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摘要：建国以来,我县因地制宜，就地取材,先后修建了50余座中小型土石坝蓄水工程，结合自己多年从事工程设计及建设管理的经验,提出了提高土石坝粘土防渗心(斜)墙施工质量控制,达到工程运行安全。
关键词：土石坝；粘土防渗心(斜)墙；施工质量控制
Abstract: since the founding, my county adjust measures to local conditions, use local materials, has built more than 50 a small and medium-sized earth dam water storage project, according to many years engaged in project design and construction management experience, put forward in order to improve the earth dam clay seepage control heart (oblique) wall construction quality control to achieve engineering safety of operation.
Keywords: earth dam; Clay seepage control heart (diagonal) wall; Construction quality control
中圖分类号：TV641.1文献标识码：A文章编号：
1 概述
建国以来,我县因地制宜，就地取材,修建了中小型蓄水工程51座，其中:中型水库2座，小(一)型水库12座，小(二)型水库37座。大多数工程修建于50-70年代，由于受当时技术、经济等条件的限制，工程多年运行以来，大多数属病险水库，其主要是清基不彻底、坝体施工质量差等，特别是粘土防渗心(斜)施工工艺控制不严，加之施工设备落后，采用人工压实或简易设备压实，粘土防渗心(斜)墙密实度不够，形成了坝体渗漏及渗透破坏，不同程度危及大坝运行安全，其主要原因是施工控制不严,压实度不够，防渗效果较差。因此，在粘土防渗心(斜)施工中，粘土料场的选择、勘探和施工工艺，是土石坝防渗心(斜)墙施工质量控制的重要环节。
2 粘土料场的选择及勘探
2.1粘土料场选择
粘土料场的选择是土石坝设计、施工的基础工作。在设计阶段，对粘土料场的选择要结合料场分布实际情况，在有条件的前提下进行多个粘土料场方案比较。在不危及大坝及建筑物的安全的条件下，粘土筑坝材料距离坝轴线愈近愈好,降低工程造价。调查分析可用粘土数量,由于在开采、运输及压实等过程中不可避免地要有一部分损耗，粘土材料调查的储量为需要量的2倍以上。粘土筑坝材料工作要综合考虑料场开采对主体工程的影响、料场的地质与水文地质条件、与设计阶段相适应的储量及其质量指标、有效层的分布情况、覆盖层（即无效层）的厚度及性质、运输与开采等施工条件。
2.2粘土料场勘探
在可行性研究阶段和初步设计阶段，需要为选定坝址与坝型方案提供依据，粘土筑坝材料的勘察工作必须达到足够的精度，以确定筑坝材料的数量、质量、料场分布、开采和运输条件。一是实测1/5000—1/1000粘土料场地形图,并进行地质平面测绘和勘探网（点）布置。二是钻探或开挖试坑时，勘探点间距不应大于50—100米，并视地形、地质情况的复杂性而适当加密。每孔均应取代表性试样做颗粒与天然含水量试验,确定粘土的分类, 钻孔或试坑取代表性试样做全套物理力学指标试验。对于1、2级坝，全套试验组数不得少于25组，3级坝及以下不得少于10组。三是根据勘探和试验室的结果确定岩层（土层）性质、分类和产状、覆盖层厚度，储量、物理力学指标、料场范围等，并作出每一条勘探线的地质剖面图。四是查清料场的水文地质条件，必要时测定地下水位，研究料场的开采条件，计算材料的储量，调查（或勘探）误差不应超过实际储量的15%—20%，勘探的储量不得少于工程需要量的2倍。五是采用探槽作为勘探手段时，其探槽应深入到料场一定的深度，查明粘土储量，取样要具有代表性。
