专利名称：一种粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法
技术领域：
本发明涉及一种施工方法，特别是涉及一种坝体填筑的施工方法。
背景技术：
粘土心墙堆石坝是一种当地材料坝，由于它具有因地制宜、就地取材的特点，因而在我国近几年的水利建设高潮中得到了很大的发展。为保证水电站蓄水及防洪度汛的双重节点目标的实现，需要一种在较短工期内实现坝体的大量填筑，同时，还必须要保证坝体具
有闻质量。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种易于掌握、质量便于控制，能够较大范围的推广运用的施工方法。为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法I)将心墙堆石坝分为9个大区，按照顺水流方向从上到下依次为上游压重区、上游堆石区、上游过渡区、上游反滤区、粘土心墙区、下游反滤区、下游过渡区、下游堆石区、下游压重料区；2)坝基上、下游堆石区基础开挖完成经验收后进行坝体填筑施工；坝体填筑前期，首先进行上、下游堆石区基础下的垫层料和水平反滤料及其对应的复合土工膜安装及上、下游堆石区料施工，待河床段粘土心墙区范围基础处理、灌浆廊道混凝土施工完成后，进行灌浆廊道顶部以下部位粘土心墙及高塑性粘土施工；然后进行正常的坝体全断面填筑，整体上升至坝顶填筑高程。进一步地，粘土心墙区的填筑程序为首先填筑基底水平反滤料，再填筑心墙两侧反滤料，然后填筑心墙料，每层心墙料与同层反滤料同时碾压，平起上升；每上升2层反滤料和心墙料后上升一层过渡料；上、下游宽30m的范围内堆石料随心墙区一起填筑上升，心墙区每上升2层同时上升I层堆石料，依次循环填筑上升。进一步地，所述粘土心墙区分为高塑性粘土料区及粘土心墙料区。进一步地，所述高塑性粘土料区及粘土心墙料区坝体填筑一个单元施工程序为I)填筑单元平面测量，2)基础面验收合格后填筑单元边线测量、放线，3)进料、卸料，控制土料含水量，4)平料、层厚控制，5)凸块碾碾压，6 )碾压质量检查、取样，7)验收合格后进入下一单元填筑，验收不合格返回步骤5)。进一步地，所述粘土心墙区的具体施工方法是将粘土料分为普通粘土和高塑性粘土，靠近廊道两侧2. 5m范围为高塑性粘土，靠近盖板3. Om范围为高塑性粘土，其余部分为普通粘土，粘土料在廊道顶高程以下分上下游两个工作面填筑，跨过廊道后形成一个填筑工作面，粘土料与坝体基础面接触部位先填筑坝基反滤料，然后铺设土工防渗膜，在土工防渗膜上部开始填筑粘土料；粘土心墙料填筑施工先进行坝基反滤料填筑，然后铺设土工防渗膜，再测量放线，最后进行粘土料填筑；粘土料填筑前先对料源进行含水率测定，粘土填筑采用进占法施工，先由填筑面的一端开始上料，形成上料平台，平台高程严格按照松铺层厚标准控制，粘土大面铺料完成后，测量放出碾压参考线，碾压参考线平行坝轴线，间距4m，采用20T凸块碾平行坝轴线方向激振碾压，粘土采用进退错距法碾压，普通粘土碾压8遍，错距26cm，高塑性粘土碾压6遍，靠近盖板混凝土 I. Om远部位采用振动碾静碾6遍；高塑性粘土填筑前，应在与高塑性粘土接触的廊道及盖板混凝土表面洒水湿润，并涂刷浓粘土浆，边铺土边夯实，粘土浆涂刷高度与铺土厚度应保持一致并与下部涂层衔接，严禁粘土浆干涸后再铺土和压实；粘土与水质量比为I :2. 5 I :3. 0，粘稠度以挂壁为准，涂层厚度3 5_，心墙从第二层填土开始，与盖板接触的高塑性粘土应先于同层土料进行铺筑。
进一步地，堆石料区、过渡料区及反滤料区坝体填筑一个单元施工程序为a)填筑单元平面测量，b)基础面验收合格后填筑单元边线测量、放线，c)进料、卸料，进料时在坝外加水，d)平料、层厚控制，e)补充洒水，f)碾压，g)碾压质量检查，验收合格后进入下一单元填筑，验收不合格返回步骤f)。进一步地，所述反滤料区使用反滤料进行填筑，上下游反滤料区均由Fl、F2两个区组成，上游F1、F2各3. Om宽，下游F1、F2各4. Om宽，反滤料由天然砂砾石料场加工生产，小于O. 075mm的土料含量不大于5%，反滤料填筑前先按照设计尺寸进行放样，反滤料与相邻的粘土料、过渡料界限分明，撒上滑石粉做好填筑参考线，反滤料的填筑应与心墙填筑面平起上升，反滤层与心墙连接处应采用振动平碾跨缝碾压；反滤层与心墙连接时，采用锯齿状填筑，并先铺筑反滤料后铺筑心墙；反滤层与过渡料连接时，同样采用锯齿状填筑；反滤料填筑时必须保持湿润状态，对料场刚生产出来的Fl反滤料须进行脱水，在碾压前加水润湿，加水量以达到湿润效果即可。