響水水庫(kù)面板堆石壩快速施工技術(shù)

摘要：貴州盤南電廠響水水庫(kù)面板堆石壩填筑施工技術(shù)是在上壩運(yùn)輸?shù)缆飞俚那闆r下，通過精心組織、方案優(yōu)化的施工前提下僅用10個(gè)月工期安全并高質(zhì)量地完成了壩體103萬m3填筑量，最高月填筑強(qiáng)度達(dá)到22萬m3，較計(jì)劃提前56天。該施工技術(shù)創(chuàng)造了施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全與施工成本等管理的多贏，贏得業(yè)主、地方政府等的高度評(píng)價(jià)并取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：響水水庫(kù)；面板堆石壩；填筑施工

1 工程概述

響水水庫(kù)工程主要功能是為盤南6×600MW機(jī)組的大型火電廠提供2.7m3/s冷卻用水（保證率97%）的水源工程，位于貴州省盤縣響水鎮(zhèn)。該樞紐由庫(kù)區(qū)伏流過水洞、鋼筋混凝土面板堆石板、左岸引水系統(tǒng)、右岸地面開敞式溢洪道及泄洪消能設(shè)施以及火電廠取水系統(tǒng)等建筑物組成，主要以供水為主，兼顧發(fā)電及其它，總裝機(jī)容量為12.8MW，總庫(kù)容3357萬m3，電廠年用水總量5823萬m3，正常蓄水位EL.1459m。本樞紐工程屬Ⅱ等，大壩按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，相應(yīng)水位高程EL.1459.42m，2000年一遇校核，相應(yīng)水位高程EL.1461.11m。

水庫(kù)大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，設(shè)計(jì)壩高84.45m，壩頂高程EL.1463.45m，壩頂長(zhǎng)320m、寬6.05m，最大橫斷面底寬約262m；上、下游壩坡比均為1∶1.4并在壩后EL.1430m設(shè)置一道3m寬?cǎi)R道；壩體由墊層區(qū)（周邊特殊墊層區(qū)）、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、主堆石排水區(qū)及下游干砌塊石護(hù)坡共6部分組成，填筑總量103萬m3，墊層水平寬3～20m、過渡層水平寬4～11.67m，EL.1418m以下的趾板和面板上采用粘土鋪蓋和石渣填筑，大壩下游坡面為干砌塊石護(hù)坡，法向厚度0.8m。

2 壩體填筑

2.1 填筑概況及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

壩體填筑由特殊墊層料（小區(qū)料）、墊層料（2A）、過渡料（3A）、主堆石（3B）、次堆石（3C）及主堆石排水區(qū)（3E）和下游干砌塊石共七個(gè)區(qū)組成（壩體結(jié)構(gòu)見下圖1），填筑總量103萬m3（墊層料4.65萬m3， 小區(qū)料0.33萬m3， 過渡料10.19萬m3， 主堆料58.65萬m3， 次堆料27.71萬m3， 壩后護(hù)坡1.47萬m3），其中墊層區(qū)水平寬3～20m、過渡層水平寬4～11.67m，主堆料水平寬度3.95～127.88m，次堆料水平寬度26.3～69.8m，總寬度6.85～265.5m，壩后干砌塊石護(hù)坡法向厚度0.8m。

2.2 料場(chǎng)布置與開采及爆破試驗(yàn)

2.2.1 料場(chǎng)布置與開采

大壩填筑料源為設(shè)計(jì)規(guī)劃的料場(chǎng)，位于伏流洞段右岸公路邊，距壩址約5～7km，有用料儲(chǔ)量約160萬m3，能滿足本工程施工需要。開采時(shí)，先期進(jìn)行覆蓋層剝離，隨后按設(shè)計(jì)技術(shù)要求并結(jié)合以往類似工程類似巖性的爆破試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行各區(qū)料的爆破試驗(yàn)并獲取符合相應(yīng)料設(shè)計(jì)級(jí)配與質(zhì)量要求的爆破參數(shù)和起爆網(wǎng)絡(luò)，采取整體臺(tái)階梯段（10m垂直）爆破開挖，液壓鉆為主潛孔鉆為輔造孔，2#巖石銨梯炸藥，孔間、孔內(nèi)順序微差起爆網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 爆破試驗(yàn)