2.3粘土试验及统计分析
粘土力学指标是粘土防渗心(斜)墙设计工作的重要依据，粘土质量要求防渗系数不大于1×10-5cm/s，要具有一定的抗剪强度，有较好的渗流稳定性，有良好的施工性、低压缩性，不存在影响坝体稳定的膨胀性或收缩性，有适应坝体变形的塑性，无过量的可溶（5%）和有机物（2%）含量等。试验的物理力学参数是设计依据的主要技术参数，在勘探的基础上,对粘土料场要取样进行必要的试验,试验项目主要包括:有机质、颗粒分析、比重、标准击实试验、天然含水率及干容重、稠度、剪力试验、渗透系数、压缩试验、膨胀收缩等。
粘土试验的物理力学指标多次试验的成果，常有一定的不均匀性，这种不均匀性，有的是由于材料的生成条件和受外力作用下的不同而具有的自然不均匀状态，有的是由于取样的偶然性，有的是试验操作的误差。必须把试验成果加以分析研究，并结合勘探取样与地质条件综合选用。当发现成果中有个别成果与大部分成果偏离很大时，应查明原因，如果是由于试验操作和取样上的问题所致，应把个别成果舍弃。
3粘土防渗粘土心(斜)墙施工质量控制
3.1施工期选择
水利工程施工具有一定的特殊性,特别是粘土防渗粘土心(斜)墙受施工受气候条件的影响较大,不可能常年施工，要充分选择施工有利时机，达到控制粘土含水率，提高防渗心(斜)墙质量。因各地气候情况不同，大多数粘土施工期选择在冬春季节施工。经多年土石坝施工实践表明，粘土施工期一般在选择当年11月至次年5月，同时受冬季冰冻雪霜等自然灾害的影响，有效施工期较短，大约只有120—140天。
3.2粘土碾压试验
根据设计提供的粘土压实的技术参数及技术指标,在工程施工前,建设管理单位要委托具有检测资质的单位进行现场粘土碾压试验,提供施工控制参数。要求试验场地不小于10×20m,选用碾压设备（震动凸块碾），至少选三种铺土厚度、选三种碾压遍数分组试验检测，并取样进行检测和室内试验，提供有机质、颗粒分析、比重、天然含水率、最优含水率、最大（最小）干容重、渗透系数等物理力学指标，并进行统计及综合分析，提供最优的粘土碾压试验方案的物理力学指标（即：铺土厚度、碾压遍数、碾压设备、行驶速度和天然含水率、最优含水率、最大（最小）干容重、渗透系数等控制指标），确定施工方法和施工技术参数，并作为粘土防渗墙的施工控制指标。
3.3粘土含水率控制
通过多年多个工程粘土施工压实质量表明，在土料物理力学指标满足设计的前提下，影响工程质量的主要指标是粘土含水率的控制。当土料含水率太小时，由于土粒水膜太少，不够润滑，不易碾压密实，虽然其抗压强度比含水率大的压实土料大，但当其浸水时变形模量大大降低，因此，在干燥状态下压实的土料，一经浸水，立即发生较大的沉陷（湿陷）变形，其抗剪强度亦因浸水含水量增加而大大降低。含水量高的粘土料由于抗剪强度低及在施工期间会产生相当大的孔隙压力，不利于碾压，容易因过度碾压而产生光滑的土层接触面，即产生所谓橡皮土，土体呈弹簧状态，发生剪力破坏，会使土体抗剪强度降低，渗透系数大大增加。只有在适当的含水量下压实的土料力学性质才是稳定的，所以在粘土施工时含水率控制是关系到质量问题和工程安全问题，因各地土料情况不同，要通过试验来确定土料的最优含水率。
在施工过程中，当土料含水率太小时，提高土料含水率的方法有在料场加水、料堆加水、在开挖、装料、运输过程中加水，达到合适含水率要求；当含水量较高的土料，降低土料含水率的方法有挖装卸运中自然蒸发、翻晒、掺料、烘烤。采用掺料、烘烤方法，施工复杂，施工进度慢，增加工程造价。当前，降低土料含水率最有效的方法是翻晒，要选择适宜的气候条件（气温在20℃以上），翻晒厚度10—20cm，每天翻晒3—5小时，每小时内翻1次，可将土料中含水量降低。在有条件的情况下可以提前对粘土料场进行必要的保护措施，开挖通风沟及排水沟，尽可能控制天然含水量较优。
