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摘 要：文章以云南省楚雄州姚安县大麦地水库工程为例，其黏土料场为高液限黏土，针对高液限黏土压实性差，含水量高，稳定性差等问题，选择掺入砾质土料来改善高液限黏土的工程特性。通过大量的试验分析和工程类比，论证了大麦地水库工程防渗土料采用掺砾质土料的必要性，并初步确定了掺砾质土料的比例和土料压实标准；通过对试验成果的整理分析，提出了大麦地水库工程掺砾土料的工程特性参数；结果表明：采取掺砾质土料的工程措施后，所选土料场的高液限黏土可以满足防渗心墙技术的要求，为其他类似工程提供参考。
关键词：高液限黏土；砾质土料；防渗心墙；施工工艺
一、工程概况
大麦地水库位于云南省楚雄州姚安县境内的蜻蛉河支流大康朗河上，工程距县城20km，水库的总库容477.26万m3，工程规模为小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等。水库的主要任务是以农田灌溉为主，兼顾集镇、农村人畜供水和部分城镇供水。水库主要枢纽建筑物由大坝、导流输水隧洞、泄洪洞组成，大坝坝型推荐为黏土心墙风化料坝壳坝，坝顶高程2049.10m，坝顶宽度5m，坝轴线长148.2m，坝高55.6m。黏土心墙填筑量63291.3m3。该工程的土料场：中坝黏土料场为主料场，清水河黏土料场为备用料场土料场位于水库上游中坝段L5三角测量控制点西侧，土料为褐红色含砾粉质黏土、砂质黏土。料场北东方向长约176m，北西方向宽120m，开采高程2086m～2100m。清水河土料场位于水库上游清水河村公路以上山脊，为第四系坡积层（QdL）桔红色粉质黏土，可开采面积6521.17m2。文章针对楚雄州水利工程建设黏土缺乏的工程实际情况，本工程采用掺砾质土料后，大麦地水库工程的所选高液限土料可以满足设计防渗土料的要求，减少黏土料开采范围，为其他类似工程提供一定的参考。
二、料场特性
（一）筑坝心墙土料特性
该料场土样为第四系坡积层（QdL）桔红色粉质黏土，取扰动土样进行室内试验，结果统计见表1、2。
试验结果表明：根据土工试验规程，该土料主要定名为高液限黏土，通过对黏土料室内试验成果分析黏粒含偏高，范围（57.8～69.3%），导致土料水敏感性强；干密度偏低，范围（1.33～1.38）g/cm3，液限高（50.1%～56.6%）、塑性指数（15.1～19.1）偏大，压实性差，属于中压缩性土，失水收缩变形量大，水稳定性差等，渗透系数（4.52×10-6～3.88×10-7）指标满足坝体防渗质量要求。如何改善高液限黏土的性质是这个工程的突出问题。
（二）掺合砾质土料特性
经清水河料场土料与主料场砾质粘土料多次配料试验，掺合土料配料取样试验见成果汇总表3、4。
依据《水利水电天然建筑材料勘察规范》土料质量评价标准，防渗土料质量评价表5。
碾压试验结果表明：高液限黏土碾压后出现心墙开裂、分层、剪切翘皮等现象，说明采用清水河单一料场土料不能满足设计和规范质量要求。
两个土料场的最佳配合比为：清水河料场土料60%、主料场（管理局驻地）砾质粘土（含砾量约20～25%）40%、配料后试验结果、塑性指数、黏粒含量有一定程度的改善、掺合料砾石含量有所增加、渗透系数减小，干密度有所提高，各质量项指标均满足设计及规范要求，可以用于大坝心墙填筑。
大坝心墙填筑生产性碾压试验：土料掺合拌匀后的最优含水量24%，铺土厚度30cm、22t震动碾碾压8遍，碾压试验结果：干容重1.52～1.54g/cm3、压实度97.4～99.4%、渗透系数9.2×10-6～9.8×10-6cm/s。试验结果：与单一采用清水河料场土料碾压试验结果比较，未发现开裂、分层、剪切翘皮等现象，碾压后干密度有不同程度提高，压实度增加、渗透系数变小，各项填筑控制指标满足规范和设计要求。
（三）掺合施工工艺
采料前，先在准备开采进行掺合的“清水河料场”及“中坝位（管理局驻地）料场”，采用挖机挖沟，载重汽车拉水至料场配水，检测土料含水率，土料达到接近最优含水率时，再进行采料运输至土料集中拌合场地。
