碾压土石坝粘土斜墙施工
碾压土石坝粘土斜墙施工
刘菊琴
(中国水利水电第十二工程局第二工程公司,浙江金华321027 )
[摘要]基于江西金山金矿阳山尾矿库大坝工程特点,详细阐述了施工布置、施工顺序和施工方法,并对施工质量控制做了简要介绍。结果表明,通过采用有效的施工措施,保证了工期,节约了成本。
[关键词]土石坝;碾压;施工技术
[中图分类号] T V641. 2 [文献标识码] A [文章编号] 100228498 ( 2008) S1 20022 204
C o n struc t i on on Ro l ler C o m pa c t ed Ea r t h2rock
D a m C l a y I n c l i n e d - wa ll
L iu J uq i n
( The S econd Eng ineering C o. of S inohyd ro B u reau 12 Co. , L td. , J inhua, Z hejiang 321027, Ch ina)
A b stra c t:
B a sed on enginee ring cha rac te ristic s of go ld ta ilings da m of J in shan in J iangxi, con struc ti on a rrange m en t, se2 quence and m e thod a re ou tlined in de ta il.Then, the con struc ti on qua lity con tr o l is b riefly in tr oduced. The re su lts sho w con s truc t i on p e r i od is a s su r ed and co s t is saved by se l ec t ing effec t ive m e a s u r e s.
Key word s: ea r th2r ock da m; r o l le r comp a c t ed; con s truc t i on techno l ogy
1 工程概况
江西金山金矿阳山尾矿库大坝工程位于德兴市花
桥镇境内,因原尾矿库( 1 号库) 已不能满足正常堆坝所必需的干滩长度和澄清距离, 为保证矿山的持续发展,决定筹建一座新的尾矿库即阳山尾矿库。主要由主坝、排水管、连接井、排水斜槽、溢洪道和Ⅰ号副坝等6 个分部工程组成, 主坝为碾压粘土防渗斜墙土石混合坝,坐卧于第四系坡积粘土层或强风化粘土层上。
坝顶高程120. 0m , 坝轴线最低原地面高程84. 12m ,清除草皮、树根、腐殖土和浮土等, 基底清至第四系坡积粘土层或强风化岩层, 清基深度约为0. 8m ,坝底清基后高程为83. 32m , 坝高36. 68m , 坝顶宽度5m ,坝顶轴线长180. 0m。上游坝坡1 ∶2. 75 , 下游坝坡1 ∶2. 5。坝基防渗采用在坝基山沟与两岸山体交接处均设置粘土齿槽,其中,粘土齿槽与基底山沟交接处深度为1. 5m ,与两岸山体交接处深度为1. 0m , 底宽均为3. 0m ,粘土齿槽回填粘土后必须采用机械碾
压密实,坝身采用碾压均质粘土斜墙和200 /0. 5 /200复合土工膜共同防渗, 均质粘土斜墙底部垂直厚度为
4. 5m。200 /0. 5 /200 复合土工膜铺在粘土斜墙上, 其中复合土工膜在坝基山沟处嵌入深度为1. 5m ,在两岸山体嵌入深度为 1. 0m。复合土工膜上铺一层砂石混合料垫层,厚200mm ,上游坝面采用C15 素混凝土预制块护坡,厚10 c m ,并用M7. 5 水泥砂浆灌缝。粘土防渗斜墙填筑土料就近在库区内采掘, 斜墙应均匀密实, 具有足够的抗剪强度, 较小的压缩性, 设计压实度为0. 96; 土料粒径≤5mm , 连续级配, 土质均匀,并且应按碾压试验确定的最优含水量,最大干密度控制。粘土斜墙渗透系数≤1 ×10 - 5 cm / s。库区气候属亚热带湿润气候, 年平均气温17 ℃,
最低为- 9 ℃, 最高为42 ℃; 雨量充沛, 年平均降雨量
