灘坑水電站混凝土面板堆石壩填筑施工

馮毅軍

（中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司 西安 710065）

1 工程概況

灘坑水電站位于浙江省青田縣境內(nèi)的甌江支流小溪中游河段，距青田縣城西門32km。是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪及其他綜合效益且具有多年調(diào)節(jié)能力的大（1）型水電站工程。灘坑壩址以上控制流域面積3300km2，水庫校核洪水位169.15m，總庫容41.9億m3；電站裝機(jī)容量為3×200MW，年發(fā)電量 10.23億 kW·h。

灘坑水電站大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂長507m，寬12m，壩頂高程171m，最大壩高162m，壩體填筑總量948.23萬m3。大壩上游面坡度為1∶1.4，下游面設(shè)4道寬10m的“之”字形上壩道路，大壩下游面坡比為1∶1.25。壩頂防浪墻頂高程172.2m。

2 壩體主要施工參數(shù)

2.1 壩體填筑材料分區(qū)

壩體填料分區(qū)如圖1所示。圖中，1A為上游粉土鋪蓋區(qū)；1B為蓋重區(qū)；2A為墊層區(qū)；2B為趾板后小區(qū)；3A為過渡區(qū)；3B為主堆石區(qū)；3C為次堆石區(qū)；3D為砂礫料區(qū)。

圖1 壩體材料分區(qū)示意圖

2.2 壩體填筑技術(shù)指標(biāo)

壩體填料技術(shù)指標(biāo)見表1。

3 大壩填筑施工技術(shù)

3.1 工藝流程

壩體填筑采用流水作業(yè)法組織壩體填筑施工，將整個壩面劃分成2～3個單元，在各單元內(nèi)依次完成填筑的各道工序，使各單元所有工序連續(xù)作業(yè)。各單元之間采用石灰線作為標(biāo)志，以避免超壓或漏壓。壩體填筑程序主要包括壩料挖裝、壩料運(yùn)輸、卸料、灑水、攤鋪平整、碾壓和質(zhì)量檢測驗(yàn)收等（見圖2）。

3.2 壩體分期填筑

2005年12月，開始大壩填筑施工，按照技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的原則，將大壩填筑分成六期，見表2。

3.3 填筑施工

3.3.1 施工準(zhǔn)備

大壩填筑前，按要求對壩基及左右岸坡所有勘測孔、平硐、陡坡、雜物、夾層和破碎帶進(jìn)行處理，接地及觀測設(shè)施等完成后，經(jīng)驗(yàn)收合格方可填筑。然后根據(jù)填筑料的不同分區(qū)，測量確定各填筑區(qū)的交界線，用石灰線做好標(biāo)識，并制備不同高度的層厚標(biāo)志桿作為填筑層厚標(biāo)志物。

表1 壩體填筑技術(shù)指標(biāo)

圖2 大壩填筑工藝流程

3.3.2 壩料攤鋪

壩體填筑從填筑區(qū)的最低點(diǎn)開始鋪料，鋪料方向平行于壩軸線，砂礫料、小區(qū)料、墊層料、過渡料及兩岸接坡料采用后退法卸料，主堆石、次堆石采用進(jìn)占法填筑。小區(qū)料、墊層料、過渡料及兩岸接坡料由人工配合反鏟挖掘機(jī)平倉整平，其他用推土機(jī)整平，攤鋪過程中對超徑石和界面分離料采用反鏟挖掘機(jī)配合處理。在鋪料過程中，嚴(yán)格按照分區(qū)石灰線鋪設(shè)，厚度按照層厚標(biāo)志桿進(jìn)行控制。

表2 大壩填筑分期情況

3.3.3 灑水

灑水采用壩面和壩外加水相結(jié)合的方式，灑水量以在水管接口處接裝流量計(jì)進(jìn)行控制。在大壩上下游主要上壩道路上設(shè)置壩外加水站，對運(yùn)輸石料的車輛在進(jìn)入壩體前先進(jìn)行壩外預(yù)加水，以濕潤堆石料，壩外加水量一般按10%控制。上壩卸料經(jīng)平料后再進(jìn)行二次加水，壩面灑水采用壩內(nèi)預(yù)埋水管，用高壓供水水泵直接供水到壩面填筑料中，另外有灑水車配合進(jìn)行灑水，灑水量根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果確定，對于有風(fēng)化巖的摻配料，在料場增加一次灑水，使摻配的風(fēng)化巖料提前濕潤軟化，以減少風(fēng)化巖料的后期變形。

