碎石土掺配岂止与“水”商量
中国水利水电第五工程局有限公司(以下简称水电五局)总结的高土石坝心墙防渗土料掺配施工工法于2011年6月被评为国家一级工法。该工法成功解决了由于筑坝地区不同的地质和地形条件，防渗土料的分布不均匀性导致需要进行掺配(级配调整)和含水量调整后才能满足设计要求的问题。水电五局在四川毛尔盖水电站大坝枢纽工程中成功总结出这一施工工法，通过对坝心墙防渗土料(碎石土)掺配施工方案的优化，在月填筑量上创造了国内同等施工条件、同等施工规模、同类型电站的填筑之最。
毛尔盖大坝工程填筑施工
料场土质不能满足施工要求
毛尔盖大坝工程于2008年5月1日正式开工，素有“水电先锋”之誉的水电五局承建了这一工程。其间，根据业主提出的汛前提前下闸蓄水的工期要求——2011年4月30日大坝填筑至坝顶，填筑施工期由原来的合同工期25个月缩短至17个月，致使填筑施工强度大大提高。为了加快工程建设，工程用料也必须加快生产，因此工程用料生产成为工程施工的重中之重。
据勘探资料和野外地质测绘，作为毛尔盖电站设计土料场的团结桥料场表层有1米~2米厚的耕植土，有机质含量较高，不能作为防渗料。料场的无用剥离层约有100万立方米，有用层厚度约有10米~25米，储量约有500万立方米~1000万立方米。
水电五局毛尔盖项目技术人员通过料场复勘，发现团结桥土料场有用层的地质状况大体可分为三种：第一种，表层为碎石土层出露，未见黏土层;第二种，表层为黏土层，其下部为基岩;第三种占大多数，表层为黏土层，其下部为碎石土层，黏土层的厚度从0米至20.11米不等，总体呈下游薄、上游厚，上部薄、下部厚的趋势。团结桥料场的土质分布不均匀性和天然含水量远远低于设计最大含水量，不能满足高强度的施工要求。
土料掺配分三种情况
怎么办?为了满足高强度的施工进度，毛尔盖电站的广大建设者对料场不同土层的含水量、P5含量、黏粒含量进行检测，对土料开采的不均匀性采取分层掺配措施，掺配前根据检测和填筑最优含水量、P5含量计算掺配分层层厚和含水量调整，根据计算结果在掺配场分层掺配和加水进行P5含量及含水量的调整，以满足设计要求进行碎石土料的上坝填筑。
根据料场的土层分布情况和土料上坝强度的需要，备料场土料的掺配主要分为碎石土天然级配良好(只调节含水量偏差)、碎石土天然级配不符合要求、碎石土制备强度不满足要求等三种情况。
对于碎石土天然级配良好，满足设计要求的P5含量和级配要求时，只需要在备料场进行含水率的调整。当碎石土天然级配不符合要求时，施工人员根据土料场内相应生产区域取样获得的黏土层和碎石土层的天然级配和含水率，结合碎石土碾压实验的结果，确定生产区域的掺配比例和加水量，进行土料的掺配和调节含水率工作。由于毛尔盖水电站提前下闸蓄水施工的需要，须加快碎石土的制备速度，加快含水率的调整速度，水电五局项目部在碎石土备料场内，对制备的碎石土完成挖坑加水工作后，利用推土机或装载机将料仓内的碎石土堆成土堆装后进行闷水处理，土堆高度控制在5米左右。
毛尔盖大坝工程远眺
优化工序 灵活开采
在备料场，试验室首先分区测定碎石土和纯黏土的堆积密度，并按碎石土摊铺厚度为1米，两者掺配比例为1：1重量比时，计算确定纯黏土的铺厚度。其次，试验室测定碎石土和纯黏土的天然含水率及其混合料的最优含水率，并由此确定其混合料的加水率，从而计算每层料单位面积加水量，碎石土和纯黏土天然含水率测定频率定为5天/次。
备料场共分为3个堆料区，安排有掺配、贮存、混合回采等3道工序，并形成了良性循环作业。笫一层摊铺料种不限，但顶层宜为碎石土层。摊铺黏土采用后退法，碎石土采用进占法。铺料应采用推土机或装载机，铺料厚度应严格控制，其误差不宜大于10%。为准确计量现场加水量，每条水带都有水表计量。同时准备测算挖沟的总长度、总深度、总宽度以及个数，然后再计算出每条沟需要的加水量。加水时应在该小区范围内实施总量控制，并尽量加水均匀。
在每个料面，施工人员同时采用两条水带分区加水。在加水作业过程中，要避免与摊铺施工发生干扰，输水带的布置不得穿过摊铺作业面。如果碎石土防渗料天然含水率平均值约为6%，最优含水率平均值约为12%，则加水量为8%(考虑2%的损失量)。如果按掺配强度为每月15万立方米计算，则每日掺配5000立方米，需加水600吨。每天加水时间按20小时计算，则每小时平均须加水30吨。加水后每5天，抽样检测料堆表面两层碎石土料和黏土料的含水率，每个料堆抽样5组。同时要观察记录每个探坑内黏土料层含水率是否一致、底层是否有干土存在等情况。
在选择开采方式方面，考虑到坝料性质、料场地形、开采机具、料层分布、料层厚度、砾质土天然含水率大小及水文地质等因素，水电五局的施工局确定了立面开采、平面开采、斜面开采和混合开采等多种方式。当料层较厚且上下层土料性质不均匀时，宜采用立面开采，同时黏土层和碎石土层分开开采，以便更好的掺配和含水量的调整。对于砾质土或坡残积风化料宜采用斜面与立面相结合的混合开采。
该工法应用前景广阔
在备料场建设的同时，水电五局毛尔盖项目技术人员对上述碎石土料掺配施工工艺积极进行总结，成功总结出了高土石坝心墙防渗土料掺配施工工法。通过对坝心墙防渗土料(碎石土)掺配施工方案的优化，2010年10月，毛尔盖水电站大坝枢纽工程月填筑量达到112.2万立方米，创造了该电站大坝填筑以来的最高纪录，创造了国内同等施工条件、同等施工规模、同类型电站填筑之最。也使得大坝填筑工期提前8个月，实现了提前下闸蓄水，得到了国内土石坝专家的好评。
2011年6月，水电五局总结的高土石坝心墙防渗土料掺配施工工法荣获得国家一级工法。该工法应用前景广阔。
