任海民，羅榮安，孫 震

（泰安市水利勘測設計研究院，山東 泰安，271000）

1 工程概況

泰安市大汶河綜合開發(fā)工程歷時3年，在大汶河干支流上建設8處攔河工程和相應的綜合開發(fā)項目，營造5萬畝（33.33 km2）左右大水面，達到幾億m3的靜態(tài)蓄水能力，并圍繞大水面搞好沿河景觀開發(fā)和基礎設施建設。通過幾項工程的成功實施，消除洪水隱患、充分利用雨洪資源、提高灌溉效益、改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，真正實現(xiàn)大汶河資源的充分利用，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。

其攔河壩主體工程均采用成熟的橡膠壩模式，但壩址區(qū)均位于大汶河中游的沖洪積平原上，屬老年性河谷。壩址區(qū)地層巖性較簡單，出露的地層主要為第四系沖洪積層，下伏地層為寒武系頁巖及泰山群花崗巖，第四系沖洪積層由壤土、中砂、粗砂等組成。根據(jù)現(xiàn)場踏勘及鉆探資料，揭露的地層自上而下分別為：填土（Q4s）、粉砂（Q4alp）、壤土（Q4alp）、中砂（Q4alp）、粗砂（Q4alp）、壤土（Q3alp）、粘土（Q3alp）、全風化花崗片麻巖（Ar）、強風化花崗片麻巖（Ar）。項目區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。本區(qū)凍土深度0.46 m。

其中新建的桑安口水庫位于大汶河干流南支主河槽內(nèi)，總蓄水量約991.4萬m3，工程規(guī)模為小（1）型。主體工程橡膠壩采用枕式雙錨固充水式橡膠壩，壩高4.50 m，共設8孔，每孔凈寬50.00 m，橡膠壩全長412.50 m。規(guī)劃設計選定橡膠壩壩基以5層壤土為基礎持力層，其承載力標準值為160kPa。因中砂透水性強，為解決壩基繞壩滲漏，需對局部中砂層基礎進行換填處理。

2 設計方案選擇

2.1 方案比較

針對項目現(xiàn)場存在著豐富砂礫石料的實際情況及行業(yè)內(nèi)以往處理類似基礎問題的常用方式，選擇碾壓膠凝砂礫石料、毛石混凝土2種處理方案進行比選，兩種方案優(yōu)缺點見表1所示。

表1 碾壓膠凝砂礫石料與毛石混凝土方案比較Table 1 Comparison of roller compacted CSG and rubble concrete

綜合考量以上兩種方案的優(yōu)缺點，再結合建設單位提出的節(jié)約費用、加快進度的要求，在二者均能滿足防滲及強度指標的設計要求下，認為碾壓膠凝砂礫石料方案存在著以下優(yōu)勢：防滲和強度指標滿足一定性能、但并不要求指標太高；充分利用當?shù)噩F(xiàn)有資源、節(jié)約費用；機械化施工、縮短工期。最終選擇膠凝砂礫石料換填的形式進行基礎處理。

2.2 主要設計技術指標

基礎抗壓強度標準值不低于5.0 MPa；抗?jié)B等級W4；容重≥2 210 kg/m3；壓實度≥93%；膠凝材料為P.C32.5復合硅酸鹽水泥（或水泥和粉煤灰混合料），摻量≥150 kg/m3。

2.3 碾壓膠凝砂礫石配合比

工程施工前，應委托具有資質(zhì)的試驗單位出具材料配合比，取樣時，應由各參建單位聯(lián)合見證，所涉及的砂礫石應在施工現(xiàn)場選取有代表性的原材料，并綜合考慮原材料的含泥量、含水量、級配及粒徑變化情況，合理確定材料配比，并預留一定上下浮動的數(shù)據(jù)空間。各種材料具體參數(shù)見表2。

表2 碾壓膠凝砂礫石配合比Table 2 Mixture ratio of roller compacted CSG

3 工程施工工藝

3.1 工程施工工藝

根據(jù)規(guī)范及現(xiàn)場實際，工程選用強制式混凝土攪拌機與混凝土配料機配合工作進行拌料，運輸汽車、挖掘機、推土機、裝載機及振動碾聯(lián)合施工，對工程基礎寬70 m、長415 m、厚度0.4～4.7 m范圍內(nèi)的中砂層進行全部換填。其施工工藝如下：

（1）確定碾壓試驗方案。在施工現(xiàn)場選定試驗區(qū)，合理劃分區(qū)段進行碾壓試驗，對碾壓試驗方案中提出的各項數(shù)據(jù)指標進行逐一核實，以確定卸料方式、攤平方法、碾壓設備的型號、行進速度、碾壓遍數(shù)、鋪料的厚度、搭接寬度、壓實密度及施工工藝和各項保證措施。經(jīng)現(xiàn)場多組試驗數(shù)據(jù)對比，本項目選用壓實密度接近2 250 kg/m3的相關數(shù)據(jù)參數(shù)。采用端退法通倉鋪筑，鋪料厚度40 cm，壓實厚度34.1 cm，碾壓6遍，靜壓和弱振速度控制在1.5 km/h，強振速度控制在2.5 km/h，確保滿足強度及抗?jié)B指標要求。

（2）施工現(xiàn)場準備。施工現(xiàn)場要引入坐標控制樁和高程控制點，保證水準點互相通視，以確保高程測量，并在現(xiàn)場提前做好施工降排水設施，確保換填材料在其初凝時間內(nèi)不影響碾壓質(zhì)量。

