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        出山店水庫壩體填筑規(guī)劃與實(shí)施

        2020-03-06 22:43:27劉淑文
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年21期

        劉淑文

        (山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 運(yùn)城 044000)

        1 引言

        出山店水庫是一座以防洪為主、結(jié)合供水、灌溉、兼顧發(fā)電等綜合利用的大型水利樞紐工程,水庫總庫容12.5×108m3,主要建筑物有主壩、南副壩、北副壩、北灌溉洞、南灌溉洞、電站等。主壩型式為混合壩型,全長2.7km,設(shè)三級(jí)邊坡。黏土心墻水平頂寬4.0m,心墻上下游邊坡均為1∶0.5,心墻與上游壩殼料之間鋪設(shè)水平寬度為3.0m 的反濾料,心墻下游鋪設(shè)水平寬度為3.0m 的反濾層、水平寬度為2.0m 的排水帶和水平寬度為1.0m 的過渡層。黏土心墻壓實(shí)度99.0%。

        2 填料運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃

        垂直壩軸線修建2 條運(yùn)輸?shù)缆愤B接壩址區(qū)與土料場,作為黏土心墻土料的場內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆?。在河道?nèi)部分沿河道左岸修建壩殼砂料運(yùn)輸?shù)缆贰A硗?,在壩址上游及下游緊臨壩址各修筑一條臨時(shí)道路,路基采用石渣填筑,滿足上下游車輛交通需求。填筑材料采用在壩坡上修筑“路腿”上壩,路面結(jié)構(gòu)采用0.3~0.4m 厚的砂礫土混合料。路面寬度5.0m,最大縱坡8.0%,最小平面曲線半徑50.0m,路堤邊坡坡比1∶2.0。路腿與壩殼料填筑同時(shí)進(jìn)行,分層填筑,分層壓實(shí),嚴(yán)格控制路腿修筑位置,確保壩殼砂料填筑設(shè)計(jì)寬度。

        3 壩體填筑施工

        根據(jù)DL/T 5129—2013《碾壓式土石壩施工規(guī)范》要求,壩體填筑采用先填反濾料后填土料的平起填筑法施工。根據(jù)優(yōu)化后的壩體填筑方案:壩殼砂料虛鋪厚度為70.0cm,壓實(shí)厚度60.0cm,而黏土心墻、反濾層、碎石排水帶及過渡料的鋪料厚度均按35.0cm 控制,壓實(shí)厚度為30.0cm。據(jù)此,先鋪筑1 層中粗砂反濾層,然后再在2 道中粗砂反濾層之間填筑1 層黏土,同時(shí)填筑1 層排水帶、過渡料,各分區(qū)騎縫壓實(shí)。完成2 層反濾料或過渡料,填筑1 層壩殼砂料,同樣騎縫壓實(shí)。具體填筑順序?yàn)椋悍礊V料→黏土心墻→排水帶→過渡料→壩殼砂料。

        3.1 黏土心墻填筑

        黏土心墻填筑在其上下游反濾料鋪筑完畢后進(jìn)行,填筑完成后采用振動(dòng)平碾跨縫碾壓,靜壓1 遍、振壓6 遍,下層填筑時(shí)將光面刨毛。黏土心墻土料沿壩軸線方向采用“進(jìn)占法”進(jìn)行攤鋪,采用自卸汽車卸料,推土機(jī)平料,鋪土厚度35.0cm。平料過程中,采用水準(zhǔn)儀跟蹤測量,發(fā)現(xiàn)超厚部位立即進(jìn)行處理。布置好壩面臨時(shí)施工道路,在心墻邊沿設(shè)置專用“路口”,盡量減少載重車輛在土料壩面的行駛距離。穿越心墻的臨時(shí)道路及運(yùn)土臨時(shí)“路口”,要經(jīng)常更換位置,不同填筑層交錯(cuò)布置。 對(duì)“路口”超壓及混入壩殼砂石料的土體及時(shí)挖除。為防止上下游運(yùn)砂車輛通過心墻時(shí)對(duì)心墻產(chǎn)生剪力破壞,穿越心墻的臨時(shí)道路鋪設(shè)20.0mm 厚鋼板。碾壓時(shí)采用20.0 t 凸塊振動(dòng)碾以不超過4.0km/h 的速度勻速行駛,采用“進(jìn)退錯(cuò)距法”進(jìn)行碾壓,靜壓1 遍、振壓6 遍。碾壓沿壩軸線方向進(jìn)行。每層壓實(shí)后采用環(huán)刀法取樣檢測現(xiàn)場干密度和含水率,檢驗(yàn)合格后方可繼續(xù)鋪筑土料。分段碾壓碾跡搭接寬度,垂直碾壓方向?yàn)?.3~0.5m,順碾壓方向?yàn)?1.0~1.5m。

