碾压式土石坝施工技术要点

闫宇民

（洋县引酉工程灌溉管理局 陕西 洋县 723300）

碾压式土石坝由于其具有就地取材，对坝基地质要求不高，结构及施工工艺简单等优点，已成为目前小型水库应用最广泛的坝型。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 工程测量与岸坡清理

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 坝基与岸坡处理

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 填筑

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 反滤排水设备及护坡施工

（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 工程质量控制

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结合。④护坡和排水反滤体质量控制。主要控制块石质量、砌筑方法垫层级配等。

6 结论

运用以上技术要点，新建的洋县麻底沟、梁河、双龙寺三座水库和龙王滩水库加固工程，各项技术指标符合设计和规范要求，满足使用需求。水库运行以来，大坝工程质量稳定，坝体各项技术指标符合设计及规范要求。工程运行以来，发挥了巨大的社会效益，为灌区农业增产和农民增收发挥了积极作用。陕西水利