1 900mm ,多集中在5 ～6 月。
2 施工特点及施工难点
本工程2005 年3 月10 日工程正式开工, 合同竣工日期为2005 年9 月10 日。土方填筑计划在6 月下旬至8 月底施工, 由于业主库内移民问题及前期资金不到位等原因,造成本应在施工黄金季节的土方填筑工作,推迟到2005 年11 月才开始施工,导致土方填筑工作处于跨年度和雨季施工中,造成巨大的施工困难,施工进度严重滞后。而业主又要求在2006 年 6 月水库能开始蓄水(后因雨水太多, 此目标延期至7 月底) 。此时土方填筑工程量为, 风化料20 万m3 , 粘土量4 万m3 ,复合土工膜铺设16 862m2 。这就要求项目部合理组合劳动力及机械配置,优化施工方案,做好雨季施工的各项施工措施。
粘土齿槽开挖已达到原设计要求, 但长沙勘察设[收稿日期] 2008 209 212
[作者简介] 刘菊琴,中国水利水电第十二工程局第二工程公司工程师, 工程科科长, 浙江省金华市白龙桥镇321027 , 电话: ( 0579 )83231314 , E2m a i l: sx1111 @126. co m
2008 增刊刘菊琴:碾压土石坝粘土斜墙施工23
计院在验槽时提出齿槽达不到防渗要求, 提出帷幕灌浆防渗处理建议。这对施工单位来说是件好事: ①可以理所当然的延长工期,减少施工单位压力; ②可以增加工程预算,提高获利空间。但考虑到业主生产要求, 此时再进行帷幕灌浆施工,该工程工期更是无法保证。于是提出将齿槽基底开挖至块状强风化基层, 并在齿槽内浇筑300mm 厚C15 / S6 防渗混凝土, 倒T形。这样能保证齿槽基底与土工膜结合紧密, 提高整体防渗性能。
3 施工布置
3. 1 施工道路
坝体防渗斜墙填筑施工道路分3 层布置, 坝底利用原沟底道路做下基坑施工道路, 105、110m 高程与坝顶120m 高程处在两岸坝肩上各修建一条上坝公路,用于坝体防渗斜墙填筑料运输。
3. 2 施工用水
从坝体右岸山体用2 吋软管引至施工区。
3. 3 施工用电从钢筋加工厂配电箱引入
到施工区。
3. 4 混凝土拌合系统布置
混凝土量仅300m3 ,一台0. 4 m3 混凝土拌合机,就近布置。河床部位为1. 5m ,两岸山体部位为1m。基底杂物、树根、尖角及松动岩块清除干净,边坡上的悬挂体、尖角、块石清理干净,保持坡面平整,基底内积水和渗水排除干净。坝下排水管结合部位应将混凝土表面清理干净。
4. 2 齿槽内浇混凝土与铺设土工膜按设计变更要求
浇筑混凝土与铺设复合土工膜:
先浇筑150mm 厚混凝土后再铺设土工膜, 力求平整,张拉不宜过紧,按照规范要求搭接焊,焊缝宽度10 c m。验收合格后,再浇筑剩余混凝土。拆模、养护, 达到规定强度后才能进行土方填筑。
4. 3 装卸、摊铺与平整
基础面、结合面验收合格后, 方可进行土料填筑。挖掘机开挖装料, 采用自卸车进占法上料, 一边卸料, 推土机随即平仓, 交替作业, 向前扩展, 使汽车在松土上行驶,汽车每次行驶时, 应避免行驶在同一条道路上。为保证铺土厚度30 c m ,在填筑土的外侧设立铺土厚度标志杆,按标志杆分层铺土。
填土先从基础面低洼处开始,用蛙式打夯机夯实。当填土厚度满足机械碾压厚度后,再用振动碾碾压,机械碾压不到的部位采用蛙式打夯机夯实。蛙夯或平板夯夯不到的边角部位,用木锤或尖头木夯夯实。
4. 4 碾压与接缝处理作业面分层统一铺土、统一碾
压。采用振动碾碾
压,行驶方向和铺料方向平行于坝轴线,行车速度不大于2 km / h。分段碾压时, 相邻两段交接带碾迹应彼此搭接,垂直碾压方向搭接宽度0. 3 ～0. 5m ,顺碾压方向搭接宽度1 ～1. 5m ,当段之间不可避免的出现高差时, 交接处应以斜坡相接, 坡面不陡于1 ∶3。与岸坡和排水管结合处,应用振动冲击夯或蛙式打夯机逐层夯实, 严格按照碾压试验确定的各项参数进行碾压(粘土碾压10 遍,压实度不小于0. 96 )。
4. 5 质量检测
碾压遍数达到要求后, 由监理现场监督现场环刀法取样,由上饶水科所质量检测人员跟班进行土工试验,每层按照规定200m3 取样一次,每层土经验收合格后方可进行下一道工序施工。