进一步地，所述过渡区用过渡料进行填筑，过渡料宽12m，采用爆破料，最大粒径不大于300mm ;小于5mm的颗粒含量宜在15% 25%范围，且D15彡20mm,过渡料压实后的渗透系数应大于5X l(T2cm/s，小于O. 075mm的颗粒含量不大于5% ;过渡料松厚度度63cm，压实后56cm，压实厚度与反滤料相匹配；过渡料填筑采用进占法填筑，铺料完成后先采用挖掘机将与F2接触部位的超径石和集中块石清除干净，并采用细石渣料找平，洒水碾压；对与F2接触部位加强骑缝碾压。进一步地，堆石料区采用堆石料进行填筑，堆石料最大粒径不大于800mm，小于5mm的颗粒含量应控制在10% 25%;不大于O. 075mm的颗粒含量应不大于5%，不均匀系数大于10，渗透系数大于5X 10-2cm/s ;堆石料填筑采用进占法、后退法或混合法填筑；堆石料填筑松厚度度I. Om ;堆石料碾压前进行洒水，堆石料的加水量为10% 25%。
进一步地，坝体填筑上游压重区、上游堆石区、上游过渡区、上游反滤区、粘土心墙区、下游反滤区、下游过渡区、下游堆石区、下游压重料区的衔接部位施工程序为I)心墙料、反滤料、过渡料和30m范围内的堆石料平起上升；2)首先进行第I层反滤料和2层心墙料填筑，3)再进行第2层反滤料和2层心墙料填筑，4)然后进行第I层过渡料及第I层堆石料填筑；5)第2层反滤料和心墙料与第I层过渡料、堆石料一起碾压，6 )依次循环填筑上升。有益的是，本发明所述粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法施工快速，对工期保证有力，填筑质量满足相关要求。本发明适用于前期工程受移民征地、复杂基础处理等影响正常施工进度，而完工节点目标不变的大型粘土心墙堆石坝填筑施工。
图I是坝体各料区施工顺序图。图2是坝体填筑施工总程序图。图3是坝体粘土、高塑性粘土填筑施工程序图。图4是大坝填筑施工程序图。图5是坝体心墙区、反滤区、过渡区、堆石区衔接部位填筑施工程序图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施例进行说明。参见图I至图5。I、确定坝体分区及各种填筑参数将心墙堆石坝分为9个大区，按照顺水流方向从上到下依次为上游压重区、上游堆石区、上游过渡区、上游反滤区、粘土心墙区、下游反滤区、下游过渡区、下游堆石区、下游压重区。其中，上下游反滤料区均分为Fl和F2两个区，其中Fl所用反滤料粒径Dmax ^ 20mm, 2. 7mm < D85 ^ 9. 5mm ;F2 所用反滤料粒径 Dmax ^ 80mm, 17mm < D85 ^ 45mm。粘土心墙区所用填料包括高塑性粘土和普通粘土两种。2、坝体各料区施工顺序为保证坝体整体质量，特别是心墙区的填筑质量，坝体各料区填筑原则是保证粘土料、反滤料、过度料的结构尺寸，填筑时不允许反滤料侵占粘土料、不允许粗颗粒侵占细颗粒。各区填筑顺序如图I所示，图中序号表示填筑的顺序，相邻两个区结合处的坡度为I :
O.75。3、坝体填筑施工总程序(I)坝基上、下游堆石区基础开挖完成经验收后进行坝体填筑施工。坝体填筑前期，首先进行上下游堆石区基础下的垫层料和水平反滤料及其对应的复合土工膜安装及堆石区料施工，待河床段心墙区范围基础处理、灌浆廊道混凝土施工完成后，进行灌浆廊道顶部以下部位粘土心墙及高塑性粘土施工。然后进行正常的坝体全断面填筑，整体上升至坝顶填筑高程。坝体填筑施工总程序图见图2。复合土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前，国内外防渗应用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯/醋酸乙烯共聚物，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。(2)心墙区的填筑程序为首先填筑基底水平反滤料，再填筑心墙两侧反滤料，然后填筑心墙料，每层心墙料与同层反滤料同时碾压，平起上升。每上升2层反滤料和心墙料后上升一层过渡料。上、下游一定范围(宽30m)堆石料随心墙区一起填筑上升，心墙区每上升2层同时上升I层堆石料，依次循环填筑上升。4、坝体填筑单元施工程序(I)高塑性粘土料区及粘土心墙料区坝体填筑一个单元施工程序如图3所示。(2)堆石料区、过渡料区及反滤料区坝体填筑一个单元施工程序如图4所示。