黏土在土石圍堰中的應(yīng)用綜述

朱海言

(貴州黔水建設(shè)工程有限公司，貴陽(yáng)550000)

黏土在土石圍堰中的應(yīng)用綜述

朱海言

(貴州黔水建設(shè)工程有限公司，貴陽(yáng)550000)

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對(duì)水利工程建設(shè)的要求在不斷的提高。土石圍堰作為水利工程中重要的建筑物，其建設(shè)重視程度越來(lái)越高。土石圍堰一個(gè)非常重要的注意事項(xiàng)就是防滲，因而黏土心墻的使用變得十分的廣泛。貴州屬喀斯特地區(qū)，水庫(kù)圍堰大多采用土石圍堰，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌條件，圍堰以土石填筑，防滲采取黏土填心，輔以帷幕灌漿，如思南縣七里塘水電站、灰洞水電站、石阡花山水利樞紐等水庫(kù)。

黏土;土石圍堰;勘探;防滲;填筑;喀斯特地區(qū)

1 工程概況

灰洞水電站位于貴州省黔南布依族苗族自治州羅甸縣境內(nèi)，地處羅甸縣北部董王鄉(xiāng)的蒙江主源格凸河上。蒙江流域?qū)僦榻饔蛭鹘?，紅水河干流的一級(jí)支流，發(fā)源于長(zhǎng)順縣馬路鄉(xiāng)花紅堡，流域集水面積2 306 km2。

電站壩址位于格凸河下游，是蒙江流域水力規(guī)劃中格凸河的第六級(jí)。壩址以上流域集水面積2 273 km2，主河道河長(zhǎng)146.3 km，平均比降5.84‰。壩址河床高程約620 m，兩岸為高山峽谷，山勢(shì)較陡峭，最高相對(duì)高差達(dá)約200 m，該河段天然落差集中，水力資源豐富，開(kāi)發(fā)有利［1］。

2 土料場(chǎng)的勘探與開(kāi)采

在壩址區(qū)共勘察了兩個(gè)黏土料場(chǎng)A1、A2，用作圍堰黏土心墻填筑土料。

2.1 A1料場(chǎng)

位于壩址上游右岸熔巖臺(tái)地上，距壩址4.0 km，地面標(biāo)高1 320～1 345 m，巖性為黏土。無(wú)用厚層0.57～0.70 m，有用厚層2.40～3.39 m，有用層儲(chǔ)量56.1×104m3。除含水量偏高不滿足要求外，其他指標(biāo)滿足防滲土料技術(shù)要求，儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)用量。料場(chǎng)現(xiàn)為沼澤及次生林，運(yùn)距較遠(yuǎn)，需修運(yùn)輸?shù)缆?，開(kāi)采條件較差，可作次要料場(chǎng)。

2.2 A2料場(chǎng)

位于右壩肩熔巖臺(tái)地上距壩址200 m，地面標(biāo)高1 299～1 305 m，巖性為黏土。無(wú)用厚層 0.2～0.50 m，有用厚層 ＞5.05 m，有用層儲(chǔ)量 31.2×104m3。地下水位低，土層較厚，適宜機(jī)械開(kāi)采，運(yùn)距較近。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足防滲土料技術(shù)要求，儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)用量。料場(chǎng)現(xiàn)為次生林，需修運(yùn)料公路，可作主要料場(chǎng)［2］。如表1為心墻土料場(chǎng)土料物理指標(biāo)。

表1 心墻土料場(chǎng)土料物理指標(biāo)

3 黏土心墻填筑施工

3.1 黏土填筑設(shè)計(jì)控制參數(shù)

按設(shè)計(jì)要求圍堰黏土壓實(shí)后，要求滿足下列規(guī)定:①顆粒級(jí)配85%可通過(guò)4.75 mm的篩孔，且其中應(yīng)有40%可通過(guò)0.075 mm的篩孔;②塑性指數(shù)應(yīng)該在20% ～50%;③液限應(yīng)該在百分之35% ～70%;④所含的有機(jī)物的量≥2%;⑤黏土的滲透的系數(shù)應(yīng)該低于5×10-9m/s。

3.2 黏土碾壓試驗(yàn)

為獲得黏土填筑施工質(zhì)量控制最優(yōu)參數(shù)，在黏土場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)，對(duì)不同層厚，不同碾壓設(shè)備，不同碾壓遍數(shù)等進(jìn)行相關(guān)的碾壓試驗(yàn)，用核子密度儀法和環(huán)刀法對(duì)碾壓后的密度進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)過(guò)碾壓對(duì)比試驗(yàn)，碾壓厚度取規(guī)范要求的最大厚度20 cm，為了滿足施工進(jìn)度，降低成本，確定選用26tDYNAPAC振動(dòng)平碾進(jìn)行碾壓。碾壓試驗(yàn)確定的黏土填筑施工參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 黏土填筑施工參數(shù)

