坝体填筑指标的确定及施工控制结果

　　1、工程概况
　　某供水工程为工业开发项目提供工业及生活用水，项目区位于卡姆斯特附近，设计年供水规模3 587 万 m3，供水设计保证率为 97%，设计流量 2.20m3/s，工程等别为大（Ⅱ）型工程。 工程主要由枢纽、泵站、输水管道及调蓄水池等建筑物组成。 供水管线经 4 级泵站提水， 管道全长约 75.00 km， 总扬程271.17 m。 自一泵站起，供水管线向西南、南穿越洪积戈壁平原、进入低山丘陵等，止于调蓄水池。 调蓄水池总库容 1 500 万 m3，根据项目建设、运行情况，同时便于检修维护初步将调蓄水池分隔成 2 个，库容分别为 950 万 m3和 550 万 m3，首期修建库容 950万 m3的调蓄水池。
　　一期调蓄水池位于输水管道末端， 占地面积960 m×840 m，正常蓄水位 961.0 m，池底高程 946.0m，正常水深 15.0 m，坝高 18.5 m，坝顶宽度 5 m。 地基为 N1 砂质泥岩、泥岩，夹砂岩及砂砾岩，开挖裸露后易风化，失水干缩，遇水易软化，具崩解、膨胀性。 水池南侧设出水塔一座， 并在西侧设置下池检修通道，水池土方开挖量 178.8 万 m3，砂质泥岩开挖量 225.6 万 m3，坝体填筑量 184.2 万 m3。筑坝材料全部选用砂质泥岩和粉质壤土开挖料，尽可能采用挖、填平衡的方式修筑，为保证坝体填筑质量，填筑前在施工现场进行了筑坝材料施工技术参数试验，并结合试验室提供的技术参数，验证了设计参数的合理性，为大坝填筑施工提供技术指导。
　　2、现场试验及指标确定
　　调蓄水池碾压试验场地选在蓄水池库底，场地范围 30 m×100 m，共进行了 3 次试验。 分别对砂质泥岩、粉质壤土利用灌砂法、环刀法及核子密度仪进行了现场碾压试验。
　　2.1 砂质泥岩料现场试验
　　（1） 试验方法及结果。 碾压试验采用 20 t 平碾振动碾，铺土厚度按照 35 cm、40 cm、50 cm，振动碾压遍数为 4、6、8 遍，分别采用现场制备泥岩（制备泥岩：将泥岩开挖堆料，边堆边洒水，然后焖料 6 d 进行试验）、泡水泥岩（泡水泥岩试验：平整出一块料场，四周围土，将水注入坑内，泡水 6 d 后进行试验）和天然泥岩进行了干密度、 含水率、 湿密度指标测定。 现场实验结果见表 1。
　　（2） 试验室送检情况。 为获取原始资料，现场试验的同时对天然状况下的泥岩进行取样并送新疆水利水电工程质量检测中心试验室进行试验， 实验结果见表 2。
　　（3） 试验结论。 填筑料为泥岩时，综合碾压实验结果，在天然状态下的泥岩压实效果差，达不到填筑要求；泡水后的泥岩水分渗透深度在 1.0 m 左右，且含水量分布不均，试验测得干密度浮动较大，不宜采用；经过制备的泥岩，含水量分布较均匀，压实效果较好， 在铺土 40 cm 碾压 6 遍后干密度介于1.691～1.803 g/cm3之间，含水量 13.86%～14.31%，干密度平均值为 1.741 g/cm3，含水 量平均值为 14.14%，去掉最大值、最小值后平均干密度为 1.737 g/cm3。 另外，在选择碾压设备时， 由于第 2 次碾压试验采用凸块振动碾对泥岩压实效果很差，而第 1 次、第 3 次采用平碾振动碾对泥岩压实效果均较好， 所以在泥岩填筑时须采用平碾振动碾。
　　2.2 粉质壤土现场试验
　　（1） 试验方法及结果。 碾压试验采用 20 t 平碾振动碾，铺土厚度按照 40 cm、50 cm，振动碾压遍数为 4、6、8 遍， 分别采用料场原状土补结合水及表面风干洒水碾压和天然粉质壤土进行了干密度、 含水率、湿密度指标测定。 实验结果见表 3。


　　（2） 试验室送检情况。 为获取原始资料，现场试验的同时对天然状态的粉质壤土进行取样并送新疆水利水电工程质量检测中心试验室进行试验，其实验结果见表 4。

　　（3） 试验结论。 填筑料为粉质壤土时，根据碾压试验结果，天然状态下具有一定含水量的粉质壤土压实效果较好。 第 1 次碾压试验铺土 40 cm 碾压 8遍后干密度可达 1.65 g/cm3，含水量 16.93%；第 2 次碾压试验铺土 40 cm 碾压 8 遍后干密度介于 1.554～1.674 g/cm3之间，含水量 13.32%～16.12%，干密度平均值为 1.618 g/cm3，含水量平均值为 14.55%。
　　3、 坝体填筑指标的确定及施工控制结果
　　3.1 填筑指标的确定
　　根据现场碾压试验结果，结合新疆水利水电工程质量检测中心试验室对调蓄水池岩土击实试验的检测报告以及设计院提供的设计指标确定为：坝体填筑料为砂质泥岩、泥岩石渣时，填筑的控制参数： 铺土厚度 40 cm， 碾压遍数 6 遍， 干密度1.74 g/cm3，含水量 14%～17%，压实系数≥0.98。坝体填筑料为粉质壤土时，填筑的控制参数：铺土厚度 40 cm，碾压 8 遍，干密度 1.64 g/cm3，含水量16%～18%，压实系数≥0.98。
　　3.2 坝体填筑施工及质量控制状况
　　大坝填筑施工过程中， 首先清除表层草皮、树根，粉细砂土后，严格按照确定的填筑指标控制上坝料的含水量与铺土厚度， 并且根据规范规定的大坝填筑取样频率，进行填筑区的压实度、含水率、铺土厚度等参数进行检测，检测结果见表 5。 从表中可以看出， 砂质泥岩填筑面 100 个检测点， 干密度介于1.70～1.85 之 间 ，平 均干密度 1.72；粉质壤土填筑面98 个检测点，干密度介于 1.60～1.74 之间，平均干密度 1.67；两种填筑材料平均干密度均高于《碾压式土石坝施工规范》 规定的填筑质量不低于设计干密度98%的标准。 目前本调蓄水池坝体填筑已全部完成，根据施工过程中的检测数据统计， 坝体填筑质量合格，达到了设计的要求。

　　4、结语
　　采用当地材料进行水库坝体施工时，应依据设计单位提供的坝体材料和设计指标结合现场实际情况在正式填筑前进行现场碾压试验结果，并根据实际揭示的地质情况和试验参数汇同设计单位确定施工控制的具体填筑指标（包括含水率、铺筑厚度、碾压遍数、干密度、压实系数等）。 施工过程中应严格控制确定的参数进行控制并按规范进行抽检检测，保证坝体填筑质量。 本工程按此程序和指标进行了施工过程控制，各项指标达到了设计要求，同时利用了开挖砂质泥岩， 减少了弃渣量， 节省了工期和投资。