大坝填筑粘土制备方法

【摘要】主要描述大坝填筑粘土制备方法，重点介绍通过筑畦灌水对低含水率粘土进行含水调整并达到规范要求的方法。

【关键词】粘土制备；筑畦灌水；含水率调整

1.粘土料场概述

（1）苏丹某大坝填筑用粘土料场，位于填筑坝址上游约2.2Km，在粘土制备开始前，首先对该料场进行了详细勘探及粘土含量初步估算。勘探分别通过钻孔取芯和开挖探坑的方式进行，然后进行后续的室内试验，以分析土样特性。

（2）根据勘探结果，获知该料场的粘土料主要为黑棉土，而室内试验结果显示，除部分粘土夹砂层的液塑限不合格外，其余各粘土层的技术指标均满足合同要求，可作为大坝填筑料使用，并初步判定此料场的可用料储量满足工程使用要求。

2.料场规划及施工强度

2.1料场规划。

根据施工安排，现场填筑施工时粘土料不设暂存料场，料物制备开采后直接上坝。计划开采区域划分为42个100m×100m的方格以便筑畦灌水；剥离料可用来堆筑畦埂，多余的弃料运至弃渣场进行堆存以便后期复耕使用。

2.2填筑及开采强度。

（1）根据现场施工条件，并结合工程一期导流围堰施工经验，填筑量与开采量的换算系数取1.4，即开采量=填筑量×1.4。根据总进度计划安排，粘土料填筑高峰月强度为15万方/月，即相应的开采高峰强度约为21.5万方/月。

（2）如图1所示，要达到21.5万方/月的开采高峰强度，则粘土制备强度亦需满足该强度值，为此考虑规划42个100m×100m的畦块制备粘土，每个畦块每次制备将提供8000～10000方的合格粘土供开采，保证施工强度。

3.粘土料制备及开采

3.1施工准备。

粘土料制备的施工准备工作主要包括施工道路、弃渣场布置、供水、供电、排水、现场办公及通讯等。这类工作可根据工程现场实际情况进行实际布置，在此不作赘述。

3.2粘土料筑畦制备方法。

（1）根据粘土料制备程序，施工准备就绪后，便可进行覆盖层剥离，剥离主要是进行清表，以清除杂草、树木等植被，进行无用料检测后，再剥离无用料，剥离采用推土机进行，反铲和自卸汽车配合。无用料的剥离需通过挖坑取样实验确定，结果确定后应由地质工程师与现场管理员密切配合控制无用料的剔除。剥离料可用作料场边界和分区边界的土梗堆筑或修筑临时道路。应根据开采计划进行一定范围的剥离，避免大面积或一次性全部将料场剥离，以防剥离后长期未开采而需要重新剥离。这样不仅避免了重复作业，也节省了土料。

（2）剥离完成后需检测土料的天然含水，以确定是否可以直接开采。若天然含水满足施工要求（满足-1%≤NMC-OMC≤+3%），则直接开采上坝；或天然含水偏高（NMC>OMC+3%），则需翻晒处理，直到含水满足要求方可开采；若天然含水偏低（NMC（3）整个粘土料场按规划形成如图3所示的畦块，畦块底部应基本保持水平，畦块灌水单元设为100m×100m，分别命名为block1，block2……blockn，并做标识牌，标识牌需要反映该灌水单元的灌水开始、结束时间、浸泡时间、检测时间及检测合格与否等参数，以便于整个畦块的管理。

（4）畦块形成后引水至料场，向拟开采畦块灌水。

（5）为使灌水更加充分，在筑畦灌水前采用装耙的推土机翻松土料。土料翻松后，开始筑畦施工，畦块土堤高度为30～40cm，以满足灌水深度要求。根据不同土层，灌水约为20cm-30cm深，灌水时间拟定为5～7天，灌水后如图4所示；灌水时间达到要求后，将畦块内积水放干（为提高水的利用率，积水可排放至下一个田畦内），晾晒，然后每0.3m厚取样检测含水量。若含水量满足规范要求，则土料可直接使用；若含水量偏小，则需洒水以补充水分，反之则需翻晒以降低含水。不同土层的特性也不同，如何通过实验结果控制灌水水深、灌水时间、晾晒时间、开采深度等参数是粘土料场制备的关键。根据多次取样检测结果显示：对于高液限的土层，在枯水季节，灌水20cm～25cm深一周并将水排干后的晾晒时间一般约为10天，有效渗透深度为1.0m～1.2m，开采深度0.8～1m。

（6）但不同畦块土层的特性也稍有不同，在开采过程中，以上参数可根据实际情况进行适当调整。如果检验合格的土料不能在短期内使用，则应定期洒水养护，确保其表面湿润，但最终的含水量控制以Proctor实验结果为准。

3.3粘土料开采。

（1）为保证层层制备的连续性及均衡性，制备后的粘土采用立采方式进行取料，如图5所示，料场开采时主要采用反铲采料装车，同时配以推土机进行开挖底部大面的平整及部分集料。

（2）含水量符合要求的土层挖完后，通知实验室对下一个土层进行检测，根据试验结果判定其是否适合开采。若试验结果显示此土层满足可用料的规范要求，则继续重复上述操作：灌水→晾晒→检测含水→开采；若试验结果显示此土层不适合开采，则转向下一田畦开采。如此循环，直至将料场的可用料层全部挖完。

（3）为保证填筑工作的顺利进行，田畦的灌水强度须不低于开采强度，且必须提前9～14天开始灌水。

4.施工资源配置

根据施工总进度计划，粘土最大月开采量约为21.5万方。为保证施工高峰期坝体填筑的连续进行，并考虑到料场至填筑部分的运输距离，料场制备开采高峰期需配置如下设备和人员。

5.质量保证和控制

（1）该项料场开采料主要为各向同性的黑棉土，材料性能比较稳定。质量控制涵盖在粘土料被运输到填筑现场前，开挖前及开挖过程中，质量控制的重点为液塑限和含水检测。

（2）为保证坝体填筑的顺利进行，料物开采及制备过程中，试验室需加强开采区域的料物性能检测，不合格土层不得开采，或根据现场需要挖出后弃除，以便进行下一层可用料的开采。

（3）试验室需安排专人负责土料的常规检测，检测项目包括含水、颗粒级配分析、分散性、有机质、渗透等，确保只有合格的材料才能用于施工。

（4）料场开采前应建立质量控制系统，包括质量控制小组、质量控制验收系统。质量控制验收系统主要表现在对土料的保护、实验、记录、审核等过程。

（5）质量控制管理小组由技术部、土石方工区、施工部、试验室和测量队组成，并由专业工程师向作业队技术负责人和作业人员对各工序、特别是关键工序的施工方法、质量措施进行交底，明确质量控制要点，并在施工中严格控制。