土石坝施工中的几个重点

1土石坝续建工程施工中的几个重点平谷杨家台水库续建工程，位于平谷区北部石河上游杨家台村。本工程是一个小型水利枢纽，施工项目主要有土石坝填筑，新建溢洪道及附属设施等。本工程最大的特点是在原有旧坝体上进行加高加厚，使坝高由原来的14.5米增高到33.15米，使坝厚由原来的49.5米增加到158.25米。从而达到增加库容，提高水库的综合效益。旧坝体建成距今已有20年，坝体防渗采用沥青混凝土心墙。坝壳为堆石体，人工堆砌没有经过机械压实。此次续建工程，新筑坝体采用复合土工膜做为防渗体，坝壳为碾压土石坝。由于本工程的特殊性，在实际工程施工中有几个问题是关系到工程进度、质量、成本的关键，也是本工程同以往所建工程项目有差别的地方。一、料源的确定一般工程所用的原材料基本上是外购，而土石坝施工中一条基本原则就是就近取材，因此土石坝又称当地材料坝。本工程新筑坝壳需要38万m3的砂砾料,就近取料可以最大限度的节约成本，加快工程施工进度。正因为如此料源的勘察是坝体填筑前的首要准备工作。工程根据业主的要求，取料范围为石河坝上游库区~下游西峪水库段。具体的勘察方式是通过现场的坑探进行筛分试验、含泥量试验，测量覆盖层厚度，计算可开采料源储量等。通过对石河分段勘察，确定各段的试验数据（见附表），通过分析来确定料源地。工程设计规定坝体所用砂砾料级配要满足粗料含量（粒径≥5㎜）为20%~80%，粗料中最大粒径≤2/3碾压层厚。根据现场的坑探情况并通过筛分来看，石河上游砂砾料中超径含量较多，愈向下游超径逐渐减少。这符合水流的搬运作用，小粒径砂石搬运距离长。因此上游料虽距坝址较近，但机械开挖时要选出较多超径石，开挖效率低。所以优先选用下游砂砾料。设计要求砂砾料中含泥量（粒径≤0.074㎜）要小于8%，但砂砾料含泥量的试验方法却没有统一明确的规定，通过与业主、监理、监督等单位的协商后达成一致的意见。方法为采用细料（料径≤5㎜）含泥量×细料含量的作法。此作法忽略了粗料（粒径≥5㎜）的含泥量，但粗料含泥量却与粗料石粒径、数量、干湿程度等因素有关，影响因素较多。因此最终的砂砾料含泥量中增加0.5%~1.0%2粗料含泥量的影响。由于石河上游临近山体，山体中冲刷下来的泥土堆积在河床内，而且上游河道内植被较多但明流较少，使泥土固结在植物的根系内，因此石河上游砂砾料含泥量大于下游。石河中下游由于受到附近农田、山体水土流失的影响，砂砾料中含泥量的分布不均匀，但总体上8+000以下河道含泥量普遍好于上游，完全满足设计的要求。石河河道内砂砾料层均有一层覆盖层，若开采砂砾料覆盖层必须完全的剥离。石河内覆盖层主要为人工筛砂后遗留卵石，由于近十年以来河道没有出现明显径流，至使覆盖层表面有泥层，长满各种杂草。若覆盖层的清除量大，将使用大量的机械台班，而且要占用大量的弃料的堆积区。一般认为覆盖层厚度超过料开采深度的1/3~1/2，开采不经济。石河普遍有0.5米~1.0米厚覆盖层，但分布不均匀，开采料时要区别对待。料场储量必须要满足筑坝要求的方量，并且至少有超过50%的富余量。富余的储量准备可以更好的选用优质料源，同时最大限度的满足开采强度的要求。二、新坝碾压对旧坝的影响本工程最大的特点是对旧土石坝的续建，要将旧坝体包裹在新坝体内。现代土石坝施工均采用机械填筑，本工程采用18T振动碾碾压坝壳。振动碾振动时产生较大的冲击频率，这种冲击对旧坝防渗体即沥青混凝土心墙有破坏作用。沥青混凝土特点是高温柔性、低温脆性。本工程位于北京市北部山区，冬季低温可达-20℃，夏季高温虽有30℃，但持续时间短，昼夜温差大。沥青心墙包裹于旧坝体内对外界温度不敏感，所以心墙最高温度不超过20℃，弹性性能差。从结构性能上看，心墙属于悬臂结构，在冲击振动频率作用下上部振幅大于下部振幅。正是由于考虑到振动碾的振动对旧坝体心墙的影响，因此坝壳填筑采用分区碾压，即距心墙20米内采用静碾，20米~30米内采用低幅振动碾压，30米外采用高幅振动碾压。由于静碾的作用力受到局限，因此碾压层厚度必须由静碾的作用范围来确定，造成振动碾的作用难以全面发挥，实际上增加了机械台班的支出。三、新旧坝体结合部位的处理原坝体坡面为干砌石，砌石间孔隙较大。为防止新填筑料中的细砂砾进入旧坝体，造成填筑料不密实，因此在旧坝坡面铺设无纺布一层，起到隔离层作用。在旧坝坡面空隙处填满碎石，无纺布平铺于坡面上。无纺布结合处用缝包机缝合3严密、牢固，无纺布的搭接宽度达到50㎝。原坝体沥青混凝土心墙与新坝体的连接是防止坝体不渗漏的关键。在旧坝顶上游挡水面沥青心墙向下挖开2米深，将复合土工膜紧贴在沥青心墙上。表面用泡沫塑料板保护，接头处用现浇混凝土包裹。诸多措施的实施将有效的把两种不同性的防水材料结合在一起。四、现场质量控制土石坝施工中现场质量控制主要是以下几个方面。1、砂砾中含泥量的控制：由于料场条件的局限性，砂砾料含泥量变化较大。对于设计要求的8%的含泥量指标，通过测定细料的含泥量进行控制。根据本工程中砂砾料中粗料含量的变化范围，假设细料含量为30%，细料的含泥量应不大于20%。《碾压式土石坝施工规范》中要求，每5000m3应测定含泥量一次，但根据料场的实际情况要随时控制，增加测定频率。2、现场干密度的检测：土石坝的碾压效果如何？最终需要在碾压层上挖试坑、取试样、测定干密度来确定。在料场勘察阶段，取每个料场有代表性的砂砾料做击实试验，目的在于确定砂砾料的压实指标。现场取样的结果要满足压实指标。砂砾料现场取样中主要问题在于取样方法。目前最常用的是体积替换法。通过在现场挖试坑、取试样、称量试样重量，并向试坑内灌标准砂或水来测定试坑体积，最终计算试样干密度。灌砂法优点在于能够将试坑内每一处都灌满砂，从这一点看体积测定较准；缺点是对于直径大于20㎝的试坑，没有标准灌砂桶可用，采用人工灌砂砂子的堆积密度难于控制，使测定体积不准确。灌水法优点在于水的密度固定，测量体积准；缺点在于由于要在试坑内铺塑料布，造成灌水测定体积较实际体积偏小；另外由于碾压面的非水平状态，也要造成一定的误差。通过综合的对比，工程中试坑直径大于100㎝，深度在80㎝~100㎝的试坑，灌水法较方便，在实际操作中将灌水体积增加1%，可以弥补误差。对于较小试坑，灌砂法较准确。为了弥补由于人工灌砂造成的误差，可以采用三次灌砂取平均值的方法。以上是针对杨家台水库续建工程土石坝施工中几个值得注意的问题，在实际工作中掌握了重点，可以起到事半功倍的效果,可以更好的完成施工任务。