库底粘土铺盖施工工法

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1、库底粘土铺盖施工工法江夏水电工程公司1. 前言河南国网宝泉抽水蓄能电站上库为国内首次使用粘土防渗的水库，库底粘土铺盖无成 熟的施工工法。库底粘土铺盖施工与土石坝粘土防渗体施工相比，存在施工平面纵横方向 尺寸长、面积大、平面分区多、纵横向接缝多；铺盖边缘与库岸（含坝体迎水平）结合部 因受岸坡防渗体影响能使用重型机械且施工时段与中部有一定间隔；渗方向为上下垂 直式等特点，故其施工程序和方法必然与大坝防渗体施工有一定的区别。我单位在河南宝 泉抽水蓄能电站上库施工实践中，断总结优化施工布置、工艺参数形成工法。2. 特点2.1 施工中工作面附近无堆石、过渡等作为车辆运通道，粘土运输车必须在粘 土面上走；

2、2.2 粘土填筑采用后退法进（土石坝粘土填筑一般采用进占法进） ；2.3 粘土碾压机械走方向受限制（坝体施工要求平坝轴线） ；2.4 库底粘土铺盖中有接地网等埋件；2.5 库底铺盖对纵横接缝面处要求高，对水平层间接合面处要求相对较低；2.6 库底周边与库岸防渗体结合部采用预宽隔层碾压法施工。3. 适用范围本工法适用于粘土铺盖水平防渗体的施工。4. 工艺原根据设计要求的各项技术指标通过碾压试验取得施工参数后，用现代化先进施工设 备对粘土进运输、摊铺、整平和碾压，使其达到要求的各项质指标；同时根据粘土铺盖主要是水平防渗，渗方向为上下式的特点，有针对性的提高纵横接缝面的处质， 既保证工程质满足库底防

3、渗要求，又合用资源，低成本，缩短工期。5. 施工工艺程及操作要点5.1 施工工艺程本工法施工工艺程见图5.1-1粘土铺盖施工工艺程图 。层厚控制点初测料源含水量检测Y1 2J!1开采与运输含水量调整r击实试验F碾压试验料源材质复检后退法进料含水量调整摊铺与平整碾 压库岸防渗体同步涂刷泥浆与库岸防渗体结合部施工层间结合面处理专业资料整理分享.4层间结合面验收图 5.1-1 粘土铺盖施工工艺程图5.2 施工操作要点5.2.1 源材质复检与碾压试验1、在进粘土填筑施工前，应先对场粘土源进抽样试验，检测其渗透系数、 粘含、液限、塑限、有机质含等指标是否符合设计要求，只有粘土各项指标均符 合要求，方可进

4、下道工序作业，否则提交监或设计单位研究；2、原材复检合格后，需对粘土进击实试验，求出粘土的最优含水与最大干密 ；3、根据击实试验求出的最优含水、最大干密及设计技术要求，采用逐步收敛法 进碾压试验，获得施工所需的铺土厚、碾压机械型号及碾压遍数等施工参数，编制碾 压试验报告和施工技术方案并向监报批。5.2.2 基础面验收与填筑面处在粘土填筑前，应进基础面验收，并对本次验收的范围进标识，于填筑施工时 对边界进控制；如果需填筑的面是已完成的上一次粘土，尚应对填筑面和接缝面进刨 毛、洒水等处，直到验收合格后方可进粘土填筑施工。5.2.3 源开采、进、卸与摊铺1、在源正式开采前，应进源含水检测，当含水符合

5、要求方可开采使用， 如果含水符合要求，应在场进含水的调整直到符合要求；原则上允许在填筑 面进大的含水调整；2、由于粘土含水相对较大（-般在17%23%），松铺后重型自卸车能走，本工 法采用后退法进，库底粘土铺盖施工运车辆可避免地要驶在已碾压好的粘土面 上，为使碾压好的粘土被破坏，施工前必须对粘土铺盖面施工道进规划并严格执，尽可能使道平面位置经常变换，避免同一部位粘土因受运输车辆过压造成破坏，对 于已破坏的部位，必须进挖除处；3、采用后退法进，必须安排专人指挥卸车，以保证堆摊铺后厚基本满足要求， 减少补或削面时间。摊铺整平粘土采用推土机和平地机联合作业，保证表面平整符合 规范要求；4、为有效防止

6、车辆下陷，入库粘土含水尽可能接近设计要求的下限；5、采用测法控制摊铺层厚，应采用定点测的方法：即在粘土上前，先在基面 上布置层厚控制点并测其高程，铺完成后再次测原控制点高程，从而计算出松铺层 厚；6、在进铺盖与库岸防渗体结合部施工时，浆的涂刷高和进应与铺层厚和 进相一致，可高涂和超前涂刷，避免浆在粘土覆盖前干燥。5.2.4 碾压与局部处1 、虽然铺盖施工碾压方向受限制，但为提高工效，应尽可能平于长边方向碾 压；2 、碾压必须严格按试验确定的施工参数进（碾重、进速、激振与振动频、 碾压遍数等），严禁减少碾压遍数、碾和过压；3、库岸防渗体结合部和断面狭小部位，应按确定的施工方案和试验参数采用小型或

