的源头。

2.1.1 土料场复查

大坝填筑前先对土料场进行复查，主要内容包括:土料性质、含水量。

在土料场的不同区域取原状土样若干组进行土质综合分析和击实试验，土料性质试验结果:土料粘粒含量 18.6%～28.3%，塑性指数 10～14.5，易溶盐含量 0.08%～0.09%，酸碱度(pH值)8.58～8.70，有机质含量 0.13%～0.2%，最大干密度 1.67 g/cm3～1.78g/cm3，最优含水量 15.9%～19.2%。氧化物含量，其 SiO2/R2O3＞2。

在土料场的不同区域用洛阳铲挖取不同深度的土样，每米测取一个含水率值，测取的天然含水率为 11.9%～15.4%，平均14.3%，较设计提供的天然含水率偏高，但比最优含水率低。

土料场复查结果为:袁家山土料场各项质量指标满足SL 251-2000水利水电工程天然建筑材料勘察规程和 SL 274-2001碾压式土石坝设计规范对均质坝土料的要求，储存量约 800万m3，满足大坝填筑需求，其中Ⅲ区土料符合上述规程和规范中对防渗土料的要求，主要用于截水槽和岸坡防渗部位的填筑。

2.1.2 土料场含水量调整及控制

根据土料场含水量检测情况，土料含水率普遍偏低，为保证大坝填筑质量和填筑强度要求，首先采取料场浸水的方式进行土料含水率的调整，从而制备合格的土料。

土料场复查结束后，对土料场进行覆盖层清理，将土料场按不同地势分台阶用推土机推平，并分块筑畦，畦埂高度30 cm～50 cm，抽取河水灌入畦内，灌水深度 20 cm～40 cm，每 10 d～15 d灌水一次，每个畦块共灌水 3次，总浸水时间约两个月，浸水深度约10m～12m。

浸水后对土料场含水量进行复检，测取含水率为 12.8%～23.5%，平均 15.8%，高出浸水前天然含水率比最优含水率低。

因土场浸水或天然降雨而导致开采区域表层局部土料含水率明显高于施工控制含水率上限时，便及时将该部分土料挖松原地翻晒或集中挖运至不影响开采的部位集堆翻晒，待土料含水率降低到允许的范围后再行使用。

2.1.3 上坝土料质量控制

为保证上坝土料质量，每 7 d在土料场取土区域做一次击实试验，以测定的干密度值作为近期现场压实度的控制依据。中间如遇土质明显发生变化时及时补充击实试验，随时调整压实控制指标。每天土料上坝前，在土场设专人负责检测土料含水率，以划定取土范围装土。含水率不合适的土料坚决不予装车，发现含有腐殖土等不合格的土料在土场内随即弃掉。土料上坝后，如发现有明显不合格土料时，及时进行清理。对土料内混入的杂草、树根等安排专人捡拾。

2.2 现场填筑质量控制

2.2.1 现场碾压试验

试验采用循环法，按最优含水率、最优含水率 -2%、最优含水率 +2%三种土料，铺土厚度 30 cm，35 cm，40 cm，碾压遍数6遍，8遍，10遍(其中静压 2遍)，进行 9场 27次不同组合试验，最后按初步选定的施工参数进行了复核试验，以确定施工参数。

试验过程中，用测量仪器测量每个试验组合的铺料前、后和碾压后同一测点的高程，计算松铺系数。采用核子密度仪和环刀共同进行干密度检测，同时率定核子密度仪。复核试验后，在结合层处取土样在试验室做碾压后渗透试验。

试验结果为:坝体填筑土料含水率在13.5%～17.5%之间，铺土厚度 35 cm，碾压遍数 10遍(其中静压 2遍、振动碾压 8遍)为最优施工参数，其土料松铺系数为 1.14。

在坝体土料施工碾压参数确定的基础上，对防渗土料填筑同样进行碾压试验，最后确定铺土厚度 30 cm，碾压遍数 10遍(其中静压 2遍、振动碾压 8遍)。

试验室试验结果:碾压后坝体土料渗透系数为 4.6×10-5cm/s，防渗土料渗透系数为 2.4×10-6cm/s，满足均质坝土料渗透系数小于 1×10-4cm/s和防渗体土料渗透系数小于 1×10-5cm/s的质量指标。

2.2.2 坝面施工质量控制

大坝土料填筑主要有两种，一种是坝体土料，另一种是防渗土料。

防渗土料填筑部位:

截水槽，位于坝轴线上游侧 40m处，底宽 6m，上、下游边坡1∶1.5;

坝体与两岸岸坡接触部位，设 60 cm宽防渗土料。

1)坝基面填筑。

实际开挖后的坝基面凹凸不平，最大高差相差 3m～4m，坝基面填筑时需进行找平，先将低凹处分层填筑碾压，局部不便采用大型振动碾碾压的部位先采用小型振动碾碾压，待形成一个较平缓的面后，再进行较大面积的坝基面填筑。填筑前用水将已喷混凝土的坝基面充分湿润，然后用泥浆泵抽取泥浆在坝基面均匀喷刷 3mm～5mm厚，随喷泥浆随摊铺土料并碾压密实。泥浆事先用搅拌机拌和后存入泥浆池，若喷刷泥浆干涸应及时清除，严禁泥浆干涸后铺土和压实。

