摘要 摘要：前坪水库原规划料场为天然级配砂砾料，由于人工采砂扰动，导致原规划料料场上层砂砾(卵)石料细颗粒缺失，改变了料场砂砾(卵)石料天然级配曲线、物理力学参数等。如何针对
摘要：前坪水库原规划料场为天然级配砂砾料，由于人工采砂扰动，导致原规划料料场上层砂砾(卵)石料细颗粒缺失，改变了料场砂砾(卵)石料天然级配曲线、物理力学参数等。如何针对人工采砂扰动砂砾料开展筑坝质量控制工作是值得探讨的问题。本文依据相关规范和设计技术参数，从坝料质量控制和压实质量控制两个方面较系统地对采砂扰动砂砾料筑坝质量控制进行了探讨，推荐采用现场密度桶法确定砂砾料最大、最小干密度，采用不同铺厚、不同碾压遍数和不同含水状态的碾压试验组合确定合适的碾压施工参数和碾压施工工艺，并采用大坝填筑碾压实时智能化监控系统确保碾压工艺和碾压参数能够落实。前坪水库筑坝质量控制措施和方法可供类似砂砾料筑坝工程质量控制参考使用。
关键词：扰动砂砾料;筑坝;质量控制
1 研究背景
河南省前坪水库是国家重点建设的 172 项水利工程之一，位于淮河流域沙颍河支流北汝河上游、洛阳市汝阳县城以西 9 km 的前坪村。水库以防洪为主，结合灌溉、供水，并兼顾发电，总库容 5.84 亿 m3 ，控制流域面积 1325 km2 ，为大(2)型水库。主坝采用黏土心墙砂砾(卵)石坝，最大坝高 90.3 m。坝壳料设计为天然级配砂砾(卵)石料，砂砾料填筑方量为 1300 万 m3 。但由于当地人工采砂较普遍，导致原规划料料场上层砂砾(卵)石料细颗粒缺失，改变了料场砂砾(卵)石料天然级配曲线、物理力学参数、开采条件等，产生了约 700 万 m3 的采砂扰动砂砾料。对于采砂扰动料，原料场设计包线、开采条件、坝的填筑控制标准和碾压施工参数均发生变化。开展筑坝质量控制工作时，如何针对这种人工采砂条件下的采砂扰动砂砾料，开展有效的质量控制工作，是值得探讨的问题[1]。本文依据相关规范[2]、设计技术参数，重点从坝料级配控制和压实质量控制两个方面较系统的对采砂扰动砂砾料筑坝质量控制进行探讨，可供类似工程质量控制参考使用。
2 料场的级配特点
2012 年可研勘察时，对西沟-鸭兰沟、前坪-上店、上店-汝河桥 3 个砂砾料场(包括 13 个砂砾料区)进行了详查精度的地质勘察，查明砂砾料储量共计 1404 万 m3 ，满足工程需要。但由于河道常年采砂，尤其是 2015 年 6 月份以后，河槽采砂尤为严重。河槽内采砂场多数采用筛选和破碎两种方式开采，筛选开采主要对料场内砂砾料中细粒组进行，破碎方式开采则对整个料区进行了开挖。因为 大规模的采砂活动，造成砂砾料场原级配料储量大幅减少，对工程用料产生严重影响。这种背景下，勘察单位 2016 年 3 月份又对原规划料场进行了复核，共布置勘探点 79 个，主要查明人工扰动料分布范围及深度，每个勘探点均进行了现场颗分试验，料场筛分级配见图 1 所示。由筛分结果可知，人工开采扰动后部分料粒径级配曲线坡度较陡，甚至出现水平段，呈现缺少细粒组现象，近半数为级配不良砂砾料，且离散性较大。尤其是上游部分砂砾料场与下游砂砾料场大部分区域的人工扰动料颗粒较粗，一般为 4 cm 以上，缺失细颗粒粒径组。
3 采砂扰动砂砾料筑坝质量控制
根据前坪水库料场砂砾料的级配特点，筑坝质量控制重点从坝料质量控制和碾压质量控制两方面进行。在料场开采环节，采用合适的开采工艺，严格控制级配指标。在上坝碾压环节，对摊铺工艺和碾压施工工艺及碾压参数进行控制，并依照规范对碾压层进行干密度检测，对压实效果进行评估。
