腾冲县甘露寺水库大坝填筑土料高含水量处理措施

摘要：高含水量土料严重制约工程施工进度，影响施工质量，有效降低含水量，成为施工中的一个难题。
关键词：大坝填筑土料高含水量处理措施

一、工程概况

甘露寺水库地处腾冲县芒棒乡，位于伊洛瓦底江水系龙川江左岸一级支流杨家河上，距腾冲县城32km，地理坐标为东经98o37'，北纬24o59'。
甘露寺水库始建于1958年，水库大坝原为均质土坝，坝高37m，坝顶高程1980.0m，坝顶宽8m，坝顶长238m

源于：论文集www.udooo.com

。水库规模500万m3，以农业灌溉为主，设计灌溉面积1.0万亩。水库现状枢纽区主要建筑物由大坝、输水隧洞和溢洪道组成。水库为三等中型工程。水库正常蓄水位1998.75m，死水位1967.80m，总库容180

4.70万m3。

二、施工情况

1、合同工期

甘露寺水库大坝工程施工合同于2010年4月5日签订，合同工期812天（合同工期至2012年12月30日）。

2、施工进度

2010年11月1日正式开工，（前期于2010年5月1日开始料场剥离，5月24日对剥离料场进行薄膜覆盖。）2010年12月28日完成大坝基础清基工程并通过分部工程验收，2010年12月29日开始大坝回填至2011年5月20日雨季来临止，施工总天数151天。分两个料场取料：新Ⅱ号料场土料只用于上游死水位以下及下游L型反滤排水体以外回填，合计新Ⅱ号料场土料填筑180590 m3，施工总时间78天，日上坝强度2315.3 m3/天；主料场土料由于含水率过高，施工周期长，主料场土料回填上下游合计完成149895.0 m3，施工时间126个工作日，日上坝强度1189.6 m3/天。甘露寺大坝回填方量为89.2万m3，本干冬施工期完成33.05万m3，还需完成56.1万m3。如采用主料场土料回填，按本干冬期已完主料场土料上坝强度（1189.6m3/天）计算需472工作日，以每个干冬施工期150个工作日计完成大坝剩余回填量需三个干冬施工期，预计2014年5月能完成大坝坝体施工。

三、施工遇到的困难

1、安山岩风化料含水量偏高

甘露寺水库大坝填筑土料为安山岩风化料，设计最优含水量48.5%～52.5%。从2010年11月1日起对主料场土料含水率进行长期检测，检测结果料场表层土料（2m以内）含水量在设计最优含水量范围内，下部土料含水量远远大于设计最优含水量。同时项目部对设计最优含水量指标产生了疑问，在如此高的含水量下，上坝土料具备上坝条件吗？为验证这一问题， 2010年11月18日项目部组织进行一场料场复核碾压试验，试验土料取样深度2～5米，平料后取样三组检测天然含水率为49.32%～52.59%，与设计最优含水率相吻合，经晾晒三小时后施工机械无法进入、碾压。初步证明主料场土料不具备上坝条件。
2010年12月25日至12月29日由设计、监理、施工、业主四方共同参与，对选定新Ⅱ号料场、主料场土料进行了碾压试验。主料场天然含水率达到设计最优含水率范围（48.5%～52.5%），现场试验情况施工机械无法进行碾压，经对试验土料进行晾晒2天，早晚用薄膜对试验土料进行覆盖，于12月27日下午进行试验，碾压机械无法进行振动碾压，后进行静压试验。
试验表明主料场土料在自然状况（不采取料场措施及晾晒的情况下）无法进行机械回填施工。

2、有效施工期较短

甘露寺水库工程区海拔1900至2100米，具有特殊的地理及气候条件。甘露寺水库流域属亚热带低纬山地季风气候区，受高黎贡山影响，雨量丰富，水库流域多年平均降水量2099.4mm。雨季一般起始于5月，结束于10月。11月至次年5月为干季，该时期有零星降雨，降水量占全年降水量的15%左右。霜期从11月开始至次年3月初结束，霜降时间较长，2010年干冬自2010年11月10日至2011年3月14日共126天，2011年干冬自2011年11月4日至2012年3月21日共139天。降霜量较大，融霜时间长，早晚温差大，每日施工时段为中午12：00～18：00，有效施工时间较短。早上12：00以前霜降融化，含水率增高，晚上18：00以后气温骤降，空气湿度大，土料回潮。根据邻近的腾冲气象站史实测气象资料统计分析，多年平均气温14.6℃，最高气温30.2℃，最低气温-5.2℃。多年平均相对湿度84%，多年平均蒸发量1596.8mm（20cm蒸发皿观测值）。雨季由于持续降雨原因大坝填筑无法施工，干冬施工期霜降时间长，故全年有效施工期较短，对工程施工非常不利。