3.3 黏土填筑施工

3.3.1 圍堰基礎(chǔ)接觸料的施工

圍堰黏土心墻填筑前，先對(duì)圍堰基礎(chǔ)低洼部位用接觸料進(jìn)行回填，回填采用小型振動(dòng)碾壓實(shí)或油動(dòng)夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。圍堰基礎(chǔ)1m范圍為接觸料填筑區(qū)，調(diào)節(jié)好的接觸料采用自卸汽車運(yùn)輸，平地機(jī)平整，裝載機(jī)輪胎碾壓，以避免對(duì)軟弱巖石基礎(chǔ)的破壞。

為了使接觸料與圍堰基礎(chǔ)很好的結(jié)合，接觸料的含水要求適當(dāng)增加，其含水率控制范圍為OMC+1%到OMC+3%，填筑下一層前需將填筑面拉毛處理。

3.3.2 黏土料的施工

在填筑黏土料之前，需要對(duì)已經(jīng)填筑的黏土料的表面進(jìn)行拉毛施工，將推土機(jī)安裝上橫梁以及耙齒，利用推土機(jī)進(jìn)行拉毛施工，在黏土的表面會(huì)形成一個(gè)比較勻稱的大概有5 m深的V形槽，這樣利于兩層黏土之間的結(jié)合。

此外，還要進(jìn)行長(zhǎng)期的曬水工作以保證黏土表面的濕潤(rùn)和水分。

黏土料鋪料方式為進(jìn)占法，以防止設(shè)備碾壓破壞拉毛的黏土表面。黏土料采用自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)攤鋪，平地機(jī)平整，26 t振動(dòng)平碾進(jìn)行碾壓4遍后，進(jìn)行壓實(shí)度的檢測(cè)，試驗(yàn)驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一層的施工。

黏土攤鋪時(shí)，先進(jìn)行黏土料的攤鋪和平整，預(yù)留黏土料下游的石膏料處理區(qū)，然后將石膏處理料運(yùn)輸至已攤鋪平整好的黏土料表面，使用推土機(jī)將石膏處理料推至1A料下游預(yù)留的溝槽填筑區(qū)進(jìn)行攤鋪。最后用平地機(jī)對(duì)整個(gè)黏土表面進(jìn)行平整，用振動(dòng)碾采用錯(cuò)距碾壓法進(jìn)行碾壓。

3.3.3 反濾料施工

在國(guó)內(nèi)黏土心墻土石壩的反濾料的施工，采用鋸齒法或插板法施工。無(wú)論鋸齒法還是插板法，均避免不了各種反濾料的摻混，而且為保證心墻和反濾料的寬度，基本上采用的超小三角的辦法，增加了工程成本。

3.4 黏土填筑面質(zhì)量控制

黏土施工中的質(zhì)量控制關(guān)鍵就是對(duì)填筑面進(jìn)行有效的控制。填筑面的質(zhì)量控制重點(diǎn)包括黏土層與層之間的有效結(jié)合、之間的壓實(shí)度以及黏土的邊線控制等。

為了避免在黏土碾壓之后因缺水而產(chǎn)生的裂縫，那么必須保證填筑面的長(zhǎng)期的濕潤(rùn)狀態(tài)。在填筑好一層黏土之后要進(jìn)行下一層黏土的填筑之前必須對(duì)上一層的黏土進(jìn)行拉毛施工，進(jìn)行拉毛施工之后嚴(yán)禁進(jìn)行任何的設(shè)備的行走，以防對(duì)填筑的表面產(chǎn)生破壞，阻礙其與下一層填筑面的結(jié)合。進(jìn)行拉毛之后應(yīng)該對(duì)表面進(jìn)行長(zhǎng)期的曬水，以保持其表面濕潤(rùn)，使得能夠與下一層黏土進(jìn)行有效的結(jié)合。

因?yàn)槁氏冗M(jìn)行濾料的施工，所以黏土的上面以及線面的邊線應(yīng)該僅僅靠著濾料，但是必須采用設(shè)置高程以及控制線的措施對(duì)黏土的厚度進(jìn)行有效的控制，并且在進(jìn)行黏土的鋪攤之后，再使用平地機(jī)對(duì)填筑面進(jìn)行平整工作，使得填筑面的表面變得更加的平整，不管是厚度還是均勻度都能夠滿足相關(guān)要求。

還應(yīng)該對(duì)碾壓機(jī)的碾壓的速度以及碾壓的次數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在碾壓工作完成之后，必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)工作。為了保證濾料早黏土的鋪攤以及碾壓過(guò)程中能夠避免擠壓，應(yīng)該在已經(jīng)鋪攤好的濾料靠黏土的一側(cè)使用白鐵皮進(jìn)行覆蓋以此達(dá)到保護(hù)的作用，直到黏土鋪攤以及碾壓工作完成之后再將白鐵皮除去。

［1］陸朝城.水庫(kù)大壩灌漿施工及防滲加固處理方案［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(06):125.

［2］方達(dá)歐.關(guān)于土石壩黏土心墻開(kāi)裂的幾個(gè)問(wèn)題［J］.水利水電技術(shù)，1980(01):2-6.

TV551.3

B

1007-7596(2014)06-0187-02

2013-11-22

朱海言(1971-)，男，貴州金沙人，工程師，從事水利水電施工方面工作。