土方填筑技术在大关水库除险加固工程中的应用

土方填筑技术在大关水库除险加固工程中的应用

作者：刘伟陈福喜张森作者单位：刘伟（山东省临朐县大关水库管理局）陈福喜（山东省临朐县丹河水库管理局）张森（山东省临朐县沂山水库管理局）n土方填筑技术在大关水库除险加固工程中的运用作者：刘伟陈福喜张森摘要：大关水库除险加固工程放水洞回填工程历时一个多月的时间，在回填过程中，除严格按照设计及有关规范进行施工外，针对工程的实际情况及特点，还对土方填筑技术进行了灵活运用，并制定了切实可行的质量与安全保证措施，使工序优良率达到了95﹪以上。关键词：土方填筑技术；放水洞回填；大关水库；除险加固工程n1工程概况大关水库位于临朐县沂山镇大关村南，潍河支流汶河上游，控制流域面积47.60km2，总库容2738万m3，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、发电、养殖的中型水库。水库自1979年10月建成以来，综合效益显著。但由于工程标准低质量差，致使工程存在严重安全隐患。2007年10月经水利部安全管理中心鉴定确定为三类坝，列入第二批中央补助病险水库除险加固项目。工程投资4370万元。放水洞工程是大关水库除险加固工程其中的一个标段，分为上游连接段、竖井段、洞身段、出口段、引桥、闸门及启闭机安装等六个分部工程。放水洞回填属于洞身段分部工程中的一个重要单元工程，设计要求砂壳部分回填压实风化料，相对密度不小于0.75；心墙部分回填压实壤土，压实度为0.98。2击实试验及碾压试验2.1击实试验开工前根据土方填筑料源，选取代表性的回填料，送山东省水利工程试验中心进行土的击实试验，试验结果为：土的最大干密度为1.77g/cm3，最优含水率为17.7﹪.2.2碾压试验回填料压实是控制回填施工质量的关键工序，由于回填料的离散特性，必须通过碾压试验确定达到设计填筑标准的压实方法（包括压实机械类型、机械参数、施工参数）、施工工艺与措施等，才能保证回填料压实度能够达到设计要求。碾压试验地点选取在大坝东首东北方向100m一平坦地带处，并严格按照关于碾压试验的规范及要求进行了试验。通过试验，并报请监理批准，决定采取如下施工参数：①n该土料的控制含水率为16﹪-20﹪。②铺土厚度为40cm，压实后平均为34.5cm。③采用25T振动碾碾压，碾压遍数为4遍，采取进退错距法碾压，轮迹搭接30cm，行驶速度2km/h，整平后先静压一遍再振动碾压3遍，振动碾碾压不到的地方，辅以冲击夯。3坝基清理土方填筑工程开工前，将坝基严格按规范标准进行清理，确保坝基基坑无积水，若有泉眼，则应对泉眼分析其成因和对堤防的影响后予以封堵或引导，做好滑坡预防工作，坝基表面无不合格土及杂物。基面清理平整后，进行录像、拍照，实测的平、剖面地形测量资料报送监理工程师，绘制地质剖面图、平面图，并做好记录作为资料备案，作为工程验收和等级评定的依据，经监理工程师签认的地形测量资料作为填筑工程量计量的原始依据。4土方填筑与压实4.1填筑土料土料质量是确保土方回填质量的前提。放水洞土方回填料主要利用放水洞开挖的土方及外购部分粘土，土方回填中，严把填筑土料质量关，严禁使用淤泥土、杂质土、膨胀土等特殊土料，严禁使用夹有杂草、树枝等腐蚀性杂质，确保填筑土料符合设计及规范的要求。4.2填筑及压实作业4.2.1与岩石边坡接触面处理大关水库放水洞的基础是弱风化岩结构，受基础地质结构的影响，建筑物两侧工作面的岩石处于起伏不平状态，基础开挖时由于不会影响混凝土的施工，所以没有将岩石清除整平。填筑时首先将基岩面清理干净，采取了按水平分层由低处开始逐层填筑，坚决杜绝了顺坡铺填的方法，确保了土方填筑体与岩石边坡接触质量。4.2.2与原坝体粘土心墙接触面处理根据实际情况，填筑宽度为两侧开挖坡面的开挖宽度，n随坡面的改变而改变，压实宽度不小于断面尺寸。填筑时首先将开挖边坡清理至新鲜土层，然后人工开凿成凹凸不致形状，填筑时如坡面表面干燥，还要在表面洒适量的水，以利于与回填料的结合，此方法收到了良好的效果。4.2.3与坝体上下游砂壳填筑接触面处理由于心墙及砂壳作业面都不大，所以心墙部分回填作为一个作业面填筑，砂壳部分回填分为上游下游两个作业面填筑。