7、 .专业资料.整理分享.轻型碾压设备进碾压，既要保证粘土压实符合设计要求，又要防止破坏库岸防渗体； 一般在碾压与库岸防渗体结合部粘土时，碾压机械边缘与库岸应出一定的距离（一般 1020cm），防止碾压机械破坏库岸防渗体，出的夫碾压区在第二层填筑时隔层碾压。4、粘土铺盖分段碾压时，相邻两段交界带碾迹应彼此搭接，垂直碾压方向搭接带宽应小于0.30.5m ；顺碾压方向搭接带宽应为 1m1.5m。5、结合处粘土铺盖碾压后土因侧向位移，出现“爬坡、脱空现象，应将其挖除；6、如粘土铺盖在填筑过程中出现“弹簧、层间光面、松土层、干土层、粗富集层、 或剪破坏等，应根据具体情况进处，并经验收合格后，方准铺填新土

8、。5.2.5 碾压后试验检测 每层粘土填筑碾压完成后，应按规范和设计要求进成品试验检测，包括压实和原位渗透系数等，当各项技术指标检测结果满足设计要求后，本层填筑结束，否则需进处。5.2.6 接坡面与层间结合面的处1、 对于分区填筑的铺盖，各分区的边缘应设接坡面，所有接坡面应陡于1:3，严 禁采用台阶法接坡；2、所有接缝坡面必须碾压密实，在进下一填筑区施工前对接缝面压实和含水 进复测，满足要求后，方可进下道工序施工；3、在下一填筑区铺前，接缝坡面必须进刨毛和洒水处，确保接缝面新粘土 结合好，防止形成渗水通道；4、由于铺盖中渗方向是由上向下，故层间结合面可适当低要求，在保证压实 和含水满足要求的前

9、提下，可进刨毛处，但在铺前需对表面进适当洒水。5、粘土铺盖填筑应连续作业，如因故需短时间停工，其表面土层应洒水湿润，保持 含水在控制范围之内。 如需长时间停工，则应在表面铺设保护层，复工时将保护层清除， 经验收合格后方可恢复施工。5.2.7 库底接地网的埋设 在库底粘土铺盖中，一般设有接地网（接地扁钢），由于填筑施工机械高集中且车 较大，在填筑好的粘土面直接铺设接地网很容被破坏，因此施工时应将粘土填筑到 比接地网设计高程高的位置（一般高一层约0.3m）后，再在已碾压完成的粘土面开槽铺设 接地网，待接地网检查验收合格后将所开土槽用粘土填平并碾压密实。回填粘土时应使填 筑的槽面范围内粘土高于填筑面

10、（一般高 58cm），然后用碾压设备骑缝（槽）碾压。6. 材与设备本工法采用的机具设备见表61粘土铺盖施工机具设备表。表 6-1 粘土铺盖施工机具设备表序号设备名称规格型号数用途备注1挖掘机PC4004台粘土开采各种设备型号 及数根据土 运距、土 日填筑和边 角部位（含与 库岸结合部） 比等进合 配置2挖掘机PC2003台辅助摊铺及 埋件开槽等3自卸汽车15T12台土运输4自卸汽车20T 以上30台1 J 土运输5推土机D1554台1 J土摊铺6推土机D852台土摊铺7凸土块振动碾15T4台碾压8振动碾10T2台与库岸结 合部碾压9液压夯板机Q7 12T2台边角部位夯实10平地机1x3x32台

11、土面平整11浆搅拌机2m31台浆拌制7. 质控制7.1 工程质控制标准由于库底粘土铺盖厚及所用土本身的性能各相同，且目前国内尚无专门的粘土 铺盖施工质规范，因此粘土铺盖施工质控制标准暂按碾压式土石坝施工规范（DL/T5129-2001 ）和具体工程设计质标准进。7.2 工程质保证措施7.2.1 严把源质关：在粘土铺盖施工前，先对源进原材性能复测，材质满 足设计要求后，方可进下一步施工。7.2.2 严格控制开采质：由于粘土是典型的非均质体，虽然总体源材质满足 设计要求，但源地各部位、同开采时段和深的含水、含石等均有所同，在开 采时，必须随时检测开采区土的含水和含石， 确保运入工作面的土符合设计要