2)截水槽填筑。

截水槽采用粘粒含量较高、塑性指数较高的Ⅲ区土料填筑。同样在已喷混凝土的开挖基岩面上洒水喷洒泥浆，再铺土碾压，每 30 cm厚铺筑一层，用自行凸块振动碾碾压。

与上、下游边坡接触部位的粘土料主要采用立式电动夯夯实，局部地方辅以木锤捣实。每碾压完一层后及时进行压实度检测，合格后进行下一层填筑。

3)坝体两岸岸坡处填筑。

两岸岸坡处的粘土料填筑与坝体填筑同时上升，每层摊铺厚度 35 cm。填筑前先在已喷混凝土的岸坡面上喷刷高度约 40 cm的泥浆，然后用装载机将事先备好的防渗土料堆放在岸坡处，人工平整使其宽度大于 60 cm。为保证岸坡土料的压实质量，在岸坡土料铺完后，暂不进行压实，待与其接触的坝体土料铺料完成后，先采用 20 t自行式凸块振动碾顺岸坡方向进行骑缝碾压，凸块振动碾碾压不到的部位或死角处采用立式电动夯或振动夯板夯实。

4)坝体填筑。

坝体填筑每 35 cm厚摊铺碾压一层，每次铺筑前根据土层表面失水情况先用洒水车均匀洒水，然后再摊铺土料碾压。如碾压面长时间外露，或因其他原因导致表面形成光面，还需先用凸块振动碾将坝面进行刨毛处理。坝体填筑的主要施工工序为装料、运输及卸料、摊铺、碾压。

为充分保证每一层的填筑质量，从多方面控制压实质量，在振动碾上安装了 LWMSD型振动压路机密实度仪，该仪器采用微处理器测算回填土的密实度值，数据准确、可信度高、使用方便、操作界面直观，且动态、实时、无损、能连续显示压实后的密实度值，可防止过度压实和压实不足。

通过核子密度仪测值和该设备同步测值的对比，两者相差很小，这样就从多方面全面保证了大坝土方的填筑质量，抽检不到的填筑部位其压实度也能得到保证。

在压实土体中，如出现漏压虚土层、干松层、弹簧土、剪力破坏和光面等不良现象，及时处理。对于干松层及时加水继续碾压;对于漏压的虚土层进行补压;对于出现的弹簧土与剪力破坏的部位超过 5m2时挖掉换土填筑;对于汽车通过后形成的光面用挖掘机或凸块振动碾刨毛处理。

对于左右岸及坝体和排水体先后填筑形成的高差，其纵横接缝坡度分别按不陡于 1∶3控制，将先填筑坡面土体逐层用推土机推至已压实土层处，然后与后填筑土体一起碾压。

雨季填筑时采取适当的防护措施，防止施工过程中含水量的增加，保证填筑质量。填筑面稍向上游倾斜 2%～4%，以利排除雨水。

5)坝体填筑质量检测。

坝体填筑质量检测取样部位符合下列要求:取样部位应有代表性，且应在坝面上均匀分布，不得随意挑选，特殊情况下取样须加注明;应在压实层厚的下部 1/3处及结合层处取样，并记录压实层厚度。

质量检测取样数量符合下列要求:每层取样数量，在大面积填筑量时每 200m3～500m3取样 1次，在边角部位每层 2次 ～3次;若作业面或局部返工部位按填筑量计算的取样数量不足3个时，按 3个取样。

压实度(干密度)检测:每层碾压完毕，及时采用核子密度仪和环刀法检测干密度、含水率。检测数量为:岸坡每层 2次 ～3次，截水槽每 100m3～200m3取一组试样，碾压面及边角夯实部位按规定的取样频率检测，所有检测点压实度(或干密度)的合格率不小于90%，不合格压实度(或干密度)最小值不得小于设计压实度(或干密度)的 97%。

每一填筑层自检、抽检后，凡取样不合格的部位，及时补压或作局部处理，经复验至合格后再进行下道工序。

6)抓好关键部位的施工环节。

坝基、截水槽、坝体与两岸岸坡接触处、纵横施工缝、坝坡等部位的填筑，是施工中的薄弱环节，也是施工的关键环节，应予高度重视。每个部位施工前都进行详细的技术交底，并在现场示范作业，让参与人员了解和熟悉施工工艺、施工程序，同时安排专人负责，专人盯守，严格按照技术要求和施工规范施工，以保证施工质量。

3 结语

松塔水电站大坝为目前国内在建的较高的均质土坝，该坝型在山西省内多见，充分利用了当地材料筑坝，具有经济、快速优势。施工中对土料提前进行浸水，有效地满足了大坝填筑强度需要，保证了填筑质量，坝面过程控制到位，关键部位重点抓，检测环节紧跟，施工质量令业主、监理满意放心，其中的作法可供同类型工程借鉴。

[1] 罗 宇，罗 奉.黔西老江底水电站大坝左岸边坡处理方案选择[J].山西建筑，2010，36(17):364-365.