云洞水库黏土心墙堆石坝黏土心墙填筑施工技术研究.pdf
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1、云南水力发电YUNNAN WATER POWER28第 40卷第 1期0 引言黏土心墙坝水库是我国水利工程调节水资源的主要措施之一。水库是利用水库挡水,进行径流调节,起到蓄洪补枯的作用,使天然雨水能在时间上和空间上较好地满足当地用水需求。在防洪区河道上游的适当位置,兴建能够调节蓄洪水的综合利用水库工程,利用水库的库容量来拦蓄洪水,减少洪水进入下游河道的洪峰流量,达到减免洪水泛滥、避免造成洪水灾害的目的。云洞水库项目主要用于饮水、农田灌溉、生态保护。为了使水库达到储水效果,在水库黏土心墙施工时,必须严格控制黏土心墙施工的质量,各工序严格把关,控制好填筑土料质量,避免铺料被砂料层污染,控制好土料的
2、含水率,确保压实度达到 96%以上,满足渗透系数的 1/1 000 以下,且不大于 10 Lu 要求。并且控制好黏土心墙坝的填筑,可以增加水库的使用寿命,增加水库的安全性。1 工程概况屏边县云洞水库位于云南省红河州屏边县团结村四寨,水库总库容为 1 183104 m3,年供水量为 1 481.6104 m3,灌溉面积为 2.82104亩。黏土心墙堆石坝最大坝高 55.7 m,大坝正常蓄水云洞水库黏土心墙堆石坝黏土心墙填筑施工技术研究苏政宇(中国水利水电第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041)摘要:黏土心墙是以粘性土料作成的土石坝中央防渗体。常用黏土、壤土等材料碾压填筑成,要求其渗透系数
3、值相当于坝壳材料渗透系数的 1/1 000 以下,且不大于 10 Lu。水利工程工作条件复杂,建设工程在施工中难以准确的把握水文、地质、气象等自然条件,使项目工程施工难度增加。阐述了黏土心墙堆石坝心墙填筑施工技术,包括天然含水量高的降水处理、黏土料的碾压试验、黏土心墙的施工工艺和黏土料填筑的重点难点。关键词:黏土;含水率;质量;压实度;施工中图分类号:TV541+.1;TV641.4+1文献标识码:B文章编号:1006-3951(2024)01-0028-08DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2024.01.007Research on Construction Tec
4、hnology of Clay Core Wall Filling for Rockfill Dam in Yundong ReservoirSU Zhengyu(POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 14 CO.,LTD.,Kunming 650041,China)Abstract:Clay core wall is a central anti-seepage body of an earth rock dam made of cohesive soil material.It is commonly filled with materials s
5、uch as clay and loam,and its permeability coefficient value is required to be less than 1/1 000 of the permeability coefficient of the dam shell material,and not more than 10 Lu.The working conditions of water conservancy engineering are complex,and it is difficult to accurately grasp natural condit
6、ions such as hydrology,geology,and meteorology during construction,which increases the difficulty of project construction.This paper elaborates on the construction technology of filling the core wall of a clay core wall rockfill dam,including the treatment of high natural moisture content precipitat
7、ion,compaction tests of clay materials,construction technology of clay core walls,and key and difficult points of clay material filling.Keywords:clay;moisture content;quality;compactness;construction收稿日期:2023-11-08作者简介:苏政宇(1985-),男,云南双柏人,高级工程师,主要从事土木工程建设施工管理工作。*苏政宇 云洞水库黏土心墙堆石坝黏土心墙填筑施工技术研究29位 794.75
8、m,设计洪水位 798.07 m,校核洪水位799.33 m;坝顶高程 800.70 m,坝顶防浪墙顶高程801.60 m;坝顶宽 6 m,坝底宽 176.16 m,坝顶长度 166.75 m。坝顶 C20 混凝土路面,坝顶上游侧设 M7.5 浆砌粗料石防浪墙,下游侧设 M7.5 浆砌粗料石路沿。大坝上游坝坡 1 1.65,下游坝坡1 1.6,并分别在上、下游高程 775.9 m 处设供人行检查的交通道路,前后坝坡设坡面阶梯1道1。黏土心墙料填筑设计量 67 683.43 m3,堆石料填筑设计量 288 853.17 m3,1 号反滤料填筑设计量22 432.65 m3,2 号反滤料填筑设计量