3.4粘土施工现场质量控制
施工现场管理是工程质量控制的关键，在粘土压实施工过程中的每一道工序和每一道环节要严格控制，确保施工质量。一是上坝料质量控制。粘土料场要分期分层清理覆盖层，运输到坝上的粘土料必须是合格土料，不得含有树根、草根和泥团及其他雜物，必须全部清除后方可用于上坝，并现场检测天然含水率是否达到最优含水率控制范围内；二是施工方法控制。上坝合格的粘土料每层的铺土厚度按碾压厚度的误差不得超过3cm, 碾压遍数、碾压设备及行驶速度必须按试验碾压要求一致，碾压方向必须平行于坝轴线，碾压搭接长度不少于30cm，对碾压设备碾压不到的边角及局部必须采用辅助小型设备或人工夯实的方法压实;三是碾压质量检测。施工单位要求每层取样进行现场试验，取样不少于3组，试验指标主要是天然容重、含水率、干容重、渗透系数。现场监理人员抽查, 抽查数量不少于取样数量的30%，取样和抽查的各项技术参数(含水率、干容重、渗透系数),经现场检测及统计分析，必须达到设计指标控制范围内,若每一项施工检测指标达不到设计要求时,必须全部清除已碾压的粘土层并作废料处理。
施工碾压分层处理。在碾压合格的前一层，在进行后一层铺土前要根据情况适量洒水，使前一层和后一层充分结合，避免出现分层渗漏现象；阶段施工结合部处理。对粘土施工工作量较大的工程，实行分阶段施工，在前一个阶段施工完成的碾压面要进行保护，进行后一个阶段施工前，必须清除前一个阶段施工完成的碾压层面，一般要求清除的深度不少于30cm，并对表面碾压，再进行后一层施工。
4结束语
土石坝粘土防渗心(斜)墙施工质量最终要通过水库蓄水检验，必要时还要对施工完成的粘土防渗心(斜)墙进行钻探取样试验和检验，进一步确定工程质量及效果。因此,在粘土防渗心(斜)墙在设计阶段对粘土料场的选择、勘探、试验分析要认真研究，施工阶段通过现场碾压试验提出科学、合理、可行的施工控制技术指标，并加强施工质量管理及全过程控制，达到提高工程质量，确保工程运行安全，发挥工程效益。
关键词：土石坝；粘土防渗心(斜)墙；施工质量控制
Abstract: since the founding, my county adjust measures to local conditions, use local materials, has built more than 50 a small and medium-sized earth dam water storage project, according to many years engaged in project design and construction management experience, put forward in order to improve the earth dam clay seepage control heart (oblique) wall construction quality control to achieve engineering safety of operation.
Keywords: earth dam; Clay seepage control heart (diagonal) wall; Construction quality control
中圖分类号：TV641.1文献标识码：A文章编号：
1 概述
建国以来,我县因地制宜，就地取材,修建了中小型蓄水工程51座，其中:中型水库2座，小(一)型水库12座，小(二)型水库37座。大多数工程修建于50-70年代，由于受当时技术、经济等条件的限制，工程多年运行以来，大多数属病险水库，其主要是清基不彻底、坝体施工质量差等，特别是粘土防渗心(斜)施工工艺控制不严，加之施工设备落后，采用人工压实或简易设备压实，粘土防渗心(斜)墙密实度不够，形成了坝体渗漏及渗透破坏，不同程度危及大坝运行安全，其主要原因是施工控制不严,压实度不够，防渗效果较差。因此，在粘土防渗心(斜)施工中，粘土料场的选择、勘探和施工工艺，是土石坝防渗心(斜)墙施工质量控制的重要环节。
