含碎石黏土筑坝技术在母猪田水库中的
应用
摘 要：本文母猪田水库大坝工程为对象，通过填筑现场试验，验证了碾压参数对土石坝填筑质量的影响规律：碾压遍数越高，大坝填筑料密实效果越好，动碾的碾压效果明显由于静碾；碾压到一定程度时，填筑料密实效果趋于稳定，且铺筑厚度越高所需碾压遍数越多。确定了母猪田水库大坝填筑碾压技术要求为：铺料厚度为40~45cm，2遍静碾+8遍动碾组合碾压。通过运用碎石黏土筑坝技术，在母猪田水库大坝填筑施工质量控制中取得了良好效果。
关键词：土石坝 筑坝技术 母猪田水库 中图分类号：TV1.2 文献标识码：A
作者简介：陈 健（1981-），男，中级工程师，多年从事项目管理工作，曾担任毕节大方岔河水库工程、六枝特区河头上水库工程、六枝特区母猪田水库工程项目负责人。Email：*****************.
0 引言
土石坝是水利工程应用最广泛的坝型，具有就地取材、造价经济、施工简单等优点。由于土石坝坝体柔性较好，因而适应地基变形的能力较强，适用于土石材料丰富、坝址基础地质条件较差、功能要求不高的大坝建设。本文结合对母猪田水库大坝填筑施工技术要求和现场试验的分析，介绍了含碎石黏土筑坝技术在母猪田水库大坝施工中的应用，为其他类似的水利工程大坝建设提供参考。
1 工程概况
母猪田水库工程位于贵州省六枝特区牂牁江风景区毛口河中游，属珠江流域北盘江水系。工程任务为集镇供水、农村人畜饮水和农业灌溉。工程坝址地质条
件较差，左、由岸为深覆层滑坡堆积体，由砂质黏土夹碎石组成，最大深度超过40m，连续分部面积达0.8km2，体积达2000万m³；坝基为风化沉积炭质泥岩，强度较低，且遇水极易软化。综合考虑，坝型采用沥青混凝土心墙土坝，大坝填筑料就地取材，选用左岸深覆层滑坡堆积体为筑坝材料，既解决了大坝建设取料场问题，又实现了库区左岸滑坡体治理。
2 含碎石粘土土石坝筑坝技术 2.1 大坝填筑设计技术要求
母猪田水库大坝填筑料质量要求见表2.1，填筑施工技术要求见表2.2。 表2.1坝体填筑料质量要求
项目 设计要求
干密度（g/cm3） ≥1.71
孔隙率 ＜20%
含水率 20-28%
细颗粒含量（D＜5mm） 45～55%
粘粒含量（D＜0.075mm） ＜45%
渗透系数（cm/s） ＜10-4
允许最大粒径（mm） 350
超径颗粒含量 <1%
粘聚力c（kPa） 30
内摩擦角（°） 15
表2.2 坝体填筑料碾压参数表
项目 技术要求
上料方式 进占法
铺料厚度(mm) ≤440
压实厚度(mm) ≤400
加水量 无
推荐碾压设备 25t自行式振动碾
碾压遍数 静2+动6
2.2 大坝填筑现场碾压试验 （1）料源
料源取自库区左岸的滑坡堆积体，根据地质勘察，左岸取料场堆积体土石料可划分3层，自上而下分别为黄褐色土夹石、黑土夹石、黄褐色土夹石。3层料源性质差别较大，将3层土料按1:1:1混合后分6组进行筛分，测得混合土料的级配曲线如图2.1所示。
图2.1 3层土料按1:1:1比例混合后级配曲线 （2）试验过程
依据相关规范[1-3]对料源三层土样按1:1:1混合后的填筑料开展现场填碾压试验。根据碾压参数及土料铺筑厚度的不同，设置了A1、A2、B1、B2、C1、C2工6组工况，试验工况见表2.3。
表2.3试验碾压参数设计
分区 铺料厚度（cm） 碾压方式
A1 40 静碾12遍
A2 40 静碾2遍+动碾10遍
B1 50 静碾12遍
B2 50 静碾2遍+动碾10遍
C1 60 静碾12遍
C2 60 静碾2遍+动碾10遍
碾压设备均采用20T履带式振动压路机，行进速度为2.0km/h。铺料平整后，用沉降方格网观测填料沉降，然后进行碾压，每碾压2遍对填料的干密度、沉降值、孔隙率进行检测。
2.3 试验结果分析 （1）干密度
图2.2为不同试验工况下，填筑料的干密度随碾压遍数的变化曲线。
图2.2不同试验工况下填筑料的干密度变化曲线
从图2.2中可以看出：随着碾压遍数的增加填筑料的干密度逐渐增大，增幅逐渐减小，当碾压遍数达到一定程度时，填筑料干密度变化不明显；同等铺筑厚度下，随着碾压的增加采取动碾时填筑料的干密度增大较为明显，且同等碾压遍数下动碾的填筑料干密度更大。另外，采取动碾时填筑料干密度更快趋于稳定，且不同铺筑厚度的填筑料的干密度趋于稳定需要的碾压遍数不同。铺料厚度为40cm，组合碾压8遍、10遍后填筑料干密度分别为1.72g/cm3、1.73g/cm3，铺料厚度为45cm、组合碾压12遍后填筑料干密度为1.72g/cm3，均满足设计技术要求。铺料厚度为60cm时，即使采用组合碾压12遍后干密度约为1.67g/cm3，不满足设计技术要求。
