粘土心墙堆石坝施工工艺要点及质量控制方法

制方法

张龙平

曲靖市阿岗水库工程建设管理局 曲靖市655000

摘要：水库是重要的基础设施，随着我国社会经济的逐渐发展，水库在国民经济社会中发挥了越来越重大的作用。水库大坝有各种坝型，要因地制宜进行选择，在大坝建设过程中往往会遇到很多难题，需要加强施工工艺技术研究，加强施工质量控制，保障水库大坝工程的高质量建设。阿岗水库工程位于云南省曲靖市罗平县西北部的九龙河上，九龙河是珠江流域南盘江支流黄泥河右岸最大一级支流，是珠江上游重要的水资源配置工程。本文主要以阿岗水库工程为例，对粘土心墙堆石坝施工工艺要点以及施工质量控制方法进行研究，旨在进一步提高水库大坝建设质量与效果，使其满足经济性与技术性指标要求，强化其经济效益、社会效益与环境效益的协调发展。

关键词：粘土心墙堆石坝 施工工艺 质量控制 阿岗水库工程

阿岗水库是国家172件重大水利工程之一，建设任务以城镇及农村生活供水、工业供水、农业灌溉为主，改善九龙瀑布景观用水条件，并兼顾发电等综合利用的水利枢纽工程。其总库容12993万m³，兴利库容9677万m³，坝后电站装机3×3500kW。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，阿岗水库工程规模为大型，工程等别为Ⅱ等，枢纽建筑物主要包括主坝、副坝、溢洪道、导流泄洪隧洞、输水发电隧洞、改河隧洞、坝后电站和鱼类增殖站。结合可研阶段比选成果，主坝坝址不适合修建重力坝，修建土石坝较为合适，并且从经济性和技术性指标等综合因素考量，粘土心墙堆石坝更加适应坝址的地质条件，具有较强的抗变形能力，宽度与体积较大，易于开展加固措施，且总体造价成本比沥青混凝土心墙堆石坝低，因此，选择粘土心墙堆石坝为主坝的建设坝型。

本文以阿岗水库工程为例，对粘土心墙堆石坝的具体施工工艺以及质量控制要点进行详细分析与探究。

一、阿岗水库粘土心墙堆石坝概述

阿岗水库主坝坝顶高程1870.5m，河床建基面高程1809.50m，最大坝高61m，坝顶宽8m，坝轴线长174m。坝体防渗采用粘土心墙，上、下游坡比均为1：0.25，坝体最大宽度34m，心墙建基面高程1809.50m，心墙上游面设置了二层反滤过渡料，一层为砂反滤料，另一层为碎石，两层反滤的水平宽度均为1.5m；下游侧也设置了二层反滤过渡料，分别为砂反滤与碎石，水平宽度为2m。在心墙上、下游河床坝基铺设1.5m厚的混合反滤，避免河床坝基温泉承压水对坝基产生渗透破

【

坏。1】粘土心墙堆石坝大坝建筑工程概算投资7396万元，设土料场、石料场各

1个。

二、阿岗水库粘土心墙堆石坝施工工艺要点分析 （一）施工前的相关试验

在坝体施工之前，为了保障施工质量符合设计标准，需要提前开展一系列的相关试验，保障各项指标符合标准要求。试验主要包含粘土心墙料、反滤料、坝壳料等的碾压试验，在石料场要开展爆破试验，保障施工材料强度符合设计要求、粘土含水量符合设计标准，同时还要开展基础灌浆试验等，凸显其代表性。此外，还要向设计人员提供土料场粘土料的颗粒分析曲线资料，以便对粘土心墙料进行

【

级配设计，2】还要针对狭窄、边角、岸坡接合等特殊地带开展相应试验。在对

上坝料开展碾压试验时，要对施工现场情况进行全面模拟再现，并通过实验选择最佳的压实机具铺料方法，明确铺料厚度、碾压次数、加水量、压实厚度等。同时在试验过程中还要确定铺料的压实沉降量、干容重、级配、结构等，最后需要把相关的所有试验资料进行整理分析，明确施工技术指标，制定科学合理的施工参数，形成现场试验报告，实现对施工质量的全面控制与规范。

（二）填筑施工工艺

在对粘土心墙上下游填筑反滤料时，要严格按照级配要求和料源质量进行控制，将其土料粒径大小、含量控制在合理范围之内；对过渡料进行填筑施工，主要是在反滤料以及主堆石料之间，一般长度为两米，主要的填筑材料为爆破料，并且要求具有较高的级配，材料连续性较好，确保填料的最大粒径控制在300毫米以下，确保颗粒大小均匀，同时结合设计要求，对压实后的渗透系数、颗粒含

【

量进行科学控制。3】要保障过渡料料源质量，结合设计要求对其压实厚度进行

控制，并且使用进占法对其进行填筑，如果在边坡部位出现直径较大的石头，需要使用挖掘机对其进行清除，然后利用相关设备找平，最后洒水并碾压；对堆石料进行填筑时，要按照设计要求进行机械平铺并进行震动碾压，确保期含水率、孔隙率、干密度的最优化，提高粘土心墙堆石坝工程整体施工质量。如图1所示。