选择大坝顺流右岸箐沟为掺合料集中拌合场地。采用挖机、推土机平整场地、清除场地及岸坡废弃物、洒水车洒水、振动碾压整形，场地能满足两种土料的铺筑、拌合、立采、上坝运输等要求。
根据掺合料碾压试验成果，在拌合场地采用清水河料场土料60%、中坝位（管理局驻地）砾质粘土料（含砾量约20～25%）40%、进行交错铺筑堆料（筑堤），为了保证两种料在采料时充分拌合，每一层掺合料铺筑厚度30cm，其中按比例清水河土料铺筑18cm，中坝位（管理局驻地）砾质粘土料铺筑12cm，使用两种料交替铺筑堆料（筑堤）呈“夹心饼”状。铺筑堆料（筑堤）中采用挖机堆料、推土机平土、洒水车洒水，水平仪测量控制每一种料的铺土厚度，堆料达到上坝心墙填筑需要量后，堆料（筑堤）完成。
上坝前在拌合场地检测掺合料含水率，达到或接近最优含水率时才能采料运至大坝进行心墙填筑。采用挖机采料（立采）拌合、洒水车洒水、拌合均匀后装车运至大坝填筑心墙。
运输车辆卸料后，推土机平土，22t振动碾压，按设计要求心墙填筑铺土厚度30cm，22t振动碾静压2遍、振碾6遍。对砾石相对集中部位采用挖机挖除，重新拌合填料，碾压机死角采用挖机斗夯实。
掺合心墙料上坝碾压施工，在每层心墙填筑结束后，必须按规范要求进行布点取样进行现场试验，经检测各项指标满足设计要求。
三、结语
高液限黏土中掺入砾质土，能有效降低细粒含量，孔隙率降低，降低收缩性能，并提高土体强度和压实密度，这有利于提高心墙应力，避免水力劈裂，同时能明显减小心墙变形。经现场检测压实度、渗透系数和抗剪强度等参数均满足设计要求，大坝填筑施工质量控制良好，目前通过大坝蓄水检验已便达到防渗要求，砾质土改良高液限黏土性质用于防渗心墙，在水利工程施工中是可行和有效的。
参考文献
[1] 马洪琪.糯扎渡高心墙堆石坝料特性研究及填筑质量检测方法和实时监控关键技术[J].中国工程科学，2011（12）：9-14.
[2] 姚安县大麦地水库初步设计报告[R].
[3] 碾压土石坝设计规范（SL274-2001）[S].
[4] 碾压土石坝试验规程（SL275-2013）[S].
[5] 水利水电天然建筑材料勘察规范（SL237-2015）[S].
作者简介：吕延秋（1965- ），女，黑龙江肇州人，专科，楚雄欣盛工程质量检测有限公司，楚雄欣源水利电力勘察设计有限责任公司，工程师，研究方向：土工试验及水利工程质量检测。
关键词：高液限黏土；砾质土料；防渗心墙；施工工艺
一、工程概况
大麦地水库位于云南省楚雄州姚安县境内的蜻蛉河支流大康朗河上，工程距县城20km，水库的总库容477.26万m3，工程规模为小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等。水库的主要任务是以农田灌溉为主，兼顾集镇、农村人畜供水和部分城镇供水。水库主要枢纽建筑物由大坝、导流输水隧洞、泄洪洞组成，大坝坝型推荐为黏土心墙风化料坝壳坝，坝顶高程2049.10m，坝顶宽度5m，坝轴线长148.2m，坝高55.6m。黏土心墙填筑量63291.3m3。该工程的土料场：中坝黏土料场为主料场，清水河黏土料场为备用料场土料场位于水库上游中坝段L5三角测量控制点西侧，土料为褐红色含砾粉质黏土、砂质黏土。料场北东方向长约176m，北西方向宽120m，开采高程2086m～2100m。清水河土料场位于水库上游清水河村公路以上山脊，为第四系坡积层（QdL）桔红色粉质黏土，可开采面积6521.17m2。文章针对楚雄州水利工程建设黏土缺乏的工程实际情况，本工程采用掺砾质土料后，大麦地水库工程的所选高液限土料可以满足设计防渗土料的要求，减少黏土料开采范围，为其他类似工程提供一定的参考。
二、料场特性
（一）筑坝心墙土料特性
该料场土样为第四系坡积层（QdL）桔红色粉质黏土，取扰动土样进行室内试验，结果统计见表1、2。