3.3.4 填筑順序及方法

壩面填筑作業(yè)順序采用“先粗后細(xì)”法。上游區(qū)填筑順序?yàn)椋褐鞫咽^渡料→墊層料←周邊小區(qū)料，為保證質(zhì)量，鋪料時必須及時清理界面上粗粒徑料（見圖3）。壩心砂礫料采用后退法鋪料，先填砂礫料，再填上下游的主、次堆石料，接縫處采用騎縫碾壓（見圖4）。

圖3 上游區(qū)“先粗后細(xì)”法鋪料順序（單位：cm）

圖4 壩心砂礫區(qū)鋪料順序（單位：cm）

3.3.4.1 主堆石、次堆石填筑

堆石區(qū)的填筑料由自卸車運(yùn)輸卸料，進(jìn)占法填筑，卸料堆與堆之間保留60cm間隙，用推土機(jī)平倉，以便于粗徑石料滾落底層而細(xì)石料留在面層，利于碾壓。采用YZT22牽引式振動碾，碾壓時采用錯距法順壩軸線方向進(jìn)行，低速行駛（2km/h），錯距由振動碾碾子寬度和碾壓遍數(shù)控制，當(dāng)振動碾碾子寬度為2m、碾壓遍數(shù)為8遍時錯距一般為25cm。碾壓按壩料的分區(qū)、分段進(jìn)行，各碾壓段之間的搭接不少于1.0m，鋪料層厚及碾壓遍數(shù)嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)施工控制，鋪筑碾壓層次分明，做到平起平升，以防碾壓時漏碾欠碾。在靠近岸坡處，大塊石易集中，故岸坡周邊選用粒徑較小且級配良好的過渡料填筑，同時周邊部位先于同層堆石料鋪筑，碾壓時滾筒盡量靠近岸坡，沿上下游方向行駛，碾壓不到之處用手扶式小型振動碾或液壓振動夯加強(qiáng)碾壓。

3.3.4.2 壩心砂礫石填筑

當(dāng)大壩填筑到54m高程以后，在壩心部位鋪一層2m厚的反濾料，然后開始填筑砂礫石料，砂礫料從壩址上下游河道的近壩料場中開采，開采過程中剔除60cm以上粒徑的漂石，由自卸車運(yùn)輸，后退法卸料填筑，采用推土機(jī)平倉，該部分料不考慮壩外加水，鋪料后直接在壩面上灑水碾壓，采用YZT22牽引式振動碾，碾壓時采用錯距法順壩軸線方向進(jìn)行。碾壓工藝要求與堆石區(qū)相同，鋪筑碾壓層次分明，并與上下游側(cè)的堆石區(qū)做到平起平升，接縫處進(jìn)行騎縫碾壓。

3.3.4.3 過渡料填筑

該區(qū)料最大粒徑為30cm，超徑料在料場及時解小，填筑時自卸汽車將料直接卸入工作面，后退法卸料，倒料順序可從兩邊向中間進(jìn)行。過渡料用推土機(jī)推平，人工輔助平整，鋪層厚度等按規(guī)定執(zhí)行，接縫處超徑塊石需清除，主堆石料不得侵占過渡區(qū)料的位置，若出現(xiàn)這一現(xiàn)象，應(yīng)采用反鏟挖除或人工清除。平整后灑水、碾壓，碾壓采用YZT22牽引式振動碾，順壩軸線方向來回行駛。

3.3.4.4 墊層料填筑

墊層料填筑前，必須把過渡料上游坡面所有大于8cm的已分離的塊石清除干凈。墊層料的最大粒徑不大于8cm，該部分料由黃砂與級配碎石料在拌料場拌制而成，用自卸車運(yùn)卸到墊層區(qū)，然后用推土機(jī)輔以人工整平，填筑時上游邊線水平超寬20～30cm，并與同層過渡料一并碾壓，碾壓時順壩軸線方向行駛，振動碾距上游邊緣的距離不宜大于40cm。灑水量、碾壓遍數(shù)、層厚及行走速度按規(guī)定控制。

3.3.4.5 周邊小區(qū)料填筑

周邊小區(qū)料的最大粒徑不大于4cm，該部分料由黃砂與人工碎石料在拌料場拌制而成，細(xì)顆粒采用小于5mm的人工砂，粗顆粒料采用0.5～4cm的軋石骨料，周邊小區(qū)料級配曲線必需滿足設(shè)計(jì)包絡(luò)線和規(guī)范要求。周邊小區(qū)料的加工量按需要拌制，盡量少堆存，采用專門場地堆放，不得與其他料混合，不得分離，更不能混入粘土和有機(jī)雜質(zhì)。周邊縫處的填筑保證規(guī)定的寬度，嚴(yán)格控制鋪料厚度、碾壓遍數(shù)及加水量，對于手扶小型振動碾碾壓不到的部位，輔以人工夯實(shí)。

