調(diào)蓄池工程壩體填筑施工技術難點探討

胡 蕾

（新疆溫宿縣庫木艾日克托什干河水管總站，新疆 溫宿 843100）

1 工程概況

拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程位于阿克蘇地區(qū)溫宿縣縣城區(qū)北面拱擺孜移民安置區(qū)，西與庫馬拉克河毗鄰，東與阿克蘇市接壤，北靠天山山脈，南鄰革命大渠。項目區(qū)距阿克蘇市42 km，距溫宿縣25 km。工程區(qū)地理坐標為北緯41°28′38.60″～41°29′5.38″，東經(jīng) 80°16′4.70″～80°16′48.38″。位于南天山山脈、拱拜孜山前柯克亞河沖洪積山前傾斜礫質(zhì)平原上部，柯克亞河流域在地貌上處于南天山山地與塔里木盆地西北邊緣的交匯處, 流域北部為南天山中高山區(qū)及低山丘陵區(qū),中部為山前傾斜礫質(zhì)平原，南部是沖洪積細土平原。地質(zhì)構(gòu)造基本控制地貌形態(tài)格局，區(qū)內(nèi)山地與平原往往以斷裂為界，呈構(gòu)造階梯地貌。地勢總趨勢北高南低。

拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池位于柯柯牙爾河流域沖積平原上，為引水注入式，不存在施工導流及防洪的要求，工程布置較為簡單。調(diào)蓄池為尺寸550 m×450 m 的矩形水池，池身為倒置棱臺型式，凈深度250 m，邊坡1∶3.5，蓄水量可達250 萬m3。池址區(qū)距項目區(qū)東北端約1300 m 左右，地勢開闊，地形東北高，西南低，其中南北向縱坡為1/60～1/70 左右，根據(jù)地形條件，池盤設計為東、南、西三面筑壩（圖1），壩線呈現(xiàn)“U”型，其中東壩和西壩基本與南壩垂直布置，壩線全長1916 m，其中西壩長 488.37 m (樁號0+000～0+488.37)，南壩長948.84 m（樁號0+488.37～1+437.21)，東壩長 479.20 m (樁號 1+437.21～1+916.4 1）。根據(jù)筑壩材料，結(jié)合疆內(nèi)已建工程的經(jīng)驗，壩型確定為均質(zhì)壩，其中壩體邊坡采用現(xiàn)澆砼板+復合土工膜防滲結(jié)構(gòu)，池盤底板采用復合土工膜防滲加砂礫石保護層結(jié)構(gòu)。

圖1 東、西、南三壩和調(diào)蓄池關系平面圖

拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程地質(zhì)勘查資料表明，其邊坡共包括5 類地層，由上至下分別是中砂沖湖積層（圖1 中的粉質(zhì)粘土沖湖積層細沙沖湖積層含淤泥粉質(zhì)粘土沖湖積層粉砂風基層（A1）。邊坡土層主要參數(shù)具體見表1。

表1 邊坡土層主要參數(shù)

由于中砂沖湖積層（A5）、細沙沖湖積層（A3）和粉砂風基層（A1）粘聚力為0 kPa，彈性模量較大，天然密度不高，所以調(diào)蓄池工程壩體填筑施工存在一定難度[1]。

2 壩體填筑施工主要技術難點

2.1 土料開挖規(guī)劃

拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程初步確定調(diào)蓄池庫盆開挖土料和邊坡開挖土料為筑壩土料，在土料開挖時，土料場規(guī)劃、棄渣措施及土石方平衡規(guī)劃等均根據(jù)施工前期所取得的料場復查資料確定。根據(jù)調(diào)蓄池庫盆及邊坡開挖土料的分布情況及壩體填筑所需施工進度，將調(diào)蓄池庫盆和邊坡土料場劃分為三個主料場和兩個輔料場，共五個分區(qū)。在開采過程中，先加水處理，之后按照高程段循環(huán)開采，對于水源無法達到的區(qū)域，應在自然降雨且含水量達開采要求后再開采。調(diào)蓄池庫盆開挖和邊坡開挖土料方量共258.5 萬m3，根據(jù)本工程料場復勘報告，土料開挖方量與需求量之間還存在15.95 萬m3的差量。所以，必須嚴格控制土料開挖過程，減少棄土棄渣量，次要部分的土方回填可以考慮使用[2]。