堆石壩壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分區(qū)及各區(qū)所起的作用不同，其各分區(qū)填筑材料的粒徑及級(jí)配的要求亦有所不同，因此針對(duì)各分區(qū)填筑料的粒徑及級(jí)配要求來爆破開采。通過爆破試驗(yàn)取得滿足設(shè)計(jì)要求的良好級(jí)配的爆破參數(shù)。由于墊層料的級(jí)配是通過機(jī)軋實(shí)現(xiàn)的，因此爆破試驗(yàn)只針對(duì)過渡料和堆石料來進(jìn)行，其主要技術(shù)指標(biāo)要求為：滿足壩體材料的良好級(jí)配要求，即不均勻系數(shù)大于5，曲率系數(shù)達(dá)到1以上的連續(xù)級(jí)配，超徑塊體要求減小到1%；主堆石料小于5mm含量小于20%；過渡料小于5mm含量達(dá)到5%～30%。

根據(jù)爆破參數(shù)和作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行壩體填筑料爆破，并按設(shè)計(jì)技術(shù)和規(guī)范要求對(duì)堆石料

和過渡料分別進(jìn)行五組級(jí)配分析，其爆破試驗(yàn)爆破料超徑（大于80cm）含量約為1%左右，各級(jí)料百分含量滿足要求，且料徑級(jí)配均勻，能滿足壩料設(shè)計(jì)技術(shù)及規(guī)范要求，其結(jié)果均在設(shè)計(jì)要求的包絡(luò)線內(nèi)。說明爆破試驗(yàn)成功，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的級(jí)配。

2.3 填筑碾壓試驗(yàn)及成果

填筑施工前按設(shè)計(jì)提供的技術(shù)及相關(guān)規(guī)范要求以及以往類似工程類似巖性的碾壓試驗(yàn)參數(shù)， 于04年5月進(jìn)行各區(qū)料分區(qū)填筑碾壓試驗(yàn)（受碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地制約，采取分區(qū)進(jìn)行）并通過聯(lián)合驗(yàn)收；同年11月在壩體EL.1401m進(jìn)行墊層、過渡及主堆料的聯(lián)合試驗(yàn)及在壩前EL.1401m以下進(jìn)行斜坡墊層料的碾壓試驗(yàn)，碾壓機(jī)械為三一26E自行式振動(dòng)碾，斜坡碾壓機(jī)械為YZT-12型拖式振動(dòng)碾，確定了壩體填筑標(biāo)準(zhǔn)及碾壓參數(shù)，并明確施工現(xiàn)場(chǎng)控制以施工參數(shù)為主，挖坑試驗(yàn)為輔的方法。

3 壩體填筑施工

3.1 填筑分期與相應(yīng)特性及道路布置

根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、工程進(jìn)度、施工道路布置及觀測(cè)埋設(shè)等因素綜合確定壩體分六期填筑。

3.2 填筑設(shè)備配置

為確保填筑進(jìn)度及施工質(zhì)量，結(jié)合工程實(shí)際及以往類似工程填筑施工配置了自行式振動(dòng)碾2臺(tái)、平板碾和拖碾各1臺(tái)、推土機(jī)3臺(tái)、挖掘機(jī)7臺(tái)、自卸汽車60輛。

3.3 壩體填筑施工

壩體填筑堆石料采用挖掘機(jī)裝自卸汽車經(jīng)各期上壩路運(yùn)輸上壩，進(jìn)展法鋪料，推土機(jī)平倉(cāng)，人工灑水濕潤(rùn)，25t自行式振動(dòng)碾錯(cuò)距法碾壓，其壩面填筑參數(shù)嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)確定的各區(qū)參數(shù)執(zhí)行，每層填筑碾壓完畢并經(jīng)檢測(cè)及聯(lián)合驗(yàn)收合格后，按相關(guān)填筑料的技術(shù)要求進(jìn)行上層填筑施工。各區(qū)填筑料具體施工方法：