4. 6 层面处理
土料含水量太小时,应在料场进行洒水,一般在碾压前8 h进行, 并且在填筑前检测含水率。遇到雨天时,采用光轮压路机把表面压光, 避免积水破坏填筑层,下一层填筑时,采用推土机的齿式刨毛器把表面刨毛,刨毛一般不少于3 ～4 遍。
4. 7 粘土斜墙修坡、坡面土工膜铺设根据测量人员
放样,采用挖掘机按照1 ∶2. 75 的坡
施工流程(见图1 )
3. 5
图1 施工流程示意
4 主要施工方法
4. 1 粘土齿槽开挖与处理齿槽基底开挖至块状强风
化岩层;齿槽开挖深度:
施工技术2008 增刊24
度进行修坡。验收合格后按照自下而上, 中间向两侧的方式铺设土工膜。
4. 8 混合砂垫层铺筑
严格按照设计要求进行铺筑, 中粗砂垫层垂直厚度为20 c m ,摊铺平整、密实,无杂物。
4. 9 C15 素混凝土预制块铺设预制块采用自卸车运
输至现场, 用人工搬运至坡
面上。正六边形护坡预制块安放前,必须仔细放线,然后将预制块从下而上铺设, 必须保持砌缝宽度平缝10
～15mm ,竖缝15 ～20 c m ,采用M 7. 5 水泥砂浆灌缝,要求表面平整度不大于10mm。
4. 10 复合土工膜铺设
4. 10. 1 焊接方法复合土工膜焊接采用当今最科学
的热合方法, 其
焊接结果具有抗拉强度高、抗渗能力强、低温柔性好、线膨胀系数小、焊缝平整、光滑、耐腐蚀、变形适应能力强等优点。
4. 10. 2 现场焊接
现场铺设复合土工膜前, 场地上的杂物应清除干净,保证场地的平整、密实、不潮湿,基槽表面应平整并压实稳定,确保复合土工膜不被刺破,以免影响使用寿命和防渗效果。
现场铺设复合土工膜, 应尽量避免在下雨大风等恶劣气候下进行,如在有风的情况下进行施工,应该边焊边用石块或泥土压住,以防止风吹鼓起复合土工膜, 引起复合土工膜和地面不密实,影响土工膜的平整度, 造成聚乙烯膜折叠引起的开裂, 甚至还会引起焊缝的破裂,影响焊接质量。
现场铺设人员不应穿硬底鞋, 以免聚乙烯膜层的损伤。
现场铺设复合土工膜应平顺, 松紧适度, 不得绷紧,留有余量以保证膜与地面密贴。现场复合土工膜嵌进水泥或碎石基层(泥土) 中,
其嵌入长度应满足设计要求, 以保证复合土工膜铺设的稳定性。
回填时应留有一定宽度的复合土工膜待与下次施工连接,对裸露部分的复合土工膜用遮阳布覆盖保护, 以防止紫外线的照射及砂尘对复合土工膜的污染, 以保证下次焊接的质量。
再次焊接时,应先用干净毛巾将上次余留的搭接膜进行清洁处理,以免细砂灰尘影响焊接缝的质量。4. 10. 3 安全措施铺设复合土工膜的工地应禁
止吸烟、明火。
4. 10. 4 焊接技术要求参照复合土工膜国家标准水
静压值参数。本试验在水利、公路、铁路、电力、市政工程建设等各项工程项目中得到用户一致认可。
4. 10. 5 焊接质量检测方法
①目测法看焊接缝是否平直、均匀、有无破损;
②剥离法将手用适当的力拉焊接缝, 看是否焊接牢固。室内检测应随即截取1 ～2 片( 10 ～50 c m ) 现场焊缝试样,按室内检测方法检测。
4. 10. 6 技术参数
①交流电220V; ②温度自控400 ～500 ℃; ③速度 2 ～3. 5m /m in。
5 施工质量控制
土方填筑施工质量控制的关键在于做好碾压试验,目的在于合理配置施工机械及确定合理的碾压施工参数。
5. 1 碾压试验
1 )碾压试验场地试验场地在坝基填筑范围内选
择, 要求最大高低
差小于30 cm , 局部最大起伏差小于10 c m。碾压试验前,对试验场地基础按要求加以平整,并用振动碾碾压几遍,然后按不同铺层厚度和碾压遍数布置试验小场, 碾压试验场在监理工程师验收合格后才能进行试验。场地面积划分布置成8m ×4m ×0. 3m 的两个试验小块。
2 )试验时振动碾在碾压试验区范围线2m 以外起振,按划好的行车线路进行碾压, 速度不超过 2 k m / h, 采用前进、后退全振动方法,碾压重叠控制在50 c m。