2.2 土料加工與開采

拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程《材料復查報告》表明，壩體填筑土料主要為輕黏壤土，含水率較低，必須加水以增加材料含水率，為進行加水悶料，在土料場布置浸水坑槽并于30 d 后實施土料實驗性開采，開采后再次進行含水率檢驗，經(jīng)過數(shù)次調(diào)整檢驗后最終確定出符合壩體填筑施工要求的加水量3.5 kg/m3～5.0 kg/m3、悶放歷時 4 h～6 h、開采深度為 3.5 m～5.0 m，并確保土料含水率誤差在1%～2%范圍內(nèi)。

開采區(qū)域內(nèi)均按由外至里、由上至下的次序分段分層開挖土料，開采方法根據(jù)注水后土體本身含水率大小予以確定，如含水率較高，則采用立挖開采方式，而含水率較低時采用平挖開采方式，土壤最優(yōu)含水率見表2。將悶放完畢開采出的土料用1.8 m3反鏟裝入15 t 自卸貨車內(nèi)運至調(diào)蓄池壩址處，對于較薄土層，則采用推土機集料后用5 m3裝載機裝入15 t 自卸貨車運輸，土料含水率一旦低于最優(yōu)含水率的3%時禁止開采，必須重新加水潤濕。

表2 土壤最優(yōu)含水率表

2.3 壩體填筑次序

調(diào)蓄池工程壩體填筑應按照主壩→副壩次序展開，其中南壩為主壩，長545 m，為保證壩體填筑各道工序施工的連續(xù)性，將壩體填筑劃分為六個分區(qū)（見圖1），東、西副壩各為一個分區(qū)，每個分區(qū)按單元循環(huán)次序填筑，即各個分區(qū)內(nèi)鋪料平料→灑水碾壓→質(zhì)量檢查及驗收，具體填筑過程從壩基處開始。通過填筑作業(yè)單元的劃分，確保各類施工機械等資源使用效率的提升。

調(diào)蓄池工程壩體填筑施工高峰期內(nèi)填筑強度可達13.1 萬m3/月，根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)，本工程不均衡系數(shù)取1.4，則可得出每工作日最大填筑強度為5945 m3，為確保運輸強度，必須使用15 量15 t 自卸汽車完成填筑料運輸。卸料則通過進占法完成，見圖2。由自卸汽車將土料卸置于平整的松土層，檢查層面刨毛及潤濕情況，必要時用灑水車灑水，合格后用推土機向前進占和平料[3]，防止自卸汽車在已經(jīng)碾壓合格的土層行進而影響刨毛效果。

圖2 進占法壩體填筑示意圖

2.4 鋪料及碾壓

調(diào)蓄池工程壩體鋪料厚度38 cm，攤鋪機選用TY160 型式，在推土機平料完后，通過鋼尺及時核查攤鋪厚度，對于超厚或欠填部位應立即處理。對于土料和岸坡交界等處輔以人工方式整平，對于上下游岸坡應超填70 cm～100 cm。攤鋪完成后，通過YZ18 振動凸塊碾自動碾壓2 遍，再振動碾壓3 遍。碾壓行進路線應與壩軸線保持平行，按2 km/h 速度行進，考慮到本工程地質(zhì)的特殊性，應采用進退錯距法由一側(cè)至另一側(cè)一次碾壓完成。碾壓搭接寬度為垂直碾向至少0.5 m，順向碾向至少1.5 m。

