临淮岗洪水控制工程主坝姜南段坝体土方填筑施工

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【摘 要】本文介绍了均质土坝料场规划、料场将排水、料场开采及坝体的填筑施工；料场采用了明沟降水的施工方案，保证了施工工期，较其他降水方案大大降低了施工费用，达到了预期的效果。

【关键词】料场规划；碾压试验；料场降排水；料场开采；坝体填筑

1 概述

1.1 工程概况

主坝姜南段施工范围包括主坝连接坝段和姜南坝段两部分，全长2.15km，坝体为均质土坝，断面采用骑跨式加高培厚，坝顶高程为31.6m，坝顶宽10m ，坝坡坡比为1：3.0。坝体填筑工程主要工程量见表1。

1.2 工程及水文地质条件

主坝姜南段和连接段分别位于工程地质Ⅲ2、Ⅲ3区，由淮河右岸滩地和一级阶地组成。本区内地层从上到下大致可分8个土层：第（0）层为人工填土（Q4r）；第（2-1）层为轻及中粉质壤土（Q4al）；第（3）层为重粉质壤土和粉质黏土（Q3al）；第（4）层为中及轻粉质壤土夹砂壤土（Q3al）；第（5）层细砂（Q3al）；第（7-2）层质壤土（Q3al）；第（8）层为粉质黏土（Q2al）；第（9）层为重中粉质黏土（Q2al）。

地下水按其埋藏条件主要为浅层潜水和浅层承压水，地下水类型为松散岩类空隙水，地下水主要受大气降水和淮河水补给。

2 引用标准及规范

（1）招标文件及合同文件（LHGZB-06-080）

（2）《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301-88

（3）《地基与基础工程施工验收规范》GBJ202-83

（4）《土方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201-83

（5）《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001

（6）《土工试验规程》SL237-1999

3 施工布置

3.1 施工道路

3.1.1 对外交通

本工程对外交通运输现有陆运和水运两种，工地水运条件良好，从工地沿淮河向上游可抵河南淮滨县城，向下游可达安徽寿县。

工地陆运条件优越，现有两条对外交通道路可供利用，一条从霍邱县新店铺镇经黄家庙乡抵临淮岗镇，该线路长约17km，为沥青路面，系地方四级公路拓宽改建而成，现路基宽8.5m，路面宽7.0m。另一条从霍邱县城经城西湖沿岗堤抵临淮岗镇，该线长17km，为沿岗防汛公路，沥青路面，路基宽度为6m，路面宽4.5m。

3.1.2 场内道路

根据土方填筑的需要，在施工区内布置3条场内施工道路 1#路在坝下游侧，利用原有坝下公路为砼路面，路面宽为4.5m。2#路在坝上游侧，为灰土路面，路面宽度6m。3#路为至C料场的施工道路，为灰土路面，路面宽度7m。

3.2 施工供电

本工程土方填筑施工用电项目主要为施工照明，总用电负荷为4kw。土方填筑施工用电直接从本工程的系统供电线路上接引，主要采用400w投光灯，局部附以碘钨灯和白炽灯。

3.3料场规划

实测C料场总面积为652亩，其中包括池塘10亩，实际可利用面积642亩。根据C料场复勘可知：C料场覆盖层厚0.61m，有用层平均厚度可达2.4m，则C料场可开采量为V=SH=642×667×2.4=1027714m3。

式中： S为C料场可利用面积，S=642×667=428214m2

H为C料场有用层平均厚度，H=2.4m

根据《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001），土料天然密度与坝体压实密度的体积差值以及开挖、运输、坝面清理和削坡等因素，需备料量与坝体填筑量的比例取为2；而主坝姜南段坝体土方填筑量为613580立方米 （包括削坡和坝体沉降量） ，坝体土方填筑的土料储量（自然方）为：613580×2=1227160m3。根据料场的开采条件、运输条件和土料质量，将C料场作为主料场，A料场作为备用料场，料场土料储量满足施工要求。

C料场利用系数为0.90，土料自然方与压实方折算系数为1.18，土料损耗系数为3%，则坝体填筑需土料量为613580÷0.90×1.18×1.03=828606 m3，C料场有用层的土料量（C料场有用层可开采量为1027714m3）可满足坝体土方填筑，若不足由A料场补充。主坝分区进行填筑，其详细情况见下图：