3)碾压试验步骤先平整、处理、压实地基, 测量起始高程。堆土铺料采用进占法进行, 推土机仔细整平。准确控制铺料厚度与平整度。然后用油漆标好界限和方格网点,并对每一格点进行水准点测量以确定其初始厚度,完成起始测量后便可按要求的碾压遍数进行碾压,并分别量测各网点(预先作好编号) 压实后的高程,它与对应点的高程差便是其压缩变形,采用环刀法取样测定干密度,并计算其压实度。
4 )成果整理碾压试验结束后及时进行数据整理分析,根据土的物理指标试验成果(料场1: 最优含水率19. 9 % ,最大干密度1. 68 g/ cm3 ;料场2:最优含水率22. 3 % , 最大干密度1. 56 g/ cm3 ) 及设计压实度0. 96 ,绘制出铺筑厚度- 碾压遍数- 含水率- 干密度曲线图,得出试验结论。
5 )碾压试验质量控制①试验过程中严格控制填土料,风化料的粒径以及各种试验参数; ②每组试验开始后连续进行, 避免时间过长, 含水量发生变化, 影响试验成果; ③所有操作人员固定; ④试验资料专人及时整理分析,找出成败原因。
2008 增刊刘菊琴:碾压土石坝粘土斜墙施工25
5. 2 质量控制措施
1 )各级施工质量管理人员施工期间应严格坚守岗位,及时处理发生的问题,指导、监督、检查各道工序施工,将质量事故消灭在施工过程中。
2 )严格坚持“三检制”和“质量报验制”, 未经检查、签证,不得进行下一道工序施工。
3 )施工中做好测量控制工作, 加强对粘土斜墙的位移、沉降观测,随时监测坝体的安全状况。
4 )在雨季施工时, 土料开采过程中严格控制上坝土料的含水量。当料场土料的天然含水量大于或小于施工填筑最优含水量时, 根据土料的开挖方式和装、运、卸流程以及气象等条件,对料场土料含水量进行调整。调整方法可以采用翻晒、加水等方式。一般情况下,控制料场含水量大于施工含水量 3 % 。土方填筑时,严格控制土料含水量,使之保持在最优含水量允许偏差±3 %范围内。当降雨量大于规范允许范围时,停止填筑。当风力或日照较强时, 在土料表面进行洒水润湿,以保持最优含水量。下雨前,在填筑区域周围开挖临时排水沟排水、采用塑料薄膜覆盖已填筑的土料, 防止雨水下渗。雨后将填筑面含水量调整至合格范围,再进行复工。若填土因为雨季影响遭到破坏,则清除表层不合格土料重新进行铺筑。不合格土料运到施工范围之外堆放,不能用于坝体的填筑。
5 )粘土斜墙土方分段填筑时, 横向接缝坡度采用1 ∶3 ,搭接碾压宽度不小于1. 5m。配合填筑的上升速度,将结合坡面松土铲除至已压实合格的土层,并将坡面刨毛处理,使含水量控制在规定的范围内,然后再铺填新土进行压实。
6 )复合土工膜在铺设施工前, 按技术要求进行每批土工合成材料的断裂强度、断裂伸长率、顶破强度、撕破强度、剥离强度、渗透系数、耐静水压、厚度、单位面积质量等指标进行抽样检验, 经检测合格的产品方能用于施工。
在正式进行接缝施工前,对所选用的拼接工艺、搭接宽度等进行试验,对拼接的试件进行拉伸试验,根据试验结果确定适合本工程的最优的焊接参数。
土工膜铺设过程中作业人员不得穿硬底皮鞋和带钉的鞋子,避免损坏土工膜,同时铺设完验收合格后应立即进行覆盖,防止太阳暴晒,使得土工膜老化。
7 ) C15 素混凝土预制块砂浆灌缝过程中, 砂浆严格按照试验配合比配制,不得随意加水,水泥砂浆随拌随用, 在运输或储存中发生离析、析水的砂浆, 砌筑前重新拌合,已初凝的水泥砂浆不得使用。灌缝砂浆必须饱满,无架空现象。在砂浆初凝前用翻撬的办法,检查灌缝砂浆密实度,确实保证铺设质量; 铺设完毕后6 ～18 h内开始洒水养护, 养护不少于14 d, 养护期内始终保持表面湿润。
6 结语
施工中根据工程地质复杂情况及现场实际状况, 及时、充分与工勘、设计、监理等单位代表进行沟通,采取有效的施工技术措施与质量控制措施, 保证了矿山生产企业的工期目标,节约了投资成本,降低了施工单位的风险。
参考文献:
[ 1 ] 中国建筑科学研究院. JGJ130 - 2001 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2002. 中
国建筑科学研究院. JGJ88 - 92 龙门架及井架物料提升机安
全技术规范[ S ]. 北京:中国计划出版社, 1992.
[ 2 ]