作业面分层统一铺料，统一碾压。由于受场地的限制，也为了避免车辆对填筑面的破坏，采用自卸车将回填料运至施工现场，人工配合挖掘机铺料整平的方式进行。由于心墙与砂壳的回填料不同，压实后的高度不同，所以很难做到相邻施工段的作业面均衡上升。为解决这一现象的发生，采取了“高的等一等，矮的先进行”的方法，就是高的临时等一等不填筑，先填筑矮的，待两作业面高度相近时再同时填筑，尽量做到均衡上升。同时设计要求重建心墙坡比为1：0.8，这样也有利于心墙与砂壳的结合及作业面的均衡上升。为避免挖掘机、振动碾等机械对砂壳作业完后残留粘附在机械上的风化料对心墙回填压实的影响，采取了砂壳铺料压实完后人工对机械立即清理干净的方法进行，坚决杜绝了风化料掺合于粘土心墙之内，保证了心墙的质量。4.2.4机械压实注意事项为利于增加重车的碾压次数及降低功耗，使之形成一个连续的防渗体，避免形成疏松带、造成渗漏通道等问题，填筑料碾压机械的行走方向平行于坝轴线。振动碾压实采用进退错距法，碾迹搭压宽度一般掌握在30cm左右。4.2.5土方填筑层与层间处理若压实面出现干燥、光滑或发生起浮皮等情况时，必须进行刨毛或洒水处理。由于作业面不大及受场地的限制，洒水车及刨毛设备不宜进入现场，所以采用人工配合抽水机或电动喷雾器等器具洒水湿润、人工用农用耙、镐、钁等器具配合挖掘机履带行走刨毛的方法进行，经检验洒水及刨毛的方法能达到质量要求，未出现层间结合不良等现象。n4.2.6边角及坡口处理建筑物部分的回填及机械碾压不到的地方采用冲击夯夯实，分层回填，分层夯实，铺土厚度掌握在15～20cm，建筑物待填到建筑物顶部以上80cm后，再用机械压实。冲击夯夯实时采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯1／3，行压行1／3。对碾压断面的临时坡口严格做好缺口处理，将已板结土刨松，与新铺土料一道按填筑要求分层压实。4.2.7放水洞回填回填施工期间安排专人收听收看天气预报，雨前及时压实作业面表层松土，并将作业面做成拱面或坡面，以利排水，雨后晾晒或对填土面的淤泥清除。由于受气候、施工原因停工的回填工作面我们都采取措施进行保护，复工时经监理验收合格后方可上土。4.2.8检查碾压情况要及时判断含水量、碾压参数等是否适当，施工时如出现“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层或剪力破坏现象时，根据现场情况进行了认真处理，经监理验收合格后方可进行下道工序的施工。4.2.9质量技术控制施工时风化料的含水率一般控制在10﹪左右，为保证回填质量，铺料压实时部分施工参数如铺料厚度、碾压遍数等按照壤土的碾压试验取得的参数进行，其具体施工过程及质量技术控制措施，严格按照有关规范、规定并参照心墙填筑压实时的做法进行，实践证明，此种做法是能达到设计要求的。4.2.10资料整理放水洞回填的整个施工过程都进行了详细的影像及文字资料记录，并保证了资料的真实性，为以后的资料备查提供了可靠、真实的依据。5质量与安全保证措施5.1质量保证措施针对放水洞回填建立了领导组织机构，由项目总工直接负责。同时，n制定了质量保证体系及实施方案，实行质量岗位责任制，建立质量奖罚制度并严格执行。实行施工现场跟班的质量三级检查制度，合格后提请监理工程师进行检查，经监理抽检合格后方可进行下一道工序的施工。质检人员在现场值班，监督工程施工质量的全过程，并对施工质量进行统计分析，找出质量缺陷原因，及时提出整改措施。加强职工的质量意识，对各工种进行定期和不定期的培训，并做到质检等人员持证上岗。另外进一步加强了雨季施工质量管理和工地实验室的管理，坚决杜绝工序试验造假现象，保证了现场质量数据的准确性。5.2安全保证措施施工中建立了安全管理体系，制定了严格的安全生产制度，并做好劳动保护工作。同时定期对机械设备进行安全检查和检测，无隐患后方能投入工作。对已开挖完成的边坡及时进行稳定性检测，并制定各工种安全操作规程，开展全员安全教育，提高管理人员、施工人员的安全意识。