主坝填筑土料均来自C料场（若施工V区时， C料场土料不足由A料场补充）。Ⅰ区设计土方填筑量为13.5万m3，Ⅱ区设计土方填筑量为14.21 万m3，Ⅲ、IV区设计土方填筑量均为9.9万m3，V区设计土方填筑量均为21.46万m3。

4 坝体土方填筑碾压试验

为了确定合适的压实机具、压实方法、填筑工艺和核实C料场土料设计填筑标准的合理性，进行了坝体土方填筑碾压试验。通过坝体土方填筑碾压试验确定的施工参数为：铺土厚度35cm，碾压遍数为6遍，土料含水率的控制范围为17.8%～21.2%。

5 料场的降排水

软土的降排水一般采用两种途径：明排法和人工降水。其中，人工降水经常采用轻型井点和管井井点降水方式。由于C料场降排水主要包括料场地表水和料场开挖时的潜隙水，且降水深度在2.5m左右。经过经济和工期的比较，采用了明排法进行降水，利用截水槽、排水沟及集水井以自流和抽排相结合的排水方式进行施工降水。截水槽防止外部的地面径流进入料场，且起主排水沟的作用。支排水沟利用料场立面开采形成的沟槽与主排水沟连接形成排水系统；各类水通过主排水沟汇聚到料场四个角的集水坑排至淮河。

日常采用2台 2S80-65-125型水泵抽水，其单台流量为38 m3/h，效率为0.85，排水能力为38×2×0.85=64.6 m3/h，大于排水沟内水渗流量48.7m3/h，可满足施工要求。下雨时增加1台4BA-25型水泵和1台2S80-65-125型水泵抽水，4BA-18型水泵其单台流量为110m3/h，效率为0.85，总排水能力为：38×0.85+110×0.85=126 m3/h，大于需排汇水量121m3/h，可满足施工要求。

6 料场开采

根据C料场复勘结果可知：C料场土料的天然含水率比最优含水率大的多，土料需翻晒处理达到适宜含水量后才能用来填筑坝体。C料场土料需要在降水施工后直接进行翻晒，采用平面开采的方法进行施工，用五铧犁分层翻松土料，自然晾晒，土料达到适宜含水量后，用推土机将合格土料集堆，并用反铲将合格土料装车运输上坝。

主坝姜南段坝体土方填筑设计工程量为613580m3，计划工期5个月，月平均填筑强度为122716 m3/h。

7 坝体回填

坝体填筑的施工内容主要包括坝体土方填筑、水平排水褥垫瓜子片石及排水盲沟中粗砂填筑等。坝体回填分区、上下游同时进行施工，每一施工区长300m，施工区之间接缝坡度大于1：3。

7.1 施工程序

坝体填筑施工的作业程序为：施工准备坝基及坝表面处理排水盲管铺设瓜子片石及粗砂回填坝体土方填筑接缝及坝面削坡。

7.2 临时上坝道路

填筑时，在姜南坝段每300米上下游设土方填筑的临时施工道路，道路修筑在设计坝线以外，并随坝体填筑加高而逐渐延伸，待坝体土方填筑完成后，在修整坝坡的同时将临时道路的土方清除至上下游弃土区；连接坝段利用两端现有的道路作为土方填筑的施工道路。

7.3 坝基及原坝面处理

在坝基表层土方开挖完以后，将其表层含水量调节至施工含水量上限21.2%，根据碾压试验所用的碾压机械和所取得的碾压参数将其压实。

7.4 瓜子片石及中粗砂回填

瓜子片石及中粗砂用15T自卸汽车运至施工现场，采用手推车运至各个填筑面，人工进行铺平，用振动碾压实。施工中注意防止土工布及排水盲管不受损坏，发现问题及时处理。施工时先将水平段排水盲沟位置的坝体填筑到设计高程并按图纸修成规格，待人工开挖斜坡段和水平段排水盲沟的沟槽后，将排水褥垫和盲沟的底部铺一层中粗砂经碾压后，在排水褥垫底部中粗砂上铺一层土工布。按设计间距铺好盲管后，将盲沟回填中粗砂；排水褥垫回填30㎝厚度的瓜子片，压实后铺好土工布，最后铺10㎝后中粗砂。