图1粘土心墙堆石坝示意图

其具体实施方法为：主坝基础土方开挖施工采取人工配合推土机、挖掘机施工，石方开挖不可以爆破，需采用挖掘机配破碎锤破碎后装载机装渣、自卸汽车运输。心墙盖板混凝土浇筑采用泵送入仓，组合钢模施工。帷幕灌浆方法采用自上而下循环式灌浆。坝壳料填筑采用自卸汽车运料至填筑坝面，进占法卸料，推土机平料，使用22t型号的振动平碾设备进行碾压施工。防渗粘土料在料场立面开采、翻晒后，自卸汽车运至填筑坝面，进占法卸料，推土机平料，使用22t型

【

号的振动凸块碾设备进行压实。4】反滤料填筑从石料场采石，经砂石料加工系

统加工，成品料用自卸汽车运至大坝，人工平料，振动平碾压实，边角地带用蛙式打夯机夯实。

（三）坝上含水量的控制

含水量控制主要针对粘土料进行。对填筑料制作完成之后，需要在规定时间内及时上坝，避免材料暴露时间过长导致其内部水分蒸发，含水量不足的现象，上料完成后应及时碾压。一般情况下，需要使用震动平碾对填筑料进行静压，连续碾压六遍左右，如果天气不好需要中止施工，需使用塑料布对粘土心墙进行覆

【

盖，以免粘土料的水分蒸发过快，或者受到雨水等的冲击影响其施工质量，5】

在后续填筑施工时，可以结合粘土心墙现场的含水量，对其进行洒水或者翻晒处理，确保其含水量满足设计要求。在具体填筑施工中，为了增加粘土料的紧密性，需要在分层上料时，在上一层粘土心墙表面进行适当的洒水处理，并对其进行刨毛操作，确保其成为一个整体。具体操作为：如果已经完成施工的粘土料因为各种因素影响导致其含水量过大，如施工操作不当、静压不及时、雨水浸泡等，可以对含水量较大的粘土部分进行挖出，或者在施工现场进行翻晒等，直到其含水量满足设计要求，才能开展下一层的填筑工作。对每一层粘土料的质量都要通过现场实验室开展严格的取样检测，检测内容包括干密度测试、含水率测试，此外还可以利用试坑灌水法进行测试，如果出现因为碾压力度不足引起干密度过小的问题，需要进行补压，确保其干密度的标准性。

（四）固结灌浆处理

对开挖后的心墙基础需进行固结灌浆处理，在对高程1819.50m以下的心墙部分开展固结灌浆处理时，其灌浆孔深度为8.0m，每排间距均为2.0m；对高程1819.50m以上的坝轴线上、下游各布置3排固结灌浆，其灌浆孔深度为8.0m，每排间距均为2.0m。对心墙基础部分设置C20混凝土灌浆盖板，盖板宽度16m，盖板厚度均为100cm。盖板与基础间设锚杆连接，锚杆沿帷幕灌浆孔两侧布置，锚杆直径为Φ25mm，长4.5m，间排距3m。心墙填筑施工前对灌浆盖板进行打毛、糙化处理，并采用泥浆刷涂表面，使心墙与盖板结合紧密。坝壳基础河床段坝轴线上游地质条件较差，温泉出露点较多，为改善该区域的基础条件，同时减少温泉渗水，在河床段心墙上游30m范围区域内设置固结灌浆，固结灌浆间排距均为

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2.0m，灌浆孔深8.0m。6】主坝上游坝坡采用C20混凝土预制块护坡，厚20cm，

其下铺设厚20cm的碎石砂垫层；下游坝坡采用C25混凝土网格梁+植草护坡，网格呈棱形布置。

三、粘土心墙堆石坝工程施工质量控制方法 （一）完善施工现场组织设计

要结合具体的施工需求，选择合适的石料场和土料场，并对其进行科学开采，满足施工需求的同时，兼顾环境保护。结合本坝址区的枯期与汛期水位情况，选择合适的坝体导流方式，阿岗水库采用一次拦断河床、全年围堰挡水、导流隧洞泄流的导流方式，坝体填筑高程超过围堰堰顶高程时，采用坝体临时挡水、导流隧洞泄流的导流方式，导流洞封堵后采用坝体挡水、输水发电隧洞限制下泄流量泄洪的导流方式。在保障施工质量和进度的同时，要优化环境保护设计，减少工程施工对周边环境以及资源的破坏与污染，加大施工期的水污染防治力度，综合使用废水混凝沉淀和沉渣机械脱水的处理工艺对砂石料加工和灌浆废水进行处置。