由此可见，宜采用组合振动碾压进行大坝填筑施工，且铺料厚度不宜超过50cm。铺料厚度为40cm时碾压遍数不低于8遍，铺料厚度为50cm时，碾压遍数不低于10遍。
（2）沉降
通过测量的填筑料受碾压后的沉降值，得到不同试验工况下填筑料的累计沉降值变化曲线如图2.3所示。根据测量的累计沉降值，计算得到每碾压2遍得到的相对沉降值随碾压遍数的变化曲线如图2.4所示。
图2.3不同试验工况下填筑料累计沉降变化曲线
图2.4不同试验工况下填筑料相对累计变化曲线
从图2.4中可以看出：随着碾压遍数的增加，填筑料相对沉降逐渐减少；同等碾压参数下，不同铺料厚度的填筑料的相对沉降值具有明显差异：A1的相对沉降值最小，且同等碾压遍数时沉降值小于A2，结合图2.3可知，这是由于铺筑厚度为40cm时，静碾的填筑料相对于动碾难以进一步压缩，而动碾条件下填筑料仍在沉降变形，因而相对沉降值较大；C1的相对沉降值最大，同等碾压遍数时C1的相对沉降值大于C2，结合图2.3可知，这是由于铺料厚度为60cm时，填筑料经静碾12遍后仍然处于初期变形阶段，动碾12遍后的填筑料处于变形稳定阶段，前者沉降速率远大于后者，因此相对沉降值最大。
（3）孔隙率
不同试验工况下，每碾压2遍后填筑料的孔隙率变化曲线如图2.5所示。
图2.5不同试验工况下填筑料孔隙率变化曲线
从图2.5中可以看出：随着碾压遍数的增加，填筑料的孔隙率逐渐减小；同等碾压条件下，不同铺筑厚度的填筑料孔隙率差别较大，铺筑厚度为40cm时孔隙率最小，铺筑厚度为60cm时的孔隙率最大；另外，随着碾压遍数的增加，填筑料的孔隙率减小逐渐放缓，铺筑厚度为40cm时碾压8遍后其孔隙率率先趋于稳定。
分别对比A1/A2、B1/B1、C1/C2可知，同等铺筑厚度和碾压遍数下，采取动碾时填筑料得到孔隙率明显低于静碾，动碾对填筑料的压实效果明显优于静碾。
2.3 母猪田水库工程碎石黏土筑坝技术
通过开展碎石黏土填筑料现场碾压填筑试验，确定母猪田水库工程大坝填筑碾压技术要求为：上坝料取左岸料源3层土料按1:1:1均匀混合，填筑料碎石允许最大粒径为350mm；碾压前铺筑厚度为44cm，碾压方式采取“静碾2遍+动碾8遍”组合10遍碾压，碾压设备与行进速度与现场试验一致。
（1）填筑料取料
母猪田水库工程运用“立挖”技术进行取料开挖，既完成了取料工作，又保证各层土料均匀混合。开挖过程中及时清除超径块石，并对土料含水率进行检测，满足要求后进行上坝。
（2）大坝填筑施工
大坝填筑施工按照现场碾压填筑确定的上述技术要求，通过运用此项筑坝技术，母猪田水库工程大坝填筑施工质量控制取得良好效果，填筑后大坝坝体各项质量指标均满足设计要求。
（3）大坝填筑质量检测
大坝填筑施工过程中，依据相关规范对碾压完毕后的坝体填筑面进行质量检测，检测内容包括干密度、剪切强度、摩擦角等质量指标。
表2.4 大坝填筑质量检测情况
项目 设计要求 现场检测值
干密度（g/cm3） ≥1.71 1.82
孔隙率 ＜20% 17%
含水率 20-28% 23.1%
渗透系数（cm/s） ＜10-4 ＜10-4
粘聚力c（kPa） 30 32
内摩擦角（°） 15 16
3 总结
（1）本文结合母猪田水库大坝工程施工内容，从填筑料选料、填筑碾压现场试验、填筑施工技术要求、大坝质量检测等方面介绍了含碎石黏土大坝筑坝技术。
（2）通过填筑碾压现场试验，验证了碾压参数对大坝填筑质量的影响规律：碾压遍数越高，大坝填筑料密实效果越好，动碾的碾压效果明显由于静碾；碾压到一定程度时，填筑料密实效果趋于稳定，且铺筑厚度越高所需碾压遍数越多。
（3）通过运用含碎石黏土筑坝技术，解决了母猪田水库工程筑坝料性质复杂、均匀性较差等难题，有效指导了大坝填筑施工，并在大坝施工质量控制中取得了良好效果。
参考文献
[1]DL/T 5129-2013,碾压式土石坝施工规范.北京:中国电力出版社,2013. [2]SL237—1999,土工试验规程.北京：中国水利水电出版社,1999. [3]NB/T35016-2013,土石筑坝材料碾压试验规程.北京:中国电力出版社,2013.