2 粘土料场的选择及勘探
2.1粘土料场选择
粘土料场的选择是土石坝设计、施工的基础工作。在设计阶段，对粘土料场的选择要结合料场分布实际情况，在有条件的前提下进行多个粘土料场方案比较。在不危及大坝及建筑物的安全的条件下，粘土筑坝材料距离坝轴线愈近愈好,降低工程造价。调查分析可用粘土数量,由于在开采、运输及压实等过程中不可避免地要有一部分损耗，粘土材料调查的储量为需要量的2倍以上。粘土筑坝材料工作要综合考虑料场开采对主体工程的影响、料场的地质与水文地质条件、与设计阶段相适应的储量及其质量指标、有效层的分布情况、覆盖层（即无效层）的厚度及性质、运输与开采等施工条件。
2.2粘土料场勘探
在可行性研究阶段和初步设计阶段，需要为选定坝址与坝型方案提供依据，粘土筑坝材料的勘察工作必须达到足够的精度，以确定筑坝材料的数量、质量、料场分布、开采和运输条件。一是实测1/5000—1/1000粘土料场地形图,并进行地质平面测绘和勘探网（点）布置。二是钻探或开挖试坑时，勘探点间距不应大于50—100米，并视地形、地质情况的复杂性而适当加密。每孔均应取代表性试样做颗粒与天然含水量试验,确定粘土的分类, 钻孔或试坑取代表性试样做全套物理力学指标试验。对于1、2级坝，全套试验组数不得少于25组，3级坝及以下不得少于10组。三是根据勘探和试验室的结果确定岩层（土层）性质、分类和产状、覆盖层厚度，储量、物理力学指标、料场范围等，并作出每一条勘探线的地质剖面图。四是查清料场的水文地质条件，必要时测定地下水位，研究料场的开采条件，计算材料的储量，调查（或勘探）误差不应超过实际储量的15%—20%，勘探的储量不得少于工程需要量的2倍。五是采用探槽作为勘探手段时，其探槽应深入到料场一定的深度，查明粘土储量，取样要具有代表性。
2.3粘土试验及统计分析
粘土力学指标是粘土防渗心(斜)墙设计工作的重要依据，粘土质量要求防渗系数不大于1×10-5cm/s，要具有一定的抗剪强度，有较好的渗流稳定性，有良好的施工性、低压缩性，不存在影响坝体稳定的膨胀性或收缩性，有适应坝体变形的塑性，无过量的可溶（5%）和有机物（2%）含量等。试验的物理力学参数是设计依据的主要技术参数，在勘探的基础上,对粘土料场要取样进行必要的试验,试验项目主要包括:有机质、颗粒分析、比重、标准击实试验、天然含水率及干容重、稠度、剪力试验、渗透系数、压缩试验、膨胀收缩等。
粘土试验的物理力学指标多次试验的成果，常有一定的不均匀性，这种不均匀性，有的是由于材料的生成条件和受外力作用下的不同而具有的自然不均匀状态，有的是由于取样的偶然性，有的是试验操作的误差。必须把试验成果加以分析研究，并结合勘探取样与地质条件综合选用。当发现成果中有个别成果与大部分成果偏离很大时，应查明原因，如果是由于试验操作和取样上的问题所致，应把个别成果舍弃。
3粘土防渗粘土心(斜)墙施工质量控制
3.1施工期选择
水利工程施工具有一定的特殊性,特别是粘土防渗粘土心(斜)墙受施工受气候条件的影响较大,不可能常年施工，要充分选择施工有利时机，达到控制粘土含水率，提高防渗心(斜)墙质量。因各地气候情况不同，大多数粘土施工期选择在冬春季节施工。经多年土石坝施工实践表明，粘土施工期一般在选择当年11月至次年5月，同时受冬季冰冻雪霜等自然灾害的影响，有效施工期较短，大约只有120—140天。
3.2粘土碾压试验
