遲 欣

（中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司，陜西省西安市 710100）

1 概述

1.1 工程概況

兩河口水電站為一等大（1）型水電工程，是雅礱江中、下游的“龍頭”水庫(kù)，兩河口水電站水庫(kù)正常蓄水位2865m，相應(yīng)庫(kù)容101.5億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容65.6億m3，具有多年調(diào)節(jié)能力。水電站裝機(jī)容量300萬(wàn)kW，多年平均年發(fā)電量為110.7億kWh。

大壩為礫石土直心墻堆石壩，最大壩高295m，心墻頂高程2873.00m，頂寬6m，心墻與兩岸壩肩接觸部位的岸坡基巖表面設(shè)厚度為1m的混凝土蓋板，蓋板與心墻連接處鋪設(shè)水平厚度4m的接觸黏土，河床底部鋪設(shè)垂直厚度1m的接觸黏土，黏土需用量為18.2萬(wàn)m3。

1.2 設(shè)置接觸黏土的目的

設(shè)置接觸黏土的目的在于提高心墻與壩基岸坡（1:1.1～1:1.3）接觸部位抗沖刷能力和抗裂性能，保證由于心墻不均勻沉降而不至于與岸坡脫裂[1，2]。

2 接觸黏土設(shè)計(jì)指標(biāo)

（1）最大粒徑不大于40mm；小于5mm的顆粒含量應(yīng)大于90%；小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)大于75%；小于0.005mm的顆粒含量應(yīng)大于24%。

（2）塑性指數(shù)應(yīng)大于14。

（3）滲透系數(shù)應(yīng)不大于1×10-6cm/s，接觸黏土自身的抗?jié)B透變形的破壞坡降應(yīng)大于12。

（4）水溶鹽含量應(yīng)不大于1.5%；有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)不大于1%。

（5）在河床基礎(chǔ)蓋板上的接觸黏土料壓實(shí)度按大于98%控制；兩岸接觸黏土高程2640.00m以下、高程2845.00m以上壓實(shí)度為94%～103%；接觸黏土高程2640.00～2845.00m之間壓實(shí)度為94%～100%（采用普氏604kJ/m3擊實(shí)功）。

（6）兩岸接觸黏土料含水率控制指標(biāo)：

1）高程2640m以下，接觸黏土含水率與最優(yōu)含水率的差值調(diào)整為Wop+0%～Wop+3.0%，Wop為最優(yōu)含水率。

2）高程2640m以上，接觸黏土含水率與最優(yōu)含水率的差值調(diào)整為Wop+0.5%～Wop+3.5%，Wop為最優(yōu)含水率。

3）含水率合格率達(dá)90%以上。

3 制備工藝及質(zhì)量控制

3.1 備料流程

接觸黏土料料源為西地土料場(chǎng)、普巴絨土料場(chǎng)。土料開(kāi)采后，運(yùn)輸至一道班摻拌場(chǎng)、上游圍堰摻拌場(chǎng)、瓦支溝摻拌場(chǎng)進(jìn)行制備，其中在堆筑中分為三個(gè)區(qū)域，包括調(diào)水區(qū)、悶水區(qū)、成品區(qū)，其備料流程，見(jiàn)圖1。

圖1 備料流程圖Figure 1 Material Preparation Flow Chart

3.2 含水調(diào)節(jié)

土料開(kāi)采后，運(yùn)輸至一道班摻拌場(chǎng)、上游圍堰摻拌場(chǎng)、瓦支溝摻拌場(chǎng)進(jìn)行制備，其備料流程如下：

（1）由于各土料場(chǎng)接觸黏土天然含水率偏低，難以滿足施工要求，必須在黏土備存場(chǎng)進(jìn)行含水率調(diào)節(jié)?，F(xiàn)場(chǎng)采用分層攤鋪補(bǔ)水方法進(jìn)行，具備措施是在備存場(chǎng)選取三個(gè)備料場(chǎng)地，分倉(cāng)輪換補(bǔ)水調(diào)節(jié)，先將場(chǎng)地進(jìn)行整平處理，攤鋪60cm接觸黏土，分層攤鋪過(guò)程中安排輔助工人對(duì)土料中夾雜的超徑石、樹(shù)根等雜物進(jìn)行剔除。

