覃海春，張月婷

1.浙江省第一水電建設(shè)集團股份有限公司，浙江 杭州 310051

2.青州市水利局，山東 濰坊 262500

隨著爆破技術(shù)的進步和大型碾壓機械設(shè)備的出現(xiàn)以及薄層碾壓施工技術(shù)的不斷進步和完善，面板堆石壩施工技術(shù)也逐漸成熟，成為當(dāng)今水利水電工程建設(shè)的主流壩型之一。我國面板堆石壩從20世紀(jì)80年代中期起步，發(fā)展較快，包括不斷增多的以砂礫石料填筑的面板壩，以及在深厚覆蓋層修建的面板壩，甚至是在軟巖筑壩方面都取得了一定的研究成果。但是，無論是何種材料的堆石壩，壩體滲流始終是必須控制的一項重要指標(biāo)。

1 工程背景

江西省蓮花縣寒山水庫位于江西省萍鄉(xiāng)市蓮花縣荷塘鄉(xiāng)，是一座以供水、灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的水利樞紐工程。大壩主體為混凝土面板堆石壩，壩頂高程342.70m，壩軸線長290.96m，最大壩高為78.50m，壩頂寬8.0m，大壩石方總填筑量為119.099萬m3。

地質(zhì)資料顯示，大壩填筑料場分布泥盆系上統(tǒng)錫礦山組（D3x）變余細粒石英砂巖、千枚巖化粉砂質(zhì)石英雜砂巖，夾粉砂質(zhì)千枚巖，局部具硅化現(xiàn)象。受斷層和褶皺構(gòu)造形變影響，巖層產(chǎn)狀多變。料源中變質(zhì)砂巖為弱風(fēng)化～微新巖石，屬中硬～堅硬巖，物理力學(xué)性質(zhì)較好；千枚巖單軸飽和抗壓強度低、屬于軟巖，物理力學(xué)性質(zhì)差。

由于大壩料源巖性復(fù)雜，以物理力學(xué)性質(zhì)較好的變質(zhì)砂巖為主，夾雜少量低強度的千枚巖，爆破后料源局部細粒含量偏高，壩體分層碾壓后表面出現(xiàn)無規(guī)律的零星分布的表面細顆粒板結(jié)現(xiàn)象，厚度小于10cm。

為了研究這種局部板結(jié)現(xiàn)象對壩體垂直滲透性能的影響程度，采用原位滲透試驗對壩體垂直滲透進行試驗研究。

2 分層碾壓后表面局部板結(jié)對壩體垂直滲透的影響

2.1 試驗方法

碾壓大壩墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、副堆石區(qū)后，選取無板結(jié)層表面、板結(jié)層表面、板結(jié)層刨毛松動后進行原位滲透試驗。試驗中，對于顆粒較細、滲透系數(shù)較低的墊層料采用雙環(huán)原位滲透試驗法；對于顆粒較大、滲透系數(shù)較高的過渡區(qū)及主副堆石區(qū)則采用單環(huán)原位滲透試驗法。試驗依據(jù)《土石筑壩材料碾壓試驗規(guī)程》（NB/T 35016—2013）進行，具體步驟如下：

（1）選定試驗位置，對表面進行保留或刨毛處理；

（2）平穩(wěn)放置滲透鋼環(huán)，在不擾動試樣區(qū)域的前提下將滲透環(huán)壓入鋪層表面2～5cm，并采用塑性黏土對內(nèi)外環(huán)環(huán)周進行止水處理；

（3）在內(nèi)環(huán)內(nèi)壁豎直放置毫米刻度鋼尺，并注水檢查止水是否完整；

（4）持續(xù)注水至水面高10cm，待水面穩(wěn)定后開始計時讀數(shù)，計算滲透系數(shù)平均值；

（5）整理試驗結(jié)果。

2.2 試驗過程

試驗選定在298m高程處進行，共進行了42組原位滲透試驗，試驗過程如下。

（1）墊層區(qū)原位滲透試驗。墊層料為摻配料，粒徑較小，依據(jù)規(guī)范采用雙環(huán)滲透試驗法。由于填筑區(qū)域內(nèi)顆粒分布較為均勻，無明顯板結(jié)現(xiàn)象，隨機選擇3個點位試驗，分別對表面不做處理和在刨毛處理的狀態(tài)下進行試驗，結(jié)果如表1所示。

表1 墊層區(qū)原位滲透試驗結(jié)果匯總表

（2）過渡區(qū)及主副堆石區(qū)原位滲透試驗。這3個區(qū)域由于粒徑較大，依據(jù)規(guī)范采用單環(huán)滲透試驗法進行試驗。其中，過渡區(qū)選擇4處不同位置，主堆石區(qū)和副堆石區(qū)分別選擇5處板不同位置且結(jié)現(xiàn)象明顯區(qū)域，以及2個表面細碎石集中（板結(jié)現(xiàn)象不明顯）的區(qū)域作為試驗點。先在板結(jié)層保留區(qū)進行試驗，然后采用挖掘機對板結(jié)層進行刨毛處理，再次試驗。過渡區(qū)試驗結(jié)果如表2所示。主堆石區(qū)試驗結(jié)果如表3所示。副堆石區(qū)試驗結(jié)果如表4所示。

表2 過渡區(qū)原位滲透試驗結(jié)果匯總表

表3 主堆石區(qū)原位滲透試驗結(jié)果匯總表

表4 副堆石區(qū)試驗點原位滲透試驗結(jié)果表

2.3 試驗結(jié)果分析

（1）根據(jù)施工過程結(jié)合地質(zhì)情況觀察分析，主副堆石區(qū)以及過渡區(qū)局部受料源中的千枚巖等軟弱顆粒的影響，存在不同程度的表面板結(jié)現(xiàn)象，板結(jié)厚度小于10cm。該現(xiàn)象是由碾壓過程中的千枚巖破碎、料源中無法剔除的少量巖層夾泥以及填筑過程中的細顆粒上浮等多種原因共同作用造成的。

（2）堆石壩體分層碾壓后形成的板結(jié)層對過渡區(qū)及主副堆石區(qū)的表層垂直滲透性能影響較大，未進行破壞處理的板結(jié)試樣均不能滿足設(shè)計要求；但采用挖掘機對板結(jié)層進行刨毛破壞處理后，滲透性提升較為顯著，不同分區(qū)的多組板結(jié)層破壞后試樣的滲透系數(shù)均能滿足設(shè)計要求。

（3）施工過程中板結(jié)現(xiàn)象的位置呈現(xiàn)無規(guī)律的零星分布狀態(tài)，并未出現(xiàn)大面積連接的板結(jié)區(qū)域，在施工過程中破除這種板結(jié)層，則不會直接影響壩面整體的滲透排水。

3 結(jié)束語

面板堆石壩是一種當(dāng)?shù)夭牧蠅?，其主體結(jié)構(gòu)堆石體受當(dāng)?shù)厥蠄龅刭|(zhì)條件復(fù)雜等因素的影響，筑壩材料很難達到質(zhì)地均勻的理想狀態(tài)。因此，在施工過程中，應(yīng)經(jīng)常對壩體滲透性能進行檢測，發(fā)現(xiàn)偏差時應(yīng)及時找出原因并有效解決問題，使工程質(zhì)量最終達到設(shè)計要求。