（3）拌料。項目采用強制式混凝土攪拌機和混凝土配料機聯(lián)合工作。在正式出料前，要試拌試調(diào)，使配料機的出料比、水泥、粉煤灰及用水量滿足設計要求，以確保料源質(zhì)量。

（4）運輸。項目采用25 t自卸車進行運輸，運輸過程應確保路況平整，并采取遮陽布進行防護，以防水分蒸發(fā)。

（5）卸料與平倉。為防止卸料時骨料分離，采用多點疊加卸料法，再利用推土機及時進行平倉，每層鋪料厚度不大于40 cm，對現(xiàn)場出現(xiàn)的局部骨料集中或粒徑超標現(xiàn)象，應安排專人進行挑揀及人工撒料處理。

（6）碾壓。22 t鋼輪振動碾及小型手扶鋼輪振動碾聯(lián)合作業(yè)。用22 t鋼輪振動碾先靜壓1遍，后啟用弱振和強振各2遍，再用鋼輪振動碾靜壓1遍。靜壓和弱振行進速度控制在1.5 km/h，強振行進速度控制在2.5 km/h，碾壓搭接寬度為碾輪寬度的1/6，對局部邊角地塊用小型手扶鋼輪振動碾進行碾壓，以確保整個碾壓面無盲區(qū)。同時，做好現(xiàn)場Vc值檢測，現(xiàn)場碾壓實踐證明，Vc值小于4.5 s時會導致碾壓機械陷車現(xiàn)象，影響碾壓效果和質(zhì)量。

（7）連續(xù)填筑碾壓。重復上述作業(yè)流程可連續(xù)填筑。

3.2 施工中注意問題

（1）拌和料質(zhì)量控制。在現(xiàn)有施工機械條件下，為確保拌和料質(zhì)量，盡量避免現(xiàn)場簡易拌料法。一個工程中應盡量使用同類同源骨料，料源應集中堆放并及時檢測砂礫料的含水量、含泥量及粒徑均勻程度，如出現(xiàn)較大質(zhì)量變動，應及時對水灰比、含水量進行微調(diào)，以確保拌和料質(zhì)量。

（2）碾壓過程層面處理。根據(jù)膠凝砂礫石填筑流程，當層面處于間歇或因外來因素等被迫短時間停止填筑，鋪筑層已經(jīng)發(fā)白或已初凝時，需對層面進行處理。在膠凝砂礫石攤鋪前，層面噴射一層1∶1水泥砂漿以提高膠凝砂礫石的結合力。層面縫隙處理采用表面鑿毛法，先清除倉面已松動的填筑料，均勻地噴射一層1∶1水泥砂漿，再用填筑料密封。同時應根據(jù)季節(jié)溫度、天氣變化情況及時做好倉面的保護及養(yǎng)護工作，以免影響質(zhì)量，確保層與層之同的結合。

（3）特殊氣候施工質(zhì)量控制。在高溫或寒冷季節(jié)進行膠凝砂礫石料施工時，要做好防高溫、防雨及防凍的保護措施。在溫度較高時，要縮短各層施工的時間間隔，防止膠凝砂礫石料在拌制、運輸、平倉及碾壓階段水分的快速蒸發(fā)。盡量避免下雨時施工，確需趕工期的，應采取有力措施，做好防護，保證施工質(zhì)量。冬季施工應嚴格監(jiān)控溫度變化情況，采用晚開工、早收工的施工方法，層面采用防凍棉被等保溫設施，以防凍害。

4 質(zhì)量檢查與檢測

桑安口水庫橡膠壩壩基換填處理共計7.8萬m3，劃分碾壓單元32個。在施工過程中，及時對碾壓層進行高程測量計算，布控試驗，以確保厚度和碾壓質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)不合格現(xiàn)象，及時糾正處理。項目全程均按照設計及相關規(guī)范進行了嚴格檢查與檢測。

（1）壓實度檢測?，F(xiàn)場檢測以核子密度儀為主，挖坑灌水法輔助檢測測定填料壓實密度。核子密度儀共檢測256組，挖坑灌水法共檢測64組，實測壓實度在94.8%～98%之間，合格率100%。

（2）送檢樣品檢測。項目共送檢試樣192組，28 d抗壓強度值在6.2～9.0 MPa之間，抗?jié)B等級≥W4，均滿足設計要求。

（3）開挖、取芯檢查。在填筑體完工28 d后，各參建單位進行聯(lián)合檢查，在填筑體的上下游隨機選取斷面位置進行開挖及取芯檢查，從8個開挖斷面及取芯情況發(fā)現(xiàn)，填筑體碾壓密實、層與層之間膠結較好，芯樣較完整、獲得率高，效果理想。

5 結語

膠凝砂礫石料壩基換填技術在大汶河水利開發(fā)工程中被大量使用，通過現(xiàn)場技術檢測及蓄水安全運行效果檢驗，滿足了設計要求。在具體實施中，也發(fā)現(xiàn)配比中的膠凝材料含量過于保守，各項指標超設計標準較多，在后續(xù)的施工中均得到了合理修正，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，膠凝砂礫石料壩基換填技術值得在類似工程中推廣應用。 ■

[1]Hirose Toshio.梯形膠凝砂礫石壩施工與質(zhì)量控制工程手冊[R].日本大壩工程中心,2007.

[2]陳武.膠凝砂礫石材料在圍堰工程中的應用[J].大壩與安全,2011(2):35-41.

[3]田育功,唐幼平.膠凝砂礫石筑壩技術在功果橋上游圍堰中的研究與應用[J].水利規(guī)劃與設計,2011(1):51-57.