（2）根據(jù)土料天然含水率檢測(cè)情況、設(shè)計(jì)要求、最優(yōu)含水率控制范圍，以及施工過(guò)程中含水率損失情況計(jì)算補(bǔ)水量，在每層土料表面人工均勻補(bǔ)水，并采用水表精確計(jì)量。由于黏土備存距離心墻區(qū)較近，施工過(guò)程含水率損失較小，因此調(diào)水按照目標(biāo)值Wm（Wop+2.5%）控制，則每立方米土的加水量為：

式中：V水——每立方米土的加水量，m3；

W目——接觸黏土含水率目標(biāo)值，%；

WO土——接觸黏土天然含水率，%；

ρ土——土的干密度，g/cm3；

ρ水——水的干密度，g/cm3。

注：現(xiàn)場(chǎng)接觸黏土最優(yōu)含水率必須每周進(jìn)行復(fù)核，及時(shí)調(diào)整。

（3）每層補(bǔ)水完成采用反鏟摻拌均勻，一般鋪設(shè)4～5層，然后覆蓋防雨布悶水保濕，悶水時(shí)間不少于7天，以使水分滲透均勻。同時(shí)裝車上壩前再次進(jìn)行摻拌處理并進(jìn)行含水率檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可裝運(yùn)上壩填筑（見(jiàn)圖1和圖2）。

圖2 調(diào)水Figure 2 Regulating water

圖3 悶水Figure 3 Stuffy water

3.3 試驗(yàn)檢測(cè)成果及分析

3.3.1 顆粒分析試驗(yàn)檢測(cè)

接觸黏土料料源顆粒分析試驗(yàn)檢測(cè)322組，小于5mm顆粒含量在59.0%～100%之間，平均值為95.6%；小于0.075mm顆粒含量在46.6%～98.7%之間，平均值為85.6%；小于0.005mm顆粒含量在14.9%～44.1%之間，平均值為29.5%。針對(duì)部分指標(biāo)不合格的情況，已作為廢料處理。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1和圖4。

圖4 接觸黏土料源檢測(cè)顆粒級(jí)配曲線圖Figure 4 Particle Gradation Curve of Contact Clay Source Detection

表1 接觸黏土料源顆粒分析試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 1 Particle Analysis Test Results of Contact Clay Source

說(shuō)明：料源實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)局部最大粒徑超過(guò)設(shè)計(jì)技術(shù)要求的土料在轉(zhuǎn)存場(chǎng)和壩面進(jìn)行了撿除。

3.3.2 液塑限試驗(yàn)檢測(cè)

接觸黏土料液塑限試驗(yàn)檢測(cè)144組，液限在27.2%～36.3%之間，平均值為32.5%；塑限在12.5%～20.5%之間，平均值為17.1%；塑性指數(shù)在11.7～17.9之間，平均值為15.4。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 接觸黏土料液塑限試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 2 Liquid plastic Limit Test Results of Contact Clay Materials

3.3.3 含水率檢測(cè)

備料場(chǎng)接觸黏土料含水率共檢測(cè)1991組，含水率在15.0%～25.0%之間，平均值為19.2%。

4 填筑工藝及質(zhì)量控制

4.1 泥漿制備涂刷

接觸黏土填筑前需在與其接觸的蓋板混凝土表面涂刷一層3～5mm厚的泥漿，以利壩體與基礎(chǔ)之間的結(jié)合，避免形成滲漏通道，其施工程序?yàn)椋号萃粒?天及以上）→配漿→刷漿（涂刷前清理混凝土基礎(chǔ)面、灑水濕潤(rùn)）→厚度檢測(cè)→鋪土。

4.1.1 泡土

制備泥漿的土料為西地土料場(chǎng)、普巴絨土料場(chǎng)的接觸黏土，為保證泥漿的涂刷質(zhì)量，在泥漿涂刷前需將土料提前浸泡，浸泡時(shí)間至少為7天。泡土過(guò)程中，每天用反鏟攪拌翻料兩次，攪拌過(guò)程中將摻雜的石塊及其他雜物清除干凈，攪拌后確保土料得到充分的浸泡濕潤(rùn)，并使土塊瓦解。當(dāng)發(fā)現(xiàn)泥漿池中水量不足時(shí)要及時(shí)補(bǔ)水，始終保持池內(nèi)水淹沒(méi)土料。

4.1.2 配漿

取泡好的泥漿土放至便攜式泥漿桶（鐵皮油桶），并加水機(jī)械攪拌配制滿足要求的泥漿，配置的泥漿濃度通過(guò)試驗(yàn)確定，黏稠度以掛壁為準(zhǔn)，配合比為（土:水）1:2，比重為1.8～1.82。