        3.2 反濾層填筑

        反濾料采用含泥量≤5%的級(jí)配良好中粗砂,符合設(shè)計(jì)顆粒分布曲線要求,進(jìn)場材料按照1 次/(200~400)m3檢測其細(xì)度模數(shù)、含泥量及顆粒分析。反濾料采用20.0 t 自卸汽車運(yùn)至工作面,水平部分采用“進(jìn)占法”自坡腳線向壩軸線進(jìn)行攤鋪,攤鋪厚度70.0cm,推土機(jī)攤鋪平整,20.0 t 振動(dòng)平碾搭接法碾壓,弱振1 遍+靜壓1 遍;心墻部分沿壩體縱向“后退法”卸料,再用0.6m3液壓挖掘機(jī)配合ZL50 裝載機(jī)攤鋪平整,攤鋪厚度按35.0cm 控制,壓實(shí)采用20.0 t 振動(dòng)平碾搭接法靜壓2 遍。反濾料與黏土心墻土料齊平碾壓,碾壓采用振動(dòng)平碾進(jìn)行,靜壓1 遍、振壓6 遍,騎縫碾壓時(shí)跨過界面至少0.5m。填筑完成后,會(huì)同監(jiān)理灌砂(灌水)法檢測相對(duì)密度,檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下層填筑。為了保證黏土心墻斷面不被侵占,鋪筑時(shí)嚴(yán)格控制反濾層鋪筑邊界,鋪筑完成后人工配合挖掘機(jī)修整邊坡,確保鋪筑邊界不超過黏土心墻邊線。

        3.3 碎石排水帶、過渡料填筑

        排水帶采用2.0~20.0mm 良好級(jí)配的碎石,含泥量不超過5.0%,符合設(shè)計(jì)圖紙顆粒分布曲線要求,進(jìn)場材料按照1 次/(200~400)m3檢測其顆粒級(jí)配、含泥量;過渡料采用含泥量≤5.0%的級(jí)配良好中粗砂,符合設(shè)計(jì)顆分曲線要求,進(jìn)場材料按照1 次/(200~400)m3檢測其細(xì)度模數(shù)、含泥量及顆粒分析。

        碎石排水帶設(shè)置在壩體內(nèi)下游側(cè),在水平面反濾層鋪筑完成后,在其上部鋪筑1.0m 厚碎石排水帶。在壩下游水平部分碎石排水帶鋪筑完成后,在其上部鋪筑0.5m 厚過渡料,心墻部分隨其一同上升。水平部分采用“進(jìn)占法”自坡腳線向壩軸線進(jìn)行攤鋪,攤鋪厚度70.0cm,壓實(shí)采用20.0 t 振動(dòng)平碾搭接法碾壓,弱振2 遍+靜壓1 遍。心墻部分由于排水帶和過渡料寬度均較小,為了保證斷面尺寸,鋪筑前先將填料就近、集中堆存在已填好的壩殼砂料或過渡料上,然后用反鏟挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝料鋪填至設(shè)計(jì)位置,混合、污染填料作為棄料清除。心墻部分虛鋪厚度按35.0cm 控制,采用20.0 t 光輪振動(dòng)壓路機(jī)搭接法靜壓2 遍,超出設(shè)計(jì)邊線部分用人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行清邊。填筑完成后,用灌砂(灌水)法檢測相對(duì)密度,檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下層填筑。

        3.4 壩殼料填筑

        壩殼料擬取自3#~7#砂料場含泥量≤8.0%,上壩材料按照1 次/(5 000~10 000)m3檢測其顆粒級(jí)配、含泥量。壩殼填筑作業(yè)包括鋪料、碾壓、取樣檢查3 道主要工序,壩殼砂料自料場用采砂船開采就近控水后,ZL50 裝載機(jī)裝20.0 t 自卸汽車運(yùn)到工作面采用“進(jìn)占法”卸料,推土機(jī)平料。平料時(shí),虛鋪厚度按70.0cm 控制,保護(hù)層按超出設(shè)計(jì)邊線1m 控制。壩殼料采用振動(dòng)平碾圈轉(zhuǎn)套壓作業(yè),搭接寬度不小于15.0cm,弱振2 遍、靜壓1 遍。上壩后的壩殼砂礫料如含水率過低則采用在壩面灑水的方式進(jìn)行加水。內(nèi)側(cè)壩殼料的填筑始終與黏土心墻同步上升。壩殼體粗削坡以主壩設(shè)計(jì)平臺(tái)分界,分2~3 層進(jìn)行。采用反鏟挖掘機(jī)削坡,預(yù)留20.0cm 左右。精細(xì)削坡在填筑墊層之前,由人工自上而下削除,該部分削坡料用裝載機(jī)集中挖裝,自卸汽車運(yùn)輸上壩。