(3)坝体填筑心墙料、反滤料、过渡料、堆石料等衔接部位施工程序如图5所示。心墙料、反滤料、过渡料和30m宽的堆石料平起上升。填筑顺序如下首先进行第I层厚度为40cm的反滤料和2层厚度为40cm的心墙料填筑，再进行第2层反滤料和2层心墙料填筑，然后进行第I层过渡料及第I层堆石料填筑。第2层反滤料和心墙料与第I层过渡料、堆石料一起碾压，依次循环填筑上升。5、填筑实施参数堆石坝坝体填筑施工参数，是保证坝体填筑质量和进度的基础。碾压试验是填筑前最为重要的技术参数论证工作，也是确定大坝能否顺利填筑及确保大坝安全的重要环节，一般而言，在招标文件中或填筑技术要求中，提出的指标是建议性，均要求在碾压试验中进行复核和验证。碾压试验根据工程类比法拟定施工参数进行试验，试验得出的参数，是控制大坝能否快速填筑的重要因素，如指标定的过高，在正式填筑中如不易达到，造成增加补压次数过多及采取更重型碾压设备进行施工，效率会降低，如指标定的低，为确保大坝安全，可能将增加许多工程量，也不利于工程快速施工，如碾压试验工作不细致，有可能在填筑过程中不得不暂停施工重新进行碾压试验，直接影响坝体的填筑。根据现场碾压试验成果、监理对碾压试验报告的批复、设计通知单及监理会议纪要相关要求，各料区填筑过程中确定的施工参数见表I。表I各料区填筑过程中施工参数
权利要求
1.一种粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于 1)将心墙堆石坝分为9个大区，按照顺水流方向从上到下依次为上游压重区、上游堆石区、上游过渡区、上游反滤区、粘土心墙区、下游反滤区、下游过渡区、下游堆石区、下游压重料区； 2)坝基上、下游堆石区基础开挖完成经验收后进行坝体填筑施工；坝体填筑前期，首先进行上、下游堆石区基础下的垫层料和水平反滤料及其对应的复合土工膜安装及上、下游堆石区料施工，待河床段粘土心墙区范围基础处理、灌浆廊道混凝土施工完成后，进行灌浆廊道顶部以下部位粘土心墙及高塑性粘土施工；然后进行正常的坝体全断面填筑，整体上升至坝顶填筑高程。
2.根据权利要求I所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，粘土心墙区的填筑程序为首先填筑基底水平反滤料，再填筑心墙两侧反滤料，然后填筑心墙料，每层心墙料与同层反滤料同时碾压，平起上升；每上升2层反滤料和心墙料后上升一层过 渡料；上、下游宽30m的范围内堆石料随心墙区一起填筑上升，心墙区每上升2层同时上升I层堆石料，依次循环填筑上升。
3.根据权利要求2所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，所述粘土心墙区分为高塑性粘土料区及粘土心墙料区。
4.根据权利要求3所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，所述高塑性粘土料区及粘土心墙料区坝体填筑一个单元施工程序为 1)填筑单元平面测量， 2)基础面验收合格后填筑单元边线测量、放线， 3)进料、卸料，控制土料含水量， 4)平料、层厚控制， 5)凸块碾碾压， 6)碾压质量检查、取样， 7)验收合格后进入下一单元填筑，验收不合格返回步骤5)。
5.根据权利要求4所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，所述粘土心墙区的具体施工方法是将粘土料分为普通粘土和高塑性粘土，靠近廊道两侧2. 5m范围为高塑性粘土，靠近盖板3. Om范围为高塑性粘土，其余部分为普通粘土，粘土料在廊道顶高程以下分上下游两个工作面填筑，跨过廊道后形成一个填筑工作面，粘土料与坝体基础面接触部位先填筑坝基反滤料，然后铺设土工防渗膜，在土工防渗膜上部开始填筑粘土料；粘土心墙料填筑施工先进行坝基反滤料填筑，然后铺设土工防渗膜，再测量放线，最后进行粘土料填筑；粘土料填筑前先对料源进行含水率测定，粘土填筑采用进占法施工，先由填筑面的一端开始上料，形成上料平台，平台高程严格按照松铺层厚标准控制，粘土大面铺料完成后，测量放出碾压参考线，碾压参考线平行坝轴线，间距4m，采用20T凸块碾平行坝轴线方向激振碾压，粘土采用进退错距法碾压，普通粘土碾压8遍，错距26cm，高塑性粘土碾压6遍，靠近盖板混凝土 I. Om远部位采用振动碾静碾6遍；高塑性粘土填筑前，应在与高塑性粘土接触的廊道及盖板混凝土表面洒水湿润，并涂刷浓粘土浆，边铺土边夯实，粘土浆涂刷高度与铺土厚度应保持一致并与下部涂层衔接，严禁粘土浆干涸后再铺土和压实；粘土与水质量比为I :2. 5 I :3. 0，粘稠度以挂壁为准，涂层厚度3 5mm，心墙从第二层填土开始，与盖板接触的高塑性粘土应先于同层土料进行铺筑。
