安徽水利开发有限公司 安徽蚌埠 233000
摘要：湿陷性黄土在天然状态下具有肉眼能看见的大孔隙，天然剖面呈竖直节理、颗粒粗，土质干燥，颜色在干燥时呈淡黄色，稍湿时呈黄色，湿润时呈褐黄色；吸水及透水性较强，塑性粘聚力差，不易粘结，土样浸入水中后，很快崩解；在干燥状态下，有较高的强度和较小的压缩性；遇水后土的结构迅速破坏发生显著的附加下沉，产生严重湿陷。因此，该种土体材料不能直接作为坝体填料，施工时，应对湿陷性黄土有可靠的判定方法和全面的认识，应采取正确的工程措施，防止或消除它的湿陷性。我公司在彬县红岩河水库工程主坝采用湿陷性黄土作为填料，通过土料掺水（达到最优含水量）、加强坝体碾压夯实、控制坝体不均匀沉降、上游坡面防护及下游排水棱体反滤等方面进行研究和探索，现在水库坝体运行安全可靠，经济合理，取得了较好的实施效果，为公司为下步实施类似工程获得了一定的施工经验。
关键词：土石坝、湿陷性、掺水、碾压、不均匀沉降、坡面防护、反滤
1工程概况
红岩河水库位于陕西省咸阳市彬县境内，距彬县县城约7.0km。水库总库容为8550万m3，是一座以城镇生活、工业供水为主兼拦沙的Ⅲ类中型水利枢纽工程。工程枢纽由大坝、左岸泄洪洞、右岸导流洞等构筑物等组成。大坝采用均质土坝，设计坝顶高程908.00m，坝顶宽10.0m，最大坝高69m，坝顶总长384.82m。左岸泄洪洞由进口段、放水塔、洞身段和出口消能段四部分组成，总长644m，洞身断面为圆形，直径6.8m。
其中坝体土方填筑量大，工期紧，并且取土场土料含水量偏低（比最优含水量低5%～6%）。按施工总进度计划要求，9个月需完成413.09万m3土方填筑量，月均施工强度为45.9万m3。
2料场土料特点
工处所在地陕西省咸阳市因地理特点土质多为湿陷性黄土，考虑土方平衡、运距等因素划定取土料场。受坝区周围环境条件（已有高压输电线路铁塔等建筑）限制，选定筑坝土料场位于坝区左岸四级阶地上部，以耕地为主。料场堆积土层为中、上更新统风积、风洪积黄土、黄土状壤土夹古土壤，可塑～硬塑，土质比较均匀，地下水位埋深大于40m，开采运输条件良好。该料场面积大，地形平坦，有用层厚度稳定，土层结构简单。根据勘察试验资料分析，料场土层含水量ω=12.6～15.9%，土料各项技术指标除天然含水量较低，不符合规范要求外，其余各项指标基本符合上坝碾压土料的要求，上坝碾压前应配水。
料场土料是一种十分特殊的土质，属于砂壤土的范畴，但其性质又与砂壤土有所不同，在天然状态下具有肉眼能看见的大孔隙，天然剖面呈竖直节理、颗粒粗，土质干燥，颜色在干燥时呈淡黄色，稍湿时呈黄色，湿润时呈褐黄色；吸水及透水性较强，塑性粘聚力差，不易粘结，土样浸入水中后，很快崩解；在干燥状态下，有较高的强度和较小的压缩性；遇水后土的结构迅速破坏发生显著的附加下沉，产生严重湿陷。因此，该种土体材料不能直接作为坝体填料，施工时，应对湿陷性黄土地基有可靠的判定方法和全面的认识，并采取正确的工程措施，防止或消除它的湿陷性。
3湿陷性黄土危害
湿陷性黄土的湿陷变形，往往是局部和突然发生，会对结构物带来不同程度的危害，使结构物大幅度沉降、开裂、倾斜、渗透、滑坡、管涌、流土，甚至严重影响坝体安全和使用。
4主要施工措施
湿陷性黄土通常采取换土法、强夯法、挤密法、预浸法、化学加固法等因地制宜进行处理，保证土体稳定及减小剪切破坏，同时采取防冲、截排、防渗等措施进行防护。本工程结合项目特点，采取了以下措施，进行坝体施工。
4.1土料掺水
利用黄土浸水产生湿陷的特点，在施工前进行大面积浸水，使土体产生自重湿陷，达到消除深层黄土的湿陷的目的，再配合上部土层处理措施，来达到消除全部土层湿陷性的一种处理方法。在自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级，可消除地面下6m以下湿陷性黄土层的全部湿陷性，预浸水法具有施工条件简单，处理效果好的优点。缺点是用水量大，耗时长。