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7】

（二）加强施工技术保障

在施工之前，要做好全面的施工准备工作，在设计要求基础上，深入施工现场实地进行现场勘查和测量，优化施工设计，对料源进行合理开采，保障料源的科学加工，并结合实际的施工需求对坝料进行运输，确保坝料填筑的规范性，促进整体施工工序的稳定进行；在对坝面实施填筑施工时，要制定统一的管理与协调机制，促进各个施工环节的有机衔接，确保施工现场的有序推进。要采取合理的分段填筑方法，并在各个土层上设置明显的标志，避免在其他工序施工过程中对其造成漏压、过压现象；在进行具体施工之前，设计人员要对具体的施工人员做好技术交底工作，对每天的施工任务进行明确划分，并对施工全过程进行跟踪监督，对施工重点与难点开展实时指导，强化施工人员的责任意识，保障施工规范性与标准性；要保障坝料填筑结构的标准性，并对施工过程进行全过程跟踪检测，尤其要对粘土心墙区、反滤料、过渡料区等部位设置标准性标杆，以便对其填筑厚度进行合理控制；要对填料区的衔接界面、岸坡相连部分等实施全面的质

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量核查，以便提高施工质量。8】

（三）制定完善的质量保障体系

建设单位要切实发挥自身的职能作用，制定合理的质量管理体系，并结合现场施工需求，设置标准性的质量管理小组，制定质量管理规章制度，安排专业的质量管理人员，对各个岗位人员的职责内容进行明确，强化施工质量检查力度。其中，要保障施工工序高质量开展，加强监督力度，提高质量验收效果，只有每个工序符合设计要求后才能开展下一工序的施工工作；要对施工过程进行动态性跟踪监督，及时发现问题并进行针对性解决处理，对各方因素进行统筹协调；针对施工过程中的突发性技术性问题，要组织工程各个参建方开展联合会议，共同协商，对设计方案进行统一修改和优化；要对施工材料进行全面检验和审核，保障其质量符合设计要求；要加强对关键部位、隐蔽工程的质量验收工作。监理单位要切实发挥自身的质量控制职责，组建施工现场监理小组，安排专业的监理人

【

员常驻工地，对施工质量进行全过程监管，9-10】同时，要制定规范性的监理章

程细则，保障质量检验、评定、验收工作的标准性开展，尤其针对粘土心墙、混凝土浇筑、灌浆等关键施工环节实施旁站监理，对施工材料、中间产品进行抽样检查，对监理日志、月报进行详细记录。施工单位要制定合理的质量保证体系，对施工设备性能进行检测，同时保障管理人员、施工人员持证上岗；要加强人员培训，提高其专业知识技能水平和职业道德素养，保障各项工作的规范性开展；要加强施工资料管理，对各工序、单元、分部工程的质量进行科学评定，并对相关资料进行全面收集、整理、分析，最后归档管理，为今后的质量检验提供数据依据。

结语

综上所述，水库大坝的高质量建设可以稳定的为受益区提供工业用水、城镇和农村生活供水、农业灌溉用水等，还具有防洪、生态、发电等综合效益，是国民经济发展中重要的基础设施支撑。阿岗水库工程的建设，是上游独木水库调水曲靖经济区后水资源优化配置的必然需求，可以解决罗平县经济社会发展水资源短缺问题，保障罗平县粮食安全供给，改善九龙河生态景观用水与环境用水，同时可以推进区域石漠化治理，增加九龙河下游梯级电站的发电效益。阿岗水库主坝采用粘土心墙堆石坝形式，在对粘土心墙堆石坝进行施工时，参建各方对各个环节的施工要点进行深入分析，优化现场施工质量管理，确保各个工序之间的有

效衔接，完善施工质量保障体系，强化施工技术保障，制定严格的质量管理机制，推动了大坝施工质量全面提升。

参考文献 1.

唐启瑞.过黏土心墙运输道路施工技术在工程中的应用[J].陕西水利,2009(01):93-94.

[2]王永旺,董京艳.麦络维黏土心墙堆石坝的施工技术与质量控制[J].水利科技与经济,2010,16(03):350-351.

[3]顾瑞婷.黏土心墙堆石坝快速施工技术分析[J].中国新技术新产品,2018(17):86-87.

[4]王贵杰,黄金林,张峰.黏土心墙堆石坝碾压试验技术研究[J].混凝土,2010(05):138-141.

[5]杨健.如何开展黏土心墙堆石坝QC小组活动[J].云南水力发电,2019,35(S1):130-133.

[6]陈伟.乌干达伊辛巴水电站黏土心墙堆石坝设计关键点[J].人民长江,2020,51(S1):153-155+161.

[7]黄雪林,苗建杰,丁世来,胡传彬. 观音岩水电站大坝施工技术研究[A]. 中国环境出版社.中国碾压混凝土筑坝技术2015[C].:中国水力发电工程学会,2015:5.

[8]熊鹏,刘超群,张延玲,陶良.基于邓肯-张模型的黏土心墙堆石坝有限元数值模拟分析[J].安全与环境工程,2013,20(03):111-114+120.

[9]孟闻远,郑怡.骆察尼大坝黏土碾压参数试验[J].华北水利水电学院学报,2011,32(05):51-53.

[10]郑远建,陈湘斌.泸定水电站黏土心墙堆石坝施工技术与质量控制[J].水力发电,2011,37(05):39-42.