试验结果表明：根据土工试验规程，该土料主要定名为高液限黏土，通过对黏土料室内试验成果分析黏粒含偏高，范围（57.8～69.3%），导致土料水敏感性强；干密度偏低，范围（1.33～1.38）g/cm3，液限高（50.1%～56.6%）、塑性指数（15.1～19.1）偏大，压实性差，属于中压缩性土，失水收缩变形量大，水稳定性差等，渗透系数（4.52×10-6～3.88×10-7）指标满足坝体防渗质量要求。如何改善高液限黏土的性质是这个工程的突出问题。
（二）掺合砾质土料特性
经清水河料场土料与主料场砾质粘土料多次配料试验，掺合土料配料取样试验见成果汇总表3、4。
依据《水利水电天然建筑材料勘察规范》土料质量评价标准，防渗土料质量评价表5。
碾压试验结果表明：高液限黏土碾压后出现心墙开裂、分层、剪切翘皮等现象，说明采用清水河单一料场土料不能满足设计和规范质量要求。
两个土料场的最佳配合比为：清水河料场土料60%、主料场（管理局驻地）砾质粘土（含砾量约20～25%）40%、配料后试验结果、塑性指数、黏粒含量有一定程度的改善、掺合料砾石含量有所增加、渗透系数减小，干密度有所提高，各质量项指标均满足设计及规范要求，可以用于大坝心墙填筑。
大坝心墙填筑生产性碾压试验：土料掺合拌匀后的最优含水量24%，铺土厚度30cm、22t震动碾碾压8遍，碾压试验结果：干容重1.52～1.54g/cm3、压实度97.4～99.4%、渗透系数9.2×10-6～9.8×10-6cm/s。试验结果：与单一采用清水河料场土料碾压试验结果比较，未发现开裂、分层、剪切翘皮等现象，碾压后干密度有不同程度提高，压实度增加、渗透系数变小，各项填筑控制指标满足规范和设计要求。
（三）掺合施工工艺
采料前，先在准备开采进行掺合的“清水河料场”及“中坝位（管理局驻地）料场”，采用挖机挖沟，载重汽车拉水至料场配水，检测土料含水率，土料达到接近最优含水率时，再进行采料运输至土料集中拌合场地。
选择大坝顺流右岸箐沟为掺合料集中拌合场地。采用挖机、推土机平整场地、清除场地及岸坡废弃物、洒水车洒水、振动碾压整形，场地能满足两种土料的铺筑、拌合、立采、上坝运输等要求。
根据掺合料碾压试验成果，在拌合场地采用清水河料场土料60%、中坝位（管理局驻地）砾质粘土料（含砾量约20～25%）40%、进行交错铺筑堆料（筑堤），为了保证两种料在采料时充分拌合，每一层掺合料铺筑厚度30cm，其中按比例清水河土料铺筑18cm，中坝位（管理局驻地）砾质粘土料铺筑12cm，使用两种料交替铺筑堆料（筑堤）呈“夹心饼”状。铺筑堆料（筑堤）中采用挖机堆料、推土机平土、洒水车洒水，水平仪测量控制每一种料的铺土厚度，堆料达到上坝心墙填筑需要量后，堆料（筑堤）完成。
上坝前在拌合场地检测掺合料含水率，达到或接近最优含水率时才能采料运至大坝进行心墙填筑。采用挖机采料（立采）拌合、洒水车洒水、拌合均匀后装车运至大坝填筑心墙。
运输车辆卸料后，推土机平土，22t振动碾压，按设计要求心墙填筑铺土厚度30cm，22t振动碾静压2遍、振碾6遍。对砾石相对集中部位采用挖机挖除，重新拌合填料，碾压机死角采用挖机斗夯实。
掺合心墙料上坝碾压施工，在每层心墙填筑结束后，必须按规范要求进行布点取样进行现场试验，经检测各项指标满足设计要求。
三、结语
高液限黏土中掺入砾质土，能有效降低细粒含量，孔隙率降低，降低收缩性能，并提高土体强度和压实密度，这有利于提高心墙应力，避免水力劈裂，同时能明显减小心墙变形。经现场检测压实度、渗透系数和抗剪强度等参数均满足设计要求，大坝填筑施工质量控制良好，目前通过大坝蓄水检验已便达到防渗要求，砾质土改良高液限黏土性质用于防渗心墙，在水利工程施工中是可行和有效的。
参考文献
[1] 马洪琪.糯扎渡高心墙堆石坝料特性研究及填筑质量检测方法和实时监控关键技术[J].中国工程科学，2011（12）：9-14.
[2] 姚安县大麦地水库初步设计报告[R].
[3] 碾压土石坝设计规范（SL274-2001）[S].
[4] 碾压土石坝试验规程（SL275-2013）[S].
[5] 水利水电天然建筑材料勘察规范（SL237-2015）[S].
作者简介：吕延秋（1965- ），女，黑龙江肇州人，专科，楚雄欣盛工程质量检测有限公司，楚雄欣源水利电力勘察设计有限责任公司，工程师，研究方向：土工试验及水利工程质量检测。