12、求， 对符合要求的土必须进处（调整含水和含石等） 。7.2.3 严格控制土松铺层厚：采用定点测法对土松铺层厚进控制，在层厚允 许偏差满足设计和规范要求的情况下，施工控制尽遵循“宁薄厚的原则。7.2.4 严格控制含水：在源开采时控制含水后，在施工现场仍应加强含水检 测和控制，每一层土用后退法完成进后，在摊铺前再次进含水检测，符合要求后 即进土摊铺和碾压； 如符合要求， 需在摊铺碾压前进含水调整直至符合要求。7.2.5 严格碾压过程的质控制：施工中安排专人巡视检查碾压机具型号和碾压遍数 等，对错距法碾压则定时对错距宽进检测，防止碾、欠碾和过碾。7.2.6 严格接缝面处质检查：对粘土铺盖而言，所有接

13、缝面是渗薄弱面，必须严格按规范要求进处，施工中严格按“处验收铺碾压检测验收的 程序执。7.2.7 加强边角部位的检查：由于边角部位使用液压夯板机进夯实，其施工控制 能用简单的设备型号和夯实遍数、夯实时间等进控制，必须加强对已夯实部位的成品质 检查，只有经检查质满足规范和设计要求后，方可进下道工序施工。7.2.8 加强与库岸防渗体结合部的检查：与库岸防渗体结合部既要保证粘土本身碾压 质符合设计要求，又要保证破坏库岸防渗体，施工中严禁摊铺、碾压等重型设备接触 库岸。一旦发现防渗体被破坏，必须及时进修补。7.2.9 加强成品质检测：对所有已完成的粘土铺盖，必须严格按规范和设计要求的 频进成品质检测，

14、只有最终检测结果满足要求后，方可进本工序验收和下道工序 作业。7.2.10 加强对成品的保护：由于采用后退法施工，粘土运输车等重型设备全部从已 完成的粘土面走，为防止对成品造成破坏，必须对粘土运输车的运线进规划， 断变换车辆驶线，防止对成品粘土造成过压破坏，对于已过压破坏的部位，必须进 挖除处。8. 安全措施8.1 认真贯彻“安全第一、预防为主的方针，根据国家有关规定、条，结合工程 实际组建安全管机构，制定安全管制，加强安全检查。8.2 进危险源的辨识和预知活动，加强对所有作业人员和管人员的安全教育。8.3 加强对所有驾驶员和重机操作手等特殊工种人员的教育和考核，所有机械操作人 员必须持证上岗

15、。8.4 严格车辆和设备的检查保养，严禁机械设备带病作业和超负荷运转。8.5 加强道维护和保养，设各种道指示标识，保证车安全。8.6 加强现场指挥，遵守机械操作规程。9. 环保措施9.1 本工法施工车辆多，运中容扬尘，必须加强对面和施工工作面的洒水，防 止或减少扬尘污染。9.2 所有运输车辆必须加挂后挡板，防止粘土运输途中土块沿洒。9.3 加强面维护，疏通边排水沟，防止雨天面积水和污水横。9.4 加强设备维护保养，所有设备保持消音设施完好，低噪音污染。9.5 设备维修和换机油时，必须开到地槽处或下部做好垫护，防止机油等废液污染土壤。9.6 做好开采场的规划和水土保持，防止水土失。9.7 对合格

16、的废弃按规划妥善处，严禁随意乱堆放，防止环境污染。9.8 做好施工现场各种垃圾的回收和处，严格垃圾乱丢乱放，影响环境卫生。10. 效分析本工法与传统的（土石坝）粘土施工工法相比，主要区别有三点：一是采用后退法进 ，解决大吨位（ 20t 以上）自卸车运输土入场陷车问题；二是针对库岸防渗体与粘 土铺盖结合部容被碾压设备破坏的实际采用轻型振动碾（ 10t 以下）隔层静压的方法； 三是采用铺盖超填开槽铺设接地网等埋件措施。这三项措施的改进，仅加快工程进， 缩短工期，而且确保接地网等埋件质，提高挖装和推平设备的使用，也较大地 节约工程成本。11. 工程实11.1 工程概况河南国网宝泉抽水蓄能电站是一座日

17、调节纯抽水蓄能电站，总装机容为 1200MW，位 于河南新乡市境内。电站枢纽包括上水库、下水库、输水系统、地下厂房室群和地面 开关站等，工程总投资约 47 亿元。其中上库工程为库岸沥青、库底粘土铺盖复合防渗结 构。库岸边坡1：1.7，粘土铺盖厚 4.5m （周边与库岸防渗体结合部厚 7.5m），在铺盖 顶面以下1m平面布置50mx50m扁钢接地网0根据设计规划，上库粘土填筑总约 65万m3，源地距工地约 8km，施工道为单车 道结石面，施工工期为 20064月至200711月，其中每 69月为汛期，12次 2 月为冰冻期，均能施工，净施工工期约 10 个月，平均月填筑强 6.5 万 m3011