3.1 坝料质量控制 对于上坝砂砾料，按图 2 所示的级配包线进行控制，保证上坝砂砾料级配在图 2 所示的级配包线范围之内。在开采坝料时，首先要确保开采区域在勘察单位提供的料场复核及开采区域内[3-5]。对于各开采区域，在开采施工前进行料场级配复核，确定开采区域内天然级配料及人工扰动料的部位，做好现场开采规划。开采过程中现场质量控制人员加强对料场的动态控制，开采时首先使用推土机及挖掘机清除料场表层的杂物，再按照料场规划要求统一堆放在规定的位置，并注意开采区域泥土夹层的清理[6-8]。天然级配料的开采采用立面混合方式，以利于各料层掺混，使开采料能达到较合理的级配[8-9]。人工扰动料采用平铺立采或混合开采的方式，以保证不同粒组含量比例合理。开采过程中部分扰动料含砂量过少，采用粗、细砂砾料混合装车，现场卸料过后再进行混掺，以保证砂砾料级配合理。对于超径颗粒或砂砾料大粒径过于集中问题，在装运过程中利用挖掘机进行排除或调整处理。总的来说，在料场的开采过程中，经过现场质量控制人员的全过程监控，砂砾料开采质量基本能满足设计级配要求，对于不符合设计要求的砂砾料，及时采取了处理措施。
3.2 压实质量控制 压实质量控制主要包含施工工艺及碾压参数控制和压实检测结果控制两个环节[10]。施工工艺和碾压参数控制以现场碾压试验得到的碾压参数及建议的碾压工艺为依据，压实检测控制则以设计填筑标准为依据。在正式上坝碾压之前，首先对计划上坝砂砾料进行现场碾压试验和相对密度试验。通过现场碾压试验确定的碾压施工参数为：铺料厚度为 80 cm，并按照体积控制洒水 10%饱和，用 26 t自行式振动碾，开强震档，控制行车速度在 3 km/h 以内。通过相对密度试验确定相应料场级配包线范围内不同含砾量级配对应的最大、最小干密度，并进一步确定设计填筑标准对应的施工质量控制干密度。为了能更好的反映施工现场实际情况，在现场采用大型密度桶法确定了砂砾料的最大、最小干密度，据此给出了设计压实标准相对密度为 0.8(原设计压实标准相对密度为 0.75)时的施工质量控制干密度，见表 1 和图 3 所示。
4 结语
前坪水库筑坝砂砾料为采砂扰动料，级配变化范围大，甚至有细料缺失。针对采砂扰动砂砾料的特点，质量控制工作强调料场级配复核，并在开采时采用合适的开采方式，使坝料级配满足要求。填筑碾压施工时，采用智能化监控系统进行大坝填筑施工管理，可以实现对大坝填筑施工过程中铺料厚度、碾压轨迹、碾压遍数、碾压速度、碾压振动频率以及坝料实时压实特征的动态实时监控，保证大坝碾压施工质量。干密度检测结果表明，在严格控制坝料质量，且碾压施工工艺和碾压参数落实到位的情况下，碾压效果能够满足设计压实标准的要求。大坝填筑压实质量良好，与在现场采用实际上坝料确定其最大、最小干密度有直接关系，也与筑坝填筑时良好的质量控制密切相关。在设计填筑相对密度指标下，推荐采用现场大型相对密度桶法代替室内试验方法，确定可反映施工现场实际的砂砾料质量控制干密度，对保障大坝压实质量十分关键。采取合适的开采工艺，控制上坝料质量，并通过不同铺厚、不同碾压遍数及不同含水状态的现场碾压试验组合，推荐合理的碾压施工参数和施工工艺很有必要。采用智能化监控系统进行大坝填筑施工管理，严格按照推荐的碾压参数和碾压工艺进行大坝填筑碾压施工，是施工环节保证大坝填筑质量的重要技术手段，对土石坝填筑质量控制具有普遍意义。
参 考 文 献：
[ 1 ] 崔武文 . 工程建设监理[M]. 北京：中国建材工业出版社，2009 .
[ 2 ] 中华人民共和国水利部 . 水利工程施工监理规范(SL 288-2014)[S]. 北京：中国水利水电出版社，2015 .
[ 3 ] 周春意 . 白云水电站混凝土面板堆石坝的施工监理[J]. 人民长江，1996，27(5)：33-35 .
[ 4 ] 张启勇，张晓亮 . 浅谈监理在混凝土面板堆石坝填筑施工中的主要工作[J]. 水利建设与管理，2010(12)： 53-54 .
《采砂扰动砂砾料筑坝质量控制探讨》来源：《中国水利水电科学研究院学报》，作者：杨青杰 1 ，段媛媛 2 ，李陆明 3 ，张兆省 4 ，皇甫泽华 4
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