2.5 特殊部位的填筑與處理

2.5.1 迎水面防滲體填筑

拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程迎水面采用砂墊層夾兩布一膜防滲體型式，上部鋪設碎石過渡層，最頂部通過干砌石防護。在進行防滲體施工之前，先進行人工掛線修整坡面以達到鋪設所要求的平整度。調(diào)蓄池邊坡開挖與修整同時進行，在坡面法向方向開挖過程中預留30 m 用于坡面修整，填筑迎水面防滲體時超填20 cm～30 cm，并通過人工方式整平修坡。防滲料通過5 m3裝載機裝入15 t 自卸貨車運輸，配合反鏟攤鋪和人工找平。首層砂墊層鋪設后，通過DZ120 振動平碾攤平壓實，驗收合格后，進行兩布一膜鋪設，結(jié)束后再進行砂墊層和碎石過渡層的分層次鋪筑，并運用RZ250 振動平板夯分層夯實，夯實碾壓參數(shù)見表3。為保證夯實效果，在砂墊層和碎石過渡層碾壓、夯實前必須加水潤濕。

表3 夯實碾壓參數(shù)

2.5.2 壩底防滲體填筑

壩底防滲體施工前，先通過平地機進行壩底找平，并通過5 m3裝載機將夯實土裝入15 t 自卸貨車運至壩底。夯實土鋪設過程中，填鋪厚度采用水準儀控制，鋪設后通過YZ18 振動凸塊碾自動碾壓至密實，隨后鋪設兩布一膜和次層夯實土，再用YZ1.8 振動碾碾壓達到與首層相同的鋪設厚度。

2.5.3 特殊部位處理

考慮到調(diào)蓄池工程壩體土層粘聚力為0 kPa，彈性模量較大，天然密度不高，所以岸坡接觸部位填筑應選用黏粒含量高的土料，并將含水率保持在施工含水率上限，壓實則采用小型振動碾，并按順岸坡方向行走壓實，壩體結(jié)合帶碾壓搭接寬度≥1 m，對于小型振動碾難以到達的位置采用WH58 蛙式打夯機夯實。岸坡碾壓后若出現(xiàn)土料側(cè)向位移，應將其挖除，并待碾壓取樣檢驗合格后再繼續(xù)灑水、刨毛壓實合格后，完成土料鋪填。

對于橫向接縫處坡度應控制在1∶3 以內(nèi)，接縫必將隨壩體填筑厚度的增加而出現(xiàn)削坡，直至坡度合格才能填筑，待土料接縫削坡取樣檢驗合格，灑水、刨毛、鋪料壓實，并保證含水率達施工含水率上限值14%（根據(jù)本工程施工組織設計及《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（SL 188-2005）所確定）。針對上壩路及與壩體連接處應采用與壩體相同料區(qū)土料分層填筑，并按相同料區(qū)填筑要求控制。

3 結(jié)論

壩體填筑施工質(zhì)量直接關系到調(diào)蓄池工程整體質(zhì)量及效益的順利發(fā)揮，所以，加強調(diào)蓄池工程壩體施工技術重難點的探討意義重大。本文分析結(jié)果表明，拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程壩體邊坡地基承載力較低，彈性模量較大，天然密度不高，所以調(diào)蓄池工程壩體填筑施工存在一定難度；調(diào)蓄池庫盆開挖土料和邊坡開挖土料方量與需求量之間還存在15.95 萬m3的差，必須嚴格控制土料開挖，減少棄土棄渣量；壩體填筑土料含水率較低，必須加水悶料以增加材料含水率；壩體填筑劃分為四個分區(qū)，各分區(qū)按“鋪料平料→灑水碾壓→質(zhì)量檢查及驗收”的單元循環(huán)次序填筑。上述工程措施采取后，有效解決了拱拜孜移民安置點調(diào)蓄池工程壩體填筑施工所面臨的突出技術問題，工程自2016 年2 月進場施工至2017 年12 月竣工后投入使用，運行效果良好。