4.1.3 涂刷、厚度檢測(cè)、鋪土

泥漿涂刷前，對(duì)混凝土表面的乳皮、粉塵、砂漿、油污等應(yīng)予以清除，滲水處理完成，并用風(fēng)槍吹掃干凈，灑水潮濕。接觸黏土施工時(shí)，應(yīng)采取邊涂刷邊鋪土的方式（涂刷3遍至設(shè)計(jì)厚度3～5mm），泥漿噴涂涂刷高度應(yīng)與鋪土厚度一致，并應(yīng)與下部涂層銜接，不得在泥漿干涸后鋪土和壓實(shí)，接觸性黏土回填后應(yīng)及時(shí)壓實(shí)（噴涂涂刷泥漿宜在準(zhǔn)備填筑下一層黏土前半小時(shí)完成）。泥漿涂刷厚度采用鋼尺插入泥漿層進(jìn)行厚度檢測(cè)（見(jiàn)圖5）。

圖5 泥漿涂刷Figure 5 Slurry brushing

4.2 鋪料

4.2.1 河床水平段鋪料

接觸黏土由自卸汽車運(yùn)料至現(xiàn)場(chǎng)在填筑工作面采用后退法沿壩軸線方向卸料，然后采用推土機(jī)及小型反鏟鋪料和平料，鋪料厚度30cm，使倉(cāng)面基本平整，層厚不超過(guò)設(shè)計(jì)鋪料厚度，并用GPS測(cè)量網(wǎng)格控制。

4.2.2 兩岸岸坡鋪料

接觸黏土由自卸汽車運(yùn)料至現(xiàn)場(chǎng)在填筑工作面采用后退法沿壩軸線方向卸料，然后采用小型反鏟鋪料和平料，鋪料時(shí)由混凝土接觸部位往外鋪，鋪料厚度30cm，使倉(cāng)面基本平整，層厚不超過(guò)設(shè)計(jì)鋪料厚度，并用GPS測(cè)量網(wǎng)格控制。

4.3 碾壓

4.3.1 河床水平段碾壓

河床底部1m厚接觸黏土采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，分4層鋪料碾壓，采用18t平碾平行壩軸線方向靜碾8遍。

4.3.2 兩岸岸坡碾壓

岸坡接觸黏土在礫石土料同層碾壓時(shí)，針對(duì)4m寬的接觸黏土碾壓，碾壓方式為：26t自行式振動(dòng)凸塊碾平行壩軸線方向碾壓搭接接觸黏土區(qū)域140cm以上，接著采用18t振動(dòng)平碾順?biāo)鞣较蛟谥虚g區(qū)域210cm寬內(nèi)碾壓4遍，然后采用17t氣胎碾順?biāo)鞣较蜻M(jìn)行與心墻混凝土蓋板接觸50cm范圍碾壓4遍，最后采用18t平碾順?biāo)鞣较蛑虚g區(qū)域210cm寬內(nèi)靜碾4遍，完成整個(gè)碾壓工序（見(jiàn)圖6）。

圖6 岸邊接觸黏土碾壓方法示意圖Figure 6 Schematic Diagram of Compaction Method for Shore Contact Clay

4.4 試驗(yàn)檢測(cè)

（1）接觸黏土料共檢測(cè)4993組，其中水平段接觸黏土料檢測(cè)48組，高程2640m以下檢測(cè)2180組，高程2640～2845m之間檢測(cè)2765組。

水平段接觸黏土料壓實(shí)度在102.4%～107.4%之間，平均值為105.0%；小于5mm含量在98.1%～99.7%之間，平均值為98.8%；小于0.075mm含量在94.2%～97.7%之間，平均值為95.4%；小于0.005mm含量在25.4%～32.7%之間，平均值為28.3%。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和圖7。

表3 水平段接觸黏土料填筑質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 3 Test Results of Filling Quality of Horizontal Section Contact Clay Materials

統(tǒng)計(jì)高程2640.00m以下，兩岸接觸黏土料壓實(shí)度在95.8%～105.9%之間，平均值為99.5%；小于5mm含量在91.4%～97.0%之間，平均值為95.0%；小于0.075mm含量在81.1%～87.1%之間，平均值為83.4%；小于0.005mm含量在25.8%～33.1%之間，平均值為29.9%。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4和圖8。