3、施工任务重

甘露寺大坝填筑工程合同要求于2012年12月30日前全面完成大坝工程施工，从2010年11月1日正式开工起有效施工期为两个干冬。大坝清基加回填工程量达99.1万m3，平均每个施工期要完成约50万m3，施工任务重。

四、施工措施与改进方案

从2010年11月起，项目部试验室对主料场土料含水率进行长期检测，采用分区域分片的方式进行，以撑握整个主料场土料含水率情况，为施工取料提供科学依据。大坝回填以来，项目部把原规划下个施工期剥离的料场提前剥离，料场面积达32000m2，增大料场开采面积。同时对整个主料场间隔40米开挖纵横向通风沟、排水沟，沟深达4～5米，通风沟宽8～10米、排水沟宽1～2米，以求达到降低土料含水率目的。施工过程中料场安排两台反铲挖掘机进行土料翻晒，翻挖深度1.5米，待土料含水率下降后沿平面开采上坝，上坝后再对土料进行晾晒。同时沿料场周边立面取料，表面薄层取料，增大土层暴露面积，以求降低土料含水率。在雨季期间对料场进行薄膜覆盖。
采取上述措施后，主料场土料含水率有所下降，平均下降3～4个百分点，与设计最优含水率相符。由于甘露寺主料场土料为安山岩风化料，料性比较特殊，土料内部富含大量孔隙，内含水份，翻晒过程中水份不易丧失，但运至坝面经施工机械碾压破碎后内部水份外溢，含水率增大造成机械无法施工。同时安山岩风化料对水份较为敏感，最优含水率与塑限含水率相差较小，加上甘露寺的特殊气候，霜期长，夜间空气湿度较大，造成土料运至坝面后还须晾晒1～2天才能碾压，严重影响施工进度。
面对这不利局面，在2010～2011年干冬施工期结束后，项目部积极配合业主，寻找解决办法，多次向省、市主管部门汇报，同时与业主、监理、设计沟通交流，各方初步同意了项目部提出的变更方案，即大坝填筑土料用附近含水量较低的风化料，中间增设一道砼防渗墙方案来实施，设计单位于2011年7月开始进行防渗墙设计工作，最后由于砼防渗墙较深，现有施工工艺很难施工，出于多种原因考滤，最终方案报批时未能同意。虽然防渗墙方案未能通过审批，但甘露寺土料问题引起了各级主管部门的高度重视，对下一步解决甘露寺土料问题起到了积极作用。
在砼防渗墙方案被否决后，业主又提出了寻找新料源，以替代主料场土料的方案。并积极在水库周边组织人力寻找新料源，对每一处可能作为新料源的地方进行取样试验，最终确定了马家村土料场及平坡头土料场两个备用料场。2012年1月14日由项目部组织，设计、业主、监理共同参加，对两个备用料场土料进行碾压试验。碾压试验成果合格后，最终确定先期开采马家村料场。业主积极与各方协调道路，征地等相关事宜，马家村土料场于2012年3月15日投入使用，至2012年6月10日止共取料15万m3，对完成2011～2012年干冬施工期施工任务起到了重要作用。

五、施工成果

甘露寺水库回填土料含水率高，无法正常回填，日上坝强度低，经一个干冬施工验证，工期预计将延长至2014年5月，面对这一十分不利的局面，甘露寺水库项目经理部与各方积极沟通，促成各种有利方案变更，变不利为有利，最终解决了土料问题。第二个施工期完成大坝土方回填44.82万m3，累计完成77.87万m3，剩余工程量8万m3，最终在2013年4月前能完成上级主管部门预定的大坝填筑施工任务。
参考文献：

1、腾冲县甘露寺水库设计资料

2、腾冲县甘露寺水库施工成果资料