按設(shè)計(jì)要求完成各填筑區(qū)邊界線的基礎(chǔ)測(cè)量、壩基找平、壩料開采，上壩料均采用挖機(jī)裝15～30t自卸汽車運(yùn)輸上壩，進(jìn)占法布料，推土機(jī)推平，人工控制填筑層厚；墊層料由裝載機(jī)或挖機(jī)裝15～20t自卸汽車運(yùn)輸上壩，后退法布料，推土機(jī)推平局部挖機(jī)修整，人工控制填筑層厚。

鋪料整平：堆石區(qū)采用自卸汽車進(jìn)占法鋪料，推土機(jī)攤鋪整平壩面， 1m3反鏟挖掘機(jī)剔除少量超徑石，并修整主堆石區(qū)和過渡區(qū)的邊界面。填筑層與岸坡結(jié)合部及各分區(qū)、分塊結(jié)合部剔除大塊石并將粗粒徑集中部分挖除，回填以級(jí)配連續(xù)的石渣料；因施工道路等原因超高填筑部位須預(yù)留臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于該填筑層厚的2倍；過渡料采取自卸汽車后退法布料， 1m3反鏟挖掘機(jī)攤鋪整平并剔除少量超徑石，人工配合修整邊界面。在與墊層料交界的部位，剔除粒徑超過20cm的塊石；與主堆石區(qū)交界的部位，剔除粒徑超過40cm的塊石；墊層料采取自卸汽車后退法布料，1m3反鏟挖掘機(jī)攤鋪整平，人工配合修直邊界線。墊層（特殊墊層）料填筑層不準(zhǔn)超厚。

填筑碾壓：25t自行式振動(dòng)碾錯(cuò)距法碾壓，滾筒錯(cuò)距50～60cm，往復(fù)為兩遍，順壩軸線方向行駛，靠岸坡邊緣50～100cm范圍內(nèi)大型振動(dòng)碾不能碾壓到位，均按相應(yīng)分區(qū)填筑厚度折半填筑，采用大型振動(dòng)碾盡量從順邊坡及垂直岸坡兩個(gè)方向交錯(cuò)碾壓并在最靠近岸坡位置持續(xù)振動(dòng)，最大限度地讓激振力傳遞并使振動(dòng)碾與周邊縫間的填筑料得到充分?jǐn)D壓而密實(shí)，最后再采用小型平板振動(dòng)碾反復(fù)振動(dòng)碾壓，確保填筑碾壓質(zhì)量與效果。

墊層區(qū)與過渡區(qū)先于相鄰主堆區(qū)填筑，其填筑方法：自卸汽車后退法布料，CAT320B挖機(jī)平整修直上游邊線，墊層與過渡層同時(shí)、同層、同厚碾壓，碾壓前充分灑水濕潤(rùn)以保碾壓質(zhì)量與效果，同時(shí)加強(qiáng)過渡區(qū)與相鄰主堆區(qū)接縫位置的騎縫碾壓，確保分區(qū)搭接質(zhì)量與效果。

斜坡修整與碾壓：墊層面每升高15～20m時(shí)進(jìn)行一次斜坡碾壓。斜坡碾壓前先進(jìn)行坡面修整。按測(cè)量放樣吊線，預(yù)留一定厚度的沉降量。人工自上而下，逐層剝除吊線以上的墊層料，使坡面平整。修坡時(shí)，要保證坡面平整，碾壓后斜坡面的平整度控制在+5～-8cm之內(nèi)。斜坡碾壓采用錯(cuò)距法，碾跡最小搭接寬度20cm，先靜碾兩遍，然后半振碾（上振下不振，往復(fù)一周為一遍）七遍，最后靜碾一遍。