根据设计提供的粘土压实的技术参数及技术指标,在工程施工前,建设管理单位要委托具有检测资质的单位进行现场粘土碾压试验,提供施工控制参数。要求试验场地不小于10×20m,选用碾压设备（震动凸块碾），至少选三种铺土厚度、选三种碾压遍数分组试验检测，并取样进行检测和室内试验，提供有机质、颗粒分析、比重、天然含水率、最优含水率、最大（最小）干容重、渗透系数等物理力学指标，并进行统计及综合分析，提供最优的粘土碾压试验方案的物理力学指标（即：铺土厚度、碾压遍数、碾压设备、行驶速度和天然含水率、最优含水率、最大（最小）干容重、渗透系数等控制指标），确定施工方法和施工技术参数，并作为粘土防渗墙的施工控制指标。
3.3粘土含水率控制
通过多年多个工程粘土施工压实质量表明，在土料物理力学指标满足设计的前提下，影响工程质量的主要指标是粘土含水率的控制。当土料含水率太小时，由于土粒水膜太少，不够润滑，不易碾压密实，虽然其抗压强度比含水率大的压实土料大，但当其浸水时变形模量大大降低，因此，在干燥状态下压实的土料，一经浸水，立即发生较大的沉陷（湿陷）变形，其抗剪强度亦因浸水含水量增加而大大降低。含水量高的粘土料由于抗剪强度低及在施工期间会产生相当大的孔隙压力，不利于碾压，容易因过度碾压而产生光滑的土层接触面，即产生所谓橡皮土，土体呈弹簧状态，发生剪力破坏，会使土体抗剪强度降低，渗透系数大大增加。只有在适当的含水量下压实的土料力学性质才是稳定的，所以在粘土施工时含水率控制是关系到质量问题和工程安全问题，因各地土料情况不同，要通过试验来确定土料的最优含水率。
在施工过程中，当土料含水率太小时，提高土料含水率的方法有在料场加水、料堆加水、在开挖、装料、运输过程中加水，达到合适含水率要求；当含水量较高的土料，降低土料含水率的方法有挖装卸运中自然蒸发、翻晒、掺料、烘烤。采用掺料、烘烤方法，施工复杂，施工进度慢，增加工程造价。当前，降低土料含水率最有效的方法是翻晒，要选择适宜的气候条件（气温在20℃以上），翻晒厚度10—20cm，每天翻晒3—5小时，每小时内翻1次，可将土料中含水量降低。在有条件的情况下可以提前对粘土料场进行必要的保护措施，开挖通风沟及排水沟，尽可能控制天然含水量较优。
3.4粘土施工现场质量控制
施工现场管理是工程质量控制的关键，在粘土压实施工过程中的每一道工序和每一道环节要严格控制，确保施工质量。一是上坝料质量控制。粘土料场要分期分层清理覆盖层，运输到坝上的粘土料必须是合格土料，不得含有树根、草根和泥团及其他雜物，必须全部清除后方可用于上坝，并现场检测天然含水率是否达到最优含水率控制范围内；二是施工方法控制。上坝合格的粘土料每层的铺土厚度按碾压厚度的误差不得超过3cm, 碾压遍数、碾压设备及行驶速度必须按试验碾压要求一致，碾压方向必须平行于坝轴线，碾压搭接长度不少于30cm，对碾压设备碾压不到的边角及局部必须采用辅助小型设备或人工夯实的方法压实;三是碾压质量检测。施工单位要求每层取样进行现场试验，取样不少于3组，试验指标主要是天然容重、含水率、干容重、渗透系数。现场监理人员抽查, 抽查数量不少于取样数量的30%，取样和抽查的各项技术参数(含水率、干容重、渗透系数),经现场检测及统计分析，必须达到设计指标控制范围内,若每一项施工检测指标达不到设计要求时,必须全部清除已碾压的粘土层并作废料处理。
施工碾压分层处理。在碾压合格的前一层，在进行后一层铺土前要根据情况适量洒水，使前一层和后一层充分结合，避免出现分层渗漏现象；阶段施工结合部处理。对粘土施工工作量较大的工程，实行分阶段施工，在前一个阶段施工完成的碾压面要进行保护，进行后一个阶段施工前，必须清除前一个阶段施工完成的碾压层面，一般要求清除的深度不少于30cm，并对表面碾压，再进行后一层施工。
4结束语
土石坝粘土防渗心(斜)墙施工质量最终要通过水库蓄水检验，必要时还要对施工完成的粘土防渗心(斜)墙进行钻探取样试验和检验，进一步确定工程质量及效果。因此,在粘土防渗心(斜)墙在设计阶段对粘土料场的选择、勘探、试验分析要认真研究，施工阶段通过现场碾压试验提出科学、合理、可行的施工控制技术指标，并加强施工质量管理及全过程控制，达到提高工程质量，确保工程运行安全，发挥工程效益。