        4 技術(shù)控制措施

        4.1 填筑技術(shù)控制措施

        壩殼分期、分段填筑時(shí),黏土心墻設(shè)置1∶3 橫向接坡,后期填筑時(shí),隨壩體填筑上升,接縫陸續(xù)削坡至合格面進(jìn)行回填,接坡位置采用垂直壩軸線方向碾壓,局部碾壓不到的邊角部分人工補(bǔ)夯。分層填筑時(shí),填料采用“留臺(tái)法”進(jìn)行處理,先期鋪料時(shí),每上升一層填筑料,每層預(yù)留1.0~1.5m 的平臺(tái),隨著填筑層的上升,形成臺(tái)階狀,平均坡度為1∶3。

        后續(xù)回填時(shí)采用反鏟對(duì)相應(yīng)填筑層的臺(tái)階松散料挖除及修整,待該層鋪料碾壓時(shí),騎縫碾壓。填筑時(shí),在基面起伏不平時(shí),按水平分層由低處開始逐層填筑,不能機(jī)械作業(yè)的較小面積用人工鋪土、小型夯具夯實(shí),直到基面大致平整。對(duì)于壓實(shí)后出現(xiàn)“彈簧”“分層”等不合格土層及路腿處均需在填筑鋪土之前予以全部清除,并經(jīng)驗(yàn)收合格,方可繼續(xù)填筑。

        4.2 填筑結(jié)合處技術(shù)控制措施

        4.2.1 與岸坡結(jié)合部分處理

        自上而下依次進(jìn)行岸坡開挖清理,開挖完成后分層填筑、分層壓實(shí),與岸坡結(jié)合處2m 范圍內(nèi)采用垂直壩軸線方向碾壓,碾壓搭接寬度不小于1.0m。

        4.2.2 與防滲墻結(jié)合部分處理

        考慮壩體填筑整體規(guī)劃,先填筑3.0m 后進(jìn)行塑性混凝土防滲墻,防滲墻施工完成后,清除作業(yè)面上污染層,并開挖1∶3邊坡,采用薄層填筑、人工夯實(shí),防滲墻兩側(cè)均衡上升,嚴(yán)禁漏壓或欠壓。

        4.3 冬雨季施工措施

        4.3.1 冬季施工

        冬季施工時(shí),在每日氣溫較高時(shí)段進(jìn)行填筑施工,確保碾壓時(shí)土料溫度在-1℃以上進(jìn)行,當(dāng)日最低氣溫在-10℃以下或在0℃以下且風(fēng)速大于10.0m/s 時(shí)停止施工;合理分區(qū)填筑,集中施工設(shè)備,搞好流水作業(yè),做到快鋪、快壓、快檢連續(xù)作業(yè);采取減薄層厚、增加碾壓遍數(shù)、加大壓實(shí)功能等措施以保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        4.3.2 雨季施工

        降雨來臨前,應(yīng)將已平整但尚未碾壓的松土層用平碾快速碾壓形成光面,防止雨水滲入,黏土心墻填筑面上的施工機(jī)械在雨前撤離填筑面,停置于壩殼區(qū);雨后人工排除黏土心墻表層局部積水,并視未壓實(shí)表土含水率情況,采用翻曬、晾曬等方式調(diào)整土料含水率,被泥土混雜和污染的反濾料予以清除。

        5 結(jié)語

        通過方案的比選論證,對(duì)大壩填筑進(jìn)行整體規(guī)劃,壩體填筑采用先填反濾料、后填土料的平起填筑法,黏土心墻土料沿壩軸線方向采用“進(jìn)占法”進(jìn)行攤鋪,碾壓采用靜壓和振壓相結(jié)合的方法,同時(shí)采取了多種技術(shù)控制措施,填筑實(shí)施效果比較理想,達(dá)到了對(duì)大壩填筑的合理規(guī)劃。

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