赵旭东 何超

摘 要：本文依托于毛里求斯巴加泰勒大坝的修建工程，分析了高含水土料工程施工的特性，通过对原状土补充勘探以及土料碾压试验，明确土料参数，并总结了其施工过程中的控制措施，对心墙料以及任意料试验结果分析表明，总体施工质量良好。

关键词：巴加泰勒大坝 心墙料 任意料

毛里求斯巴加泰勒大坝为黏土心墙坝，坝长2555.17m，分左、右岸土坝段和中间堆石坝段。坝顶设计高程为EL.400.00m，大坝最高处可达到48.0m，大坝顶部最宽处可达到7.0m。其中土坝段长2255m，上下游坡比为1：2.5；中间堆石坝段长300m，上下游坡比为1：1.7～1：2.5渐变。坝基采用塑性混凝土防渗墙进行基础处理，将上坝公路设立在左右岸的下游坡面上并直接连接坝顶部分。在大坝的下游坡脚部位设有排水沟。整个工程需填筑的土体方量达到约364万m3，填筑心墙料的土体工程量约57万m3，任意料填筑约177万m3，石料填筑约130万m3。

1.土料工程特性

为了充分利用库区开挖料，土料场位于库区上游，在Terre Rough河左右岸，为大坝提供心墙料和任意料。根据前期料场补充勘探资料显示，料场层次结构清楚，地质条件简单，土层为玄武岩全强风化形成的残积土。料场土料基本分3层，第1层：表层0.5～1.0m厚耕植土（无用层）；第2层：厚度1～4.2m厚的高塑性粘土层，左岸平均厚度1.47m，右岸平均厚度2.18m，为心墙料料源；第3层含沙粘土层，块碎砾石含量较前两层多，一般5%～25%，平均厚度>8m，主要为坝体提供任意料。

2.现场试验

2.1原状土补充勘探试验

通过土料场补充勘察，对土料原状土进行物理性能和力学性能试验表明：心墙料土质较为均匀，以多水高岭石、三水铝矿、珍珠云母为主，<0.005mm粘粒含量均值为23.6%，为高液限黏土，天然含水率在34%～51%，平均值43.3%，塑性指数在12.0～21.0。土料自由膨胀率均值15.1%，无潜在膨胀趋势。通过标准普氏击实试验（604kJ/m3），心墙料干密度的最大均值可到达1.35g/m3，其含水率最优指标可达到37.6%。从其渗透系数（i×10～7cm/ s）来看，施工区域透水性极弱，满足防渗要求。

任意料为含砂高液限黏土，物相同心墙料，天然含水率41%～58%，平均值50.7%，随开采深度含水率呈增加趋势。塑性指数在15.5～22.0，自由膨胀率为12.3%，无潜在膨胀趋势。平均最大干密度1.32 g/cm3，最优含水率38.3%，施工中需进行天然含水率调整，以便利于施工。渗透系數同心墙料。

2.2碾压试验

在填筑施工开始之前，土料碾压试验是必经环节。该实验的目的是为了确保施工中的碾压设备可正常运行，验证是否可以直接用天然高含水量的土料直接填筑坝体。在试验的过程中还需要做好含水率临界值的确定工作，以此来验证和总结土料填筑技术和质量控制要点，保证填筑施工质量。据其含水量、摊铺厚度、碾压遍数的具体情况还需要增加试验的次数，以确保试验的准确性。实际操作中，使用20t自卸车将装好的土料用后退式的办法卸到指定区域。为了提升其施工效率，本工程使用了山推SD220推土机，并配合使用结合人工找平的方式进行土料填筑施工。摊铺好的土料再使用16t单钢轮振动羊角碾进行碾压。碾压前人工清理土料中超径石块。通过碾压试验，最终确定不同含水条件下的土料的压实度控制指数，以指导现场施工。