9、 15 319.32 m3,过渡料填筑设计量 27 020.48 m3。2 水文地质2.1 地质构造坝基底部截水槽段基础揭露地层为寒武系中统田蓬组第五段三层第 1 亚层(2t5-3-)青灰色灰岩夹少量板岩,属坚硬岩组,为左岸坝基主要持力层;寒武系中统田蓬组第五段三层第 2亚层(2t5-3-)板岩,主要分布于右岸,属中硬岩组,厚度约 8.9 m,为左岸坝基主要持力层;岩层产状总体走向北东,向北西缓倾。左右岸截水槽基础整体以弱风化为主,部分板岩为强风化及弱风化岩体。岩体质量类型可分为弱风化基本完整地段(A)和强风化基本完整地段(B)。左岸有 6 条顺坡向的溶槽及 1 个溶洞发育;右岸有大小不等的小
10、溶洞,发育不深。右岸下游堆石区基础面上存在部分全风化带,根据探坑显示,该部位第四系残坡积层厚度还有 6 m,其底部发育有溶洞。2.2 地域性气候云洞水库径流区属南亚热带季风气候。气候特点是干湿分明,立体气候很明显。根据气象站历年观测资料显示,当地夏秋季节多雨,冬春季节干旱;平均相对湿度为 86%。多年平均降雨量为 1 580 mm,5 月10 月雨季期降雨量占全年降雨量的 86%,11 月4 月旱季期降雨量占全年降雨量的 14%。常年多吹东南风,多年平均风速为 1.5 m/s,最大风速为 17 m/s,平均最大风速为12.2 m/s。多年平均气温为 16.4,极端最高气温为 31.1,极端最低
11、气温为-1.4。多年平均日照时数为 1 561.7 h,日照百分率为 36%。3 黏土心墙料施工技术分析3.1 黏土料填筑碾压试验3.1.1 碾压试验目的坝体黏土心墙填筑施工前,必须进行现场碾压试验。通过试验,得出最佳合理施工参数,作为坝体黏土心墙料填筑施工依据,也是作为填筑质量控制的有力手段。碾压试验主要目的如下。1)复核心墙料设计碾压参数的合理性。2)选择合理的碾压机械设备类型。3)确定最佳施工机具组合、施工工艺、施工参数、铺料厚度、碾压遍数、碾压速度、心墙料满足质量要求的含水量。4)为制定填筑施工作业指导书提供依据。5)确定施工质量控制措施及质量检测的有效方法。3.1.2 碾压试验填筑土
12、料来源从提供的料场土料物理力学性指标看,号料场土料天然含水率为 22.5%46.3%。天然含水率变化较大,而最优含水率在 22%25.5%范围内,因此此次心墙料碾压试验采用号料场土料为碾压试验土料,土料按含水量从高到低进行试验,直至压实度达到 96.0%。3.1.3 心墙土料碾压试验参数1)铺料厚度:分别选择铺料 30 cm、35 cm。2)铺料方式:后退法铺料。3)碾压场数:根据不同铺料厚度、不同碾压遍数和不同含水量按照逐步收敛法碾压。4)碾压遍数:心墙料选择碾压 2、4、6、8、10 遍。5)碾压设备:振动凸块碾 20 t(YZ20B 型),选择碾压行驶速度为 2.5 km/h。6)平料设
13、备:推土机。7)运输设备:20 t 红岩自卸车。3.1.4 碾压试验场地选择碾压场地因施工区内地形有限,无法选择在大坝混凝土盖板上进行碾压试验,项目部把黏土心墙料碾压场地选择在 2 号黏土料场。首先用碾压料在基础面上铺填 1 层,整平,用振动平碾碾30云南水力发电2024 年第 1 期压到不沉陷为止,试验场地基础进行碾压、测量,试验结果满足设计要求,测量沉降稳定。碾压试验碾压场地平面布置示意图见图 1。3.1.5 碾压试验基本步骤表 1 心墙料碾压试验成果表第一场 9 铺料 30 cm第二场铺料 30 cm第三场铺料 30 cm含水率 31.6%平均干密度/(g/cm3)压实度/%含水率 28
14、.4%平均干密度/(g/cm3)压实度/%含水率 25.4%平均干密度/(g/cm3)压实度/%压 4 遍1.3689.2压 4 遍1.4293.1压 4 遍1.4695.3压 6 遍1.3890.0压 6 遍1.4494.3压 6 遍1.4896.6压 8 遍1.4091.8压 8 遍1.4896.5压 8 遍1.5299.6压 10 遍1.4393.2压 10 遍1.5098.2压 10 遍1.5299.5第四场铺料 35 cm第五场铺料 35 cm第六场铺料 35 cm含水率 31.6%平均干密度/(g/cm3)压实度/%含水率 28.4%平均干密度/(g/cm3)压实度/%含水率 25
15、.4%平均干密度/(g/cm3)压实度/%压 4 遍1.3789.5压 4 遍1.4293.1压 4 遍1.4695.7压 6 遍1.3890.0压 6 遍1.4493.9压 6 遍1.4997.1压 8 遍1.4091.5压 8 遍1.4594.7压 8 遍1.5299.2压 10 遍1.4393.3压 10 遍1.4594.9压 10 遍1.5399.8系曲线成果见图 2。3)碾压后原状土试验成果。土的基本性质液塑限试验成果汇总表见表 2,土的基本性质缩试试验成果汇总表见表 3。?图 1 碾压试验碾压场地平面布置示意图1)碾压试验前,先在平整碾压好的场地有效面积内布置长方形网格。2)自卸汽
16、车运输卸料,后退法铺料,推土机平料,检查铺料厚度,振动凸块碾碾压。3)心墙料铺料厚度按 30 cm 和 35 cm 铺料,每场碾压遍数从 2、4、6、8、10 进行碾压,按 2、4、6、8、10 进行碾压遍数进行取样检测。4)现场测定干容重和含水量。干容重测定用灌砂法或环刀法,含水量测定用烘干箱烘烤法2。5)心墙料碾压后检测压实度、相对密度。取碾压试验土样进行各项指标试验,心墙料测定颗粒分析、液塑限、比重、剪力、压缩、渗透。3.1.6 碾压试验成果1)心墙料六场碾压试验成果见表 1。2)心墙料六场碾压试验干密度与碾压编数关?苏政宇 云洞水库黏土心墙堆石坝黏土心墙填筑施工技术研究31表 2 土的
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