圖8 兩岸接觸黏土料顆粒級(jí)配曲線圖（高程2640.00m以下）Figure 8 Filling Quality Inspection Results of Clay Material in Contact with Both Banks （Elevation below 2640.00m）

表4 兩岸接觸黏土料填筑質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果（高程2640.00m以下）Table 4 Filling Quality Inspection Results of Contact Clay Materials on Both Banks （Elevation below 2640.00m）

統(tǒng)計(jì)高程2640.00～2845.00m之間兩岸接觸黏土料壓實(shí)度在94.0%～100.0%之間，平均值為97.3%；小于5mm含量在91.1%～99.6%之間，平均值為96.6%；小于0.075mm含量在77.1%～95.2%之間，平均值為84.9%；小于0.005mm含量在24.1%～43.8%之間，平均值為29.5%。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5和圖9。

表5 兩岸接觸黏土料填筑質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果（高程2640.00～2845.00m）Table 5 Filling Quality Inspection Results of Contact Clay Materials on Both Banks （Elevation 2640.00～2845.00m）

圖9 兩岸接觸黏土料顆粒級(jí)配曲線圖（高程2640.00～2845.00m之間）Figure 9 Filling Quality Inspection Results of Clay Material in Contact with Both Banks （Elevation 2640.00 ～ 2845.00m）

（2）滲透試驗(yàn)結(jié)果。兩岸接觸黏土料滲透試驗(yàn)共進(jìn)行48組，其中現(xiàn)場(chǎng)原位滲透試驗(yàn)進(jìn)行12組，取現(xiàn)場(chǎng)原狀樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)36組，試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 兩岸接觸黏土料滲透試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 6 Penetrant test results of clay materials in contact with both banks

（3）界限含水率試驗(yàn)結(jié)果。兩岸接觸黏土料界限含水率試驗(yàn)采用液、塑限聯(lián)合測(cè)定法，共檢測(cè)306組，試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 兩岸接觸黏土料界限含水率試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 7 Test Results of Boundary Moisture Content of Clay Materials Contacting Both Banks

（4）完成接觸黏土料直剪試驗(yàn)6組，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 接觸黏土料直剪試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 8 Direct Shear Test Results of Contact Clay

（5）完成接觸黏土料壓縮試驗(yàn)38組，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 接觸黏土料壓縮試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table 9 Compression Test Results of Contact Clay

4.5 測(cè)量控制

在施工過(guò)程中，采用手續(xù)GPS、全站儀等對(duì)各類壩料的層厚及料界進(jìn)行了測(cè)量控制，保證了鋪料層厚及料界滿足要求。

（1）層厚控制情況。鋪料過(guò)程中首先采用手持GPS進(jìn)行粗平，指導(dǎo)操作手平料，其次數(shù)字大壩根據(jù)推土機(jī)（裝有GPS）平料情況，生成精度較高的鋪料厚度方格網(wǎng)，對(duì)粗平進(jìn)行一次驗(yàn)證，最后在鋪料完成后，用全站儀對(duì)鋪料厚度進(jìn)行測(cè)量，三層把關(guān)、嚴(yán)控厚度。接觸黏土料鋪層厚度控制測(cè)量情況，見(jiàn)表10。

表10 接觸黏土料鋪層厚度控制測(cè)量情況Table 10 Thickness control measurement of Contact Clay

（2）接觸黏土料料界侵占控制情況。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程壩料侵占原則為細(xì)料侵占粗料，粗料不得侵占細(xì)料，且侵占寬度需滿足要求。施工中，采取測(cè)量劃線、雙料攤鋪器等措施進(jìn)行料界控制，采取全站儀進(jìn)行測(cè)量檢查。接觸黏土料料界測(cè)量控制情況，見(jiàn)表11。

表11 接觸黏土料料界測(cè)量控制情況Table 11 Survey and control of contact clay material boundary

5 結(jié)語(yǔ)

兩河口水電站接觸黏土料用作接觸界面處的防滲土料，其施工質(zhì)量至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)施工工藝的固化及質(zhì)量控制，確保了接觸黏土及接觸界面的施工質(zhì)量滿足要求，為工程高水平達(dá)標(biāo)投產(chǎn)以及創(chuàng)“國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)”提供強(qiáng)有力保障。同時(shí)，該工程施工工藝及質(zhì)量控制方法為同類工程提供借鑒。