3.土料填筑控制措施

3.1施工过程控制

土料开采前，对开采区进行坑探取样，并按技术规范要求对土料进行适应性试验（包括颗粒分析、标准击实以及塑性指数等），以保证土料质量满足技术规范要求。同时通过坑探，确定心墙料和任意料现场开采深度。填筑前，对土料场拟开采区域取样进行天然含水率试验。若料源不同，应重新进行天然含水测试。碾压结束之后，需使用环刀法进行土体密度测试，得出压实度，便于施工人员现场质量控制。在实际实施中，当现场含水率和最优含水率之差在-3%～+6%时，必须满足最低压实度95%要求；高含水率情况下，必须满足最低压实度90%要求。

3.2料场开采措施

土料采用大规模平面开采方式进行，沿实际地行形成开采高低面，利于雨季排水。当土料天然含水率和最优含水率之差在-3%～+10%，满足直接上坝要求；当高含水情况发生时，不利于现场填筑，则料场开采采用开挖沟槽、预留土埂方式进行，每间隔12～15m开挖3～5m宽沟槽，深度1.5～2.5m，降低土体周围水势，在沟槽内预留5%～10%坡度，利于排水。在完成沟槽开挖后，进行土埂开挖，以此降低土料含水。

3.3将基坑开挖土料作为上坝料堆存

通过基坑分层开挖，对不同土料进行分类并就近堆存，在试验检测后，满足技术规范心墙料和任意料质量控制要求。土料在料堆堆存一段时间后，天然含水率明显降低，再通过二次倒运，更利于现场施工。

3.4坝面控制和排水

针对工程所在地特殊的降雨特征，降雨频繁且易出现短时间暴雨情况，因而在施工中要尽可能避免填筑土料中渗透雨水，以免其影响干容重，致使压实度不满足要求。在施工过程中，安排专人及时查看天气信息，雨前应立即停止上坝土料运输，利用推土机或装载机，对坝面进行平整，并有意将坝面延上下游方向做成内高外低，用压路机对坝面进行快速封面至少2遍。雨水通过坡度可排向上下游，即使不能全部有效排出，也不会大量浸入填筑工作面形成高含水土体。暴雨过后，自然风干，翻晒坝面土料，重新碾压并检测，试验合格后，方可继续作业。

3.5塑料薄膜的应用

大坝长度达2555m，塑料薄膜覆盖全部土料填筑面不可能实现。在实际施工过程中，受基坑混凝土工程、基础防渗墙施工等作业面交叉作业影响，中间堆石坝段填筑速度远低于左、右岸土坝段填筑速度，对整个坝体填筑进度造成制约。为了有效解决此问题，加快施工进度，减轻降雨等不利天气条件对施工进度和施工质量的影响，在降雨来临前，利用塑料薄膜对中间堆石坝段及左、右岸过渡段搭接处土料进行及时覆盖，能有效防止雨水对坝面土料含水量的干扰，对加快中间堆石坝段施工进度起到了很大作用。

4.结果分析

自2014年至2016年底大坝填筑结束时，现场心墙料共计试验7559组，任意料试验共计10975组。心墙料W-Wop在+6%～+10%高含水范围内，共2520组，占试验总数33.3%；W-Wop平均值为+3.99%，对应心墙料平均压实度95.31%；任意料W-Wop在+6%～+10%高含水范围内，共4659组，占试验总数42.4%。W-Wop平均值为+4.61%，对应任意料平均压实度95.05%，满足技术规范对土料压实度的要求。同时根据以上试验统计数据估算，当心墙料W-Wop在+6%～+10%高含水范围内，现场累计心墙料填筑方量约19万m2；当任意料W-Wop在+6%～+10%高含水范围内，现场累计任意料填筑约75万m2。大坝土料在W-Wop 在+6%～+10%高含水区间内累计填筑94万m2，占土料总填筑方量约40%。

5.结语

经过数年艰苦建设，目前该项目已于2016年年底开始蓄水，2017年6月底正式移交并投入运行。实践证明，该水库已经在正常蓄水位下安全运行2年多，坝体无明显沉降，大坝下游侧减压井无出水现象发生，坝体无渗漏情况出现，工程质量，特别是坝体填筑和基础防渗工程质量优异。

参考文献：

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[2]胡宗容，刘莉萍.天然高含水率火山灰质土料填筑碾压施工[J].水力发电，2018（02）：59-61+83.

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