3.4 壩體填筑結(jié)合部處理

3.4.1 大壩各區(qū)料的界面處理

大壩填筑各區(qū)料的交接界面必須注意防止大塊石集中，特別是墊層料與過渡料之間、過渡料與主堆石料之間，填筑料的粒徑差距較大，采用后退法卸料，填筑時不能有超徑石集中。界面上有大塊石時，及時采用1m3反鏟挖土機(jī)或推土機(jī)清除，保證主堆石區(qū)不侵占過渡區(qū)、過渡區(qū)不侵占墊層區(qū)。

3.4.2 壩體與岸坡結(jié)合部的填筑

壩體地基要求不能有“反坡”現(xiàn)象，因此對邊坡的反坡部位先進(jìn)行削坡或回填混凝土處理，壩料填筑時，岸坡接合部位易出現(xiàn)大塊石集中現(xiàn)象，且碾壓設(shè)備不容易到位，造成接合部位碾壓不密實(shí)。因此在接合部位填筑時，應(yīng)減薄填筑鋪料厚度，清除所有的大塊石，采用過渡層料填筑。

3.4.3 壩體分期結(jié)合部及壩后道路填筑施工

壩體分期接合部位及預(yù)留斜坡道，存在一定寬度半壓實(shí)狀態(tài)的松散料，在下一期填筑時必須加以處理，主要采用推土機(jī)削坡方式處理，在后填筑區(qū)填筑每層新料時，靠近先填筑體邊坡處留一溝槽，推土機(jī)在新填筑層上部削坡，把原半壓實(shí)狀態(tài)的松散料清除到預(yù)留溝槽內(nèi)，同時補(bǔ)充部分細(xì)料，削坡寬度視先填筑層半壓實(shí)體的寬度情況，一般為1.0～2.0m，然后采用振動碾順邊坡方向騎縫碾壓結(jié)合部，隨著后填區(qū)的升高逐層進(jìn)行削坡處理，依次邊削邊填邊碾壓到頂部。

4 質(zhì)量控制

4.1 壩料質(zhì)量控制

壩料的質(zhì)量從料場及壩面兩地控制，以料場控制為重點(diǎn)，將不合格料控制在料場，保證不合格料不上壩。在挖裝時實(shí)行分選挖裝，不合格料不裝車；為避免粗粒料集中裝車，采用挖掘機(jī)進(jìn)行翻拌，并剔出超徑石進(jìn)行解小，保證上壩料級配均勻合理；料場上設(shè)置填筑料種類標(biāo)志牌，運(yùn)輸車輛也掛標(biāo)志，相互對應(yīng)，以免裝混；進(jìn)入填筑區(qū)的車輛輪胎在壩外經(jīng)水槽清洗，以免夾帶泥土等雜物入內(nèi)；壩面上安排專人指揮車輛卸料，對不合格料要堅(jiān)決挖除并倒到指定地點(diǎn)。

4.2 填筑碾壓質(zhì)量控制

按設(shè)計(jì)要求及碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)，進(jìn)行鋪料、填筑碾壓，嚴(yán)格控制鋪層厚度及平整度，避免超厚或過??；對填筑區(qū)內(nèi)及分區(qū)交界面上的超徑石及時進(jìn)行處理；控制好壩料的加水量。在壩體填筑中，以控制碾壓參數(shù)為主、“試坑法”檢測為輔的“雙控法”進(jìn)行質(zhì)量控制，控制好振動碾的行走路線和速度；加強(qiáng)特殊部位及搭接帶的碾壓質(zhì)量控制；加強(qiáng)冬季、雨季的質(zhì)量控制。

4.3 質(zhì)量檢測

在加強(qiáng)施工質(zhì)量控制的同時，該工程委托第三方試驗(yàn)室對壩體填筑質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)檢測，經(jīng)過取樣檢測，各填筑料的施工質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

混凝土面板堆石壩因其充分利用當(dāng)?shù)夭牧稀⑼顿Y省、施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，在施工過程中新工藝、新方法得到不斷推廣和運(yùn)用。灘坑水電站面板堆石壩填筑施工，通過嚴(yán)格控制壩料質(zhì)量、碾壓工藝和加強(qiáng)細(xì)節(jié)控制，取得了良好的填筑質(zhì)量（大壩填筑共評定1491個單元，質(zhì)量全部合格，其中優(yōu)良1368個單元，優(yōu)良率91.75%；截至2009年底，壩體的最大沉降量為86.8cm，為壩高的0.53%，遠(yuǎn)小于技術(shù)警戒值1%），為面板堆石壩的施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)?！?/p>