填筑灑水：從布置在兩壩肩水池接4寸管沿岸坡架設(shè)，壩面內(nèi)接2寸橡管隨填筑部位人工移動(dòng)灑水，在鋪料整平經(jīng)確認(rèn)厚度符合要求及碾壓前，開始灑水，水管安裝水表計(jì)量，以確保灑水量滿足要求及填筑質(zhì)量與效果，灑水量按碾壓試驗(yàn)確定參數(shù)執(zhí)行。

下游壩后干砌石護(hù)坡：下游護(hù)坡隨壩體上升跟進(jìn)砌筑，充分利用爆破開采中的超徑石料，鋪以人工撬填，使最大的面平行于設(shè)計(jì)坡面。護(hù)坡塊石之間嵌合牢固。

4 填筑施工質(zhì)量控制

面板堆石壩質(zhì)量控制主要有料場(chǎng)及壩面兩個(gè)環(huán)節(jié)，其最關(guān)鍵環(huán)節(jié)還在于料場(chǎng)，料場(chǎng)控制的關(guān)鍵又在于級(jí)配與含泥量的控制。先期采取徹底剝離覆蓋層到完整基巖面，確保含泥量控制在允許范圍內(nèi)；級(jí)配控制，各區(qū)上壩料均按料場(chǎng)規(guī)劃區(qū)域嚴(yán)格按爆破試驗(yàn)確定參數(shù)進(jìn)行開采爆破（施工中隨巖層變化適時(shí)調(diào)整）。壩體填筑過程中必須抓好填筑各工序的施工質(zhì)量控制，根據(jù)壩體填筑施工規(guī)范，填筑施工質(zhì)量控制主要采取以控制施工參數(shù)和挖坑取樣（輔以核子密度儀）測(cè)試孔隙率及干密度的雙控制。

5 填筑施工安全控制

在填筑施工過程中，主要從料場(chǎng)及壩面兩個(gè)環(huán)節(jié)來控制安全，而關(guān)鍵環(huán)節(jié)還在于料場(chǎng)。料場(chǎng)安全控制主要從先期拆除爆破安全距離范圍內(nèi)所有設(shè)施、爆破安全警戒的設(shè)置、火工產(chǎn)品的管理、開采過程中邊坡危懸石處理、裝運(yùn)設(shè)備場(chǎng)內(nèi)管理及道路維護(hù)等；而壩面安全控制主要從壩面設(shè)備運(yùn)行管理（特別是壩體上升后碾壓設(shè)備）、壩體填筑上升與壩前壩后交叉施工的護(hù)欄設(shè)置、壩面夜間施工加強(qiáng)照明設(shè)置、壩面施工派專職安全員輪流值班巡視與監(jiān)督等。

6 填筑施工成本控制

在保證工程安全、進(jìn)度及質(zhì)量的前提下，為最大限度地降低施工成本，從主要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上加強(qiáng)管理：首先加強(qiáng)上壩料管理與控制，對(duì)上壩運(yùn)輸全部實(shí)行過磅核算，其次加強(qiáng)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的管理，提高車輛的日上壩強(qiáng)度與效益，有效地節(jié)省2個(gè)月工期而取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

8 結(jié)語(yǔ)

盤南面板堆石壩在僅有一條上壩運(yùn)輸?shù)缆非疫€與地方交通存在交叉混用及運(yùn)距達(dá)5～7km等復(fù)雜條件下的填筑施工，僅用10個(gè)月安全地完成壩體填筑量103萬m3，提前2個(gè)月，使壩體填筑能保持連續(xù)4個(gè)月完成填筑量69.2萬m3，最高月上壩填筑強(qiáng)度達(dá)22萬m3/月， 至05年10月10日止壩體最大沉降不足20cm，其施工安全與施工成本得到很好的控制，創(chuàng)造施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全與施工成本等的多贏，并取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介：趙彥華（1978-），女，工程師，遼寧省朝陽(yáng)市喀左縣，現(xiàn)從事防汛抗旱工作。2001年6月畢業(yè)于武漢大學(xué)水利水電工程專業(yè)，2001年7月至2003年3月，在中國(guó)水利水電第九工程局有限公司工作，同年3月至今，在貴陽(yáng)市人民政府防汛抗旱指揮部辦公室工作。