7.5 坝体土方填筑

坝体土方填筑施工包括基本作业和辅助作业，基本作业为铺料、压实及质量检查；辅助作业为洒水、清理坝面、接缝处理等。

姜南坝段坝体每施工段分坝上、下游及坝顶三个施工区施工，坝上、下游施工区分两个工作面同时进行施工；连接段为一个施工段，坝体填筑待上下游分流岛施工完毕后由下至上分层进行施工。

（1）坝面流水作业设计

本工程坝体填筑作业的特点是工作面狭窄、工序多。坝面施工统一管理、严密组织、保证工序衔接，分段流水作业；根据施工工序数目和完成填筑一层土料的作业时间控制在一个作业班内的原则，将每个施工区沿坝轴方向划分为3个工段，每个工序作业面长100米，组织各工序依次进入所划分的工段作业；连接段坝体分为3个工段，每个工段长100米。

（2）土料铺筑

铺料分为卸料与平料两道工序。土料采用15T自卸汽车从土料场运至施工现场，在已平整好的松土层上沿平行坝轴线方向进占法卸料，D65K推土机向前进占平料，铺土厚度为35cm。为了保证设计断面内压实干密度达到要求，铺料时在上、下游各留有50cm削坡余量。

铺料时，根据铺土厚度，计算出每车土料控制的面积，在填筑面均匀卸料；推土机平料过程中，及时检查铺层厚度，发现超厚部位要立即进行处理。土料与老坝交界面要用人工辅助平土。

（3）土料压实

土料压实采用凸块振动碾进行施工，压实方法采用进退错距法，平行坝轴方向进行，不得垂直坝轴线方向碾压；上、下层的分段接缝位置要错开。分段碾压碾迹搭接宽度：顺碾压方向不小于0.3～0.5米，垂直碾压方向应为1～1.5米，碾压行车速度为2～3公里/小时，碾压遍数6遍。

每段碾压结束后，进行土料的干密度取样检测，压实度达到0.98后方可进行下一层的填筑施工，否则重新进行碾压，再取样试验直至达到合格为止。

（4）坝面坡面修整

坝面修整施工包括坡面削坡和压实两个工序，削坡在护坡施工前分段采用D65K推土机自上而下进行，削坡料用反铲装15T自卸汽车运走，压实采用斜坡振动碾沿斜面进行碾压，由下而上碾压时振动，向下移动时不振动。

7.6 负温下土料填筑

（1）土料含水量控制

控制土料含水量，对露天负温填筑极为重要。含水量过大，土料容易冻结，也容易引起水份重新分布现象，影响压实质量。因此，负温下填筑要求土料的含水量略低于塑性，一般控制不大于塑性的90%。

（2）土料的铺填与压实

负温下露天土料的施工，采取铺土、碾压、取样等快速连续作业，压实时土料温度必须在-1℃以上，当日最低气温在-10℃以下，或在0℃以下且风速大于10M/S时，停止施工。

负温下土料填筑加大压实功能，采用重型碾压机械。

（3） 填筑土料的要求

土料严禁夹有冰雪，且不得加水。在未冻结的粘土中，允许含有少量小于5㎝的冻块，冻块在填筑土层中均匀分布，其允许含水量与土温、土料性质、压实工具和压实标准有关，需通过试验确定。

7.7 雨天填筑

在雨天里填筑土料，根据施工条件采取以下适当措施，防止施工过程中含水量增加，保证填筑质量。

（1）坝体填筑面稍向上、下游倾斜，中央凸起，以利排泄雨水，倾斜度一般取2～4%。

（2）做好雨情预报，雨前用平碾快速压实表层松土，并注意保持填筑面平整，以防积水和雨水下渗。雨后填筑面晾晒或处理，经检查合格后，方可复工。

（3）狭窄工作面防雨，宜用苫布覆盖。

（4）在坝体填筑面上的施工机械，雨前宜移出填筑面，停放在坝面外。

（5）下雨或雨后不许踏坝面，禁止车辆通行。

（6）做好排水保护措施，以防雨水冲坏坡面。

（7）根据以往部分土石坝土料填筑施工经验，因雨停工标准暂定为：