18、.2 粘土铺盖施工情况11.2.1 工程质标准及施工参数.专业资料.整理分享.1、按照设计要求，宝泉工程粘土铺盖质标准为：库底中部压实低于98%，渗透系数小于10-6cm/s，径大于 5mm的颗含超过30%，最大径超过 150mm，施工允许含水范围为最优含水一2%最优含水 +3% ；库底周边与库岸防渗体结合部加宽范围要求压实大于 90%，径大于 5mm的颗含超过20%，最大径超过 50mm，施工允许含水范围为最优含水+1%最优含水 +3%。2、通过击实试验，获得粘土源最优含水为 20.8%，最大干密为 1.67 g/cm3。经多次场抽样检测，粘土天然含水在19%-23%之间，符合设计允许的施工

19、含水范围。3、通过碾压试验，获得如下施工参数：1）库底中部粘土填筑施工 ：20140t自卸车后退法进，推土机摊铺，平地机整平；粘土松铺厚 35cm，含水按天然含水 （19%-23%） 控制；英格兰 SD-150D型振动压机（凸块碾）全振法碾压 8 遍，振动碾走速控制在 2km/h 以内。2）库底周边与库岸防渗体结合部粘土填筑施工：15t自卸车后退法进，人工配合反铲摊铺整平；粘土松铺厚 20 cm，含水按最优含水+1%最优含水 +3%控制；库岸防渗体与粘土接触部位人工涂刷1 ： 2.5浆；英格兰 SD-100D型振动压机（碾自重 10t）静压8遍（压实达到 93%以上），振动碾走速控制在2km/

20、h以内；每层碾压时靠库岸侧出 1020cm碾压，待第二层填筑时该部位进隔层碾压（隔层碾压区压实 达到 90%以上），具体碾压方法如下图所示：图 11 1 粘土与库岸结合部隔层碾压示意图11.2.2 粘土施工质控制与检测根据碾压式土石坝施工规范（DL/T5129-2001 ）及设计要求，宝泉工程粘土铺盖施 工质控制项目与检测频次如下：1、库底粘土铺盖参照碾压式土石坝施工规范（DL/T5129-2001 ）要求的施工质控制项目为干密（压实）和含水，其检测频次为：边角夯实部位23次/层；其余部位 1 次/200m3500m3。2、由于设计对中部和周边粘土采用同的技术指标，在设计文件中，又专门对粘 土

21、填筑施工质控制项目与频次做如下要求：1）原位渗透试验：在碾压铺筑现场做现场渗透试验，采用试坑注水法（双环法），每 连续铺筑35层检测-次，每10000m2检测-个点，最后控制检测点数总 2025个点， 其中粘土接头处少于 6个点，试验方法参照土工试验规程SL237 042 1999，要求 渗透系数小于 106cm/s。2 ）室内渗透试验：现场取样做室内渗透试验（为原位试验做对比） ，每连续铺筑3 5 层检测-次，每20000m2取-个试样，最后控制试样810个点，其中粘土接头处试样 少于 2个点，试验方法参照土工试验规程 SL2370141999。3）含石及径检测：一般可采用目估和现场挖坑检测

22、相结合的办法控制，现场挖坑直径0.8m，深根据含石大小情况调整，至少得小于一层铺筑厚，每5000m2检测一个点，检测粘土中5mm以上含石及径情况，试验方法参照土工试验规程SL237 006 1999。4）压实检测补充要求：库底中部粘土铺盖（径 5mm以上颗含大于30%，最大径小于 150mm） 原位干密宜采用挖坑法（灌砂或灌水）检测，挖坑直径、深根据 含石及径大小情况调整，挖坑试样也可结合室内渗透试验试样进，其要求及检测方.专业资料.整理分享.法参照土工试验规程 SL237 041 1999 ，检测频同碾压式土石坝施工规范(DL/T5129-2001 )要求。根据以上要求，我公司在粘土铺盖施工

23、中，共进压实和含水检测1454 组，原位渗透检测23组，室内渗透检测9组，含石检测 1 2 1 8组，所有检测指标均满足设计 要求，合格为 100%。11.2.3 粘土铺盖施工进情况由于地质情况复杂和设计变等多方面原因，工程实际于 2006 11 月才开始粘土填 筑，且因当时库岸沥青防渗体施工较计划滞后，使粘土铺盖能持续施工，工程进形势 异常严峻。我公司经认真研究和征求设计、监和业主等多方意见后，采用上述施工工 艺，用 20T 以上大型自卸车运，后退法施工，大大提高工效，在未增加设备资源投入情况下赶回工期约100天，月高峰填筑强达到 17万m3,于200711月20日圆满完成全部粘土填筑任务，受到参建各方的一致好评。所施工的库底防渗结构，经参建各方多 次检测,各项指标均符合设计要求。