6.根据权利要求I所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，堆石料区、过渡料区及反滤料区坝体填筑一个单元施工程序为 a)填筑单元平面测量， b)基础面验收合格后填筑单元边线测量、放线， c)进料、卸料，进料时在坝外加水， d)平料、层厚控制， e)补充洒水， f)碾压， g)碾压质量检查，验收合格后进入下一单元填筑，验收不合格返回步骤f)。
7.根据权利要求I所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，所述反滤料区使用反滤料进行填筑，上下游反滤料区均由Fl、F2两个区组成，上游Fl、F2各3. Om宽，下游FI、F2各4. Om宽，反滤料由天然砂砾石料场加工生产，小于O. 075mm的土料含量不大于5%，反滤料填筑前先按照设计尺寸进行放样，反滤料与相邻的粘土料、过渡料界限分明，撒上滑石粉做好填筑参考线，反滤料的填筑应与心墙填筑面平起上升，反滤层与心墙连接处应采用振动平碾跨缝碾压；反滤层与心墙连接时，采用锯齿状填筑，并先铺筑反滤料后铺筑心墙；反滤层与过渡料连接时，同样采用锯齿状填筑；反滤料填筑时必须保持湿润状态，对料场刚生产出来的Fl反滤料须进行脱水，在碾压前加水润湿，加水量以达到湿润效果即可。
8.根据权利要求I所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，所述过渡区用过渡料进行填筑，过渡料宽12m,采用爆破料,最大粒径不大于300_ ;小于5_的颗粒含量宜在15% 25%范围，且D15彡20mm,过渡料压实后的渗透系数应大于5 X 10_2cm/s，小于O. 075mm的颗粒含量不大于5% ;过渡料松铺厚度63cm，压实后56cm，压实厚度与反滤料相匹配；过渡料填筑采用进占法填筑，铺料完成后先采用挖掘机将与F2接触部位的超径石和集中块石清除干净，并采用细石渣料找平，洒水碾压；对与F2接触部位加强骑缝碾压。
9.根据权利要求I所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，堆石料区采用堆石料进行填筑，堆石料最大粒径不大于800mm，小于5mm的颗粒含量应控制在10% 25% ;不大于O. 075mm的颗粒含量应不大于5%，不均匀系数大于10，渗透系数大于5X 10_2cm/s ;堆石料填筑采用进占法、后退法或混合法填筑；堆石料填筑松铺厚度I. Om ;堆石料碾压前进行洒水，堆石料的加水量为10% 25%。
10.根据权利要求I所述的粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，其特征在于，坝体填筑上游压重区、上游堆石区、上游过渡区、上游反滤区、粘土心墙区、下游反滤区、下游过渡区、下游堆石区、下游压重料区的衔接部位施工程序为 1)心墙料、反滤料、过渡料和30m范围内的堆石料平起上升； 2)首先进行第I层反滤料和2层心墙料填筑， 3)再进行第2层反滤料和2层心墙料填筑， 4)然后进行第I层过渡料及第I层堆石料填筑； 5)第2层反滤料和心墙料与第I层过渡料、堆石料一起碾压，6)依次循环填筑上升。
全文摘要
本发明公开一种粘土心墙堆石坝坝体快速填筑施工方法，具体步骤是将心墙堆石坝分为9个大区；坝基上、下游堆石区基础开挖完成经验收后进行坝体填筑施工；坝体填筑前期，首先进行上、下游堆石区基础下的垫层料和水平反滤料及其对应的复合土工膜安装及上、下游堆石区料施工，待河床段粘土心墙区范围基础处理、灌浆廊道混凝土施工完成后，进行灌浆廊道顶部以下部位粘土心墙及高塑性粘土施工；然后进行正常的坝体全断面填筑，整体上升至坝顶填筑高程。有益的是，本发明施工快速，对工期保证有力，填筑质量满足相关要求。本发明适用于前期工程受移民征地、复杂基础处理等影响正常施工进度，而完工节点目标不变的大型粘土心墙堆石坝填筑施工。
文档编号E02D17/18GK102864782SQ20121040317
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者常以民, 王永平, 杨作才, 郑远建, 汪劲松, 王彦虎, 张云祥, 王位, 成义娟, 田华 申请人:安蓉建设总公司