为了保证工程质量及工期，料场原土含水量低仅为11%，试验确定的最优含水率为17%，需进行加水改善。以料场加水为主，填筑面加水为辅。同时考虑大坝总填筑方量为390万m3，需从取土料场取土458.8万m3(390/0.85)，按10个月施工工期计算，月需取土量为45.9万m3，高强度下合格土料的连续供应是本工程进度、质量控制的难点。为此，项目围绕备料、配水开展了一系列探索。项目部分别选用沟灌法、畦灌法及孔灌法三种配水方式进行试验，经对比分析，畦灌法最为经济，且加水均匀，工艺简单，工作效率高。配水注水量按饱和含水率的80%控制，配水渗水周期为45~50天，一次性可取土5m。
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4.2土料填筑碾压
通过碾压试验，确定预沉降量、选择碾压机械的类型、选定合理的施工压实参数（铺土方式、铺土厚度、土块限制粒径、碾压遍数、填筑含水量等）。
铺填时从低洼处开始，水平分层铺土，逐层碾压。每层铺土厚度严格控制在设计要求范围内，凸块碾碾压，推土机配合施工，压实度控制设计标准内。工作面统一管理，严密组织，做到工作面整体均衡上升，减少接缝。分段填筑时，各段土层之间设立标志。不得漏压、欠压和过压，上下层分段位置错开。为保证大坝设计断面内土料压实度达到设计要求，机械铺土时边线超填30cm，另外在铺筑护坡前按设计断面削坡。机械碾压平行坝轴线方向进行。如需短时间停工，对其表面风干土层经常洒水润湿，保持含水量在控制范围以内。如需长时间停工，则根据气候条件铺设保护层，复工时予以清除，并检查填筑面。如填土出现“弹簧”、层间光面、层间中空、松土层或剪力破坏等现象时，将根据具体情况认真处理并经检验合格后，方准铺填新土。填筑面进料运输线路上散落的松土、杂物以及车辆行驶、人工践踏形成的干硬光面，在铺新土前予以清除或彻底处理，特别注重与岸坡接触处夯实质量。施工中保持观测设备的埋设安装和测量工作的正常进行，并保持观测设备和测量标志完好。
4.3大坝不均匀沉降控制
不均匀沉降过大是均质土坝的致命缺陷，为将不均匀沉降控制在设计范围内，采取了以下措施：
⑴主汛期8~9月份大坝填筑暂停施工，给予大坝一定的自然沉降周期，并提前埋设仪器记录沉降情况。
⑵严控每层填筑质量，压实指标采取双控（含水量和压实度）。
⑶对大坝两侧上缓下陡，变坡角大于20°的岸坡及反坡采用砼回填处理。
⑷坝体与两侧岸坡结合部位采用机械平板振动夯代替传统的人工补夯，保证了结合部位的压实质量。
4.4坡面防护
大坝上游坡面采用砼制块进行坡面防护，发挥了防冲、截排、防渗的作用，提高了坝体安全运行系数。护坡底基层一定要夯实，纵横挂线，保证表面平整，先下后上，分层砌筑，砼制块强度要满足设计要求，具有抗冲刷能力及耐久性。
4.5反滤
下游采用浆砌石网格草皮护坡及下游排水棱体将坝体内过多水量及时排出坝体，降低坝体浸润线。石料材质坚实新鲜，无风化剥落层或裂纹，石材表面无污垢、水锈等杂质，用于表面的石材，应色泽均匀，物理力学指标符合规范要求，砂粒径为0.15～5mm，细度模数为2.5～3.0。反滤体在坝体下游坝脚处铺设，粒径沿水流方向由细到粗的级配沙砾层。反滤层是由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，顺着水流的方向颗粒逐渐增大，任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。反滤体可有效地防止管涌、流土等危险情，是一种非常重要的工程结构，确保排水棱体正常运行。
5总结
我公司在彬县红岩河水库工程主坝采用湿陷性黄土作为填料，通过土料掺水（达到最优含水量）、加强坝体碾压夯实、控制坝体不均匀沉降、上游坡面防护、下游排水棱体反滤等方面进行研究和探索，现在水库坝体运行安全可靠，经济合理，取得了较好的实施效果，为公司为下步实施类似工程获得了一定的施工经验。
参考文献
[1]丁士昭.《市政公用工程管理与实务》.全国一级建造师执业资格考试用书：2020.
[2]吴晓霞陈若翔.公路湿陷性黄土路基分析与处理[J].交通科技：2004(04).