績(jī)溪抽水蓄能電站下庫(kù)大壩分期分區(qū)填筑施工工藝

李向前，李亞強(qiáng)

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川成都610066)

1 工程概況

安徽績(jī)溪抽水蓄能電站位于安徽省績(jī)溪縣伏嶺鎮(zhèn)境內(nèi)，距績(jī)溪縣城29 km。電站由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關(guān)站及下水庫(kù)等建筑物組成。地下廠房?jī)?nèi)安裝6臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 800 MW。下水庫(kù)為混凝土面板堆石壩，最大壩高59.1 m，下水庫(kù)有效庫(kù)容約903萬(wàn)m3。

下水庫(kù)大壩壩址位于下嶺前村南側(cè)，為混凝土面板堆石壩。大壩壩頂長(zhǎng)443.7 m，寬7.0 m，最大壩高59.1 m(趾板處)，壩頂高程345.1 m，壩體上游面坡比1∶1.5，下游面坡比1∶2.0。壩體填筑材料分成墊層區(qū)(水平寬度2.0 m)、特殊墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)(水平寬度4.0 m)、上游堆石區(qū)、交疊過(guò)渡區(qū)、下游堆石區(qū)以及上游大壩輔助防滲區(qū)(包括面板上游二級(jí)粉煤灰和回填全、強(qiáng)風(fēng)化料)。大壩上游墊層面采用5 cm厚碾壓砂漿護(hù)坡。

2 下水庫(kù)大壩分期分區(qū)填筑規(guī)劃

下水庫(kù)大壩壩體分兩期填筑：第一期填筑至312.0 m高程；第二期填筑312.0～341.6 m高程。壩體填筑總量為211.29萬(wàn)m3，施工工期13.5個(gè)月，平均填筑強(qiáng)度15.7萬(wàn)m3/月，高峰填筑強(qiáng)度20.5萬(wàn)m3/月。

根據(jù)業(yè)主確定的工程進(jìn)度節(jié)點(diǎn)目標(biāo)工期和以往施工經(jīng)驗(yàn)、節(jié)點(diǎn)工程量、工程區(qū)內(nèi)水文氣象條件等因素，確定績(jī)溪電站下水庫(kù)大壩上升速度約6～8 m/月。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)河流引排、現(xiàn)有施工道路布置、地形地貌，擬對(duì)壩體填筑進(jìn)行分區(qū)施工[1]，填筑從赤石坑溝左側(cè)最低處開始，保留原有河流，待上游圍堰填筑完成再進(jìn)行該部位填筑施工。對(duì)各區(qū)進(jìn)行填筑整平，根據(jù)大壩上升調(diào)和、填筑料性質(zhì)變化，逐漸合并分區(qū)，待大壩上升到過(guò)渡料填筑高程(331.8 m)以上時(shí)，將整個(gè)大壩整合為一個(gè)填筑區(qū)域進(jìn)行施工。臨10-1號(hào)道路經(jīng)過(guò)趾板部位時(shí)，應(yīng)保留該處原始地貌，先進(jìn)行兩側(cè)趾板的土石方開挖、混凝土澆筑及灌漿施工。待兩側(cè)趾板施工結(jié)束后將該處道路移至左側(cè)，再進(jìn)行該處趾板的施工。填筑時(shí)嚴(yán)格按照經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的大壩碾壓試驗(yàn)成果中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行，確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 大壩各區(qū)填筑施工流程

2.1 填筑分區(qū)

壩體填筑分區(qū)布置如圖1所示。

(2)填筑Ⅱ區(qū)，該區(qū)靠近左壩肩、過(guò)渡料填筑下游側(cè)。

(3)填筑Ⅲ區(qū)，位于赤石坑溝左側(cè)壩體295 m高程以下，過(guò)渡料填筑上游側(cè)低洼處。鑒于趾板施工尚未結(jié)束，該處石渣料填筑時(shí)應(yīng)預(yù)留離趾板開挖線不低于30 m寬距離。

(4)填筑Ⅳ區(qū)，該區(qū)臨近左壩肩、過(guò)渡料填筑上游側(cè)。

(5)填筑Ⅴ區(qū)，主要集中于赤石坑溝右側(cè)。

圖1 下庫(kù)大壩填筑分區(qū)平面布置

2.2 填筑流程

大壩填筑施工首先從填筑Ⅰ區(qū)的下游堆石區(qū)開始，待填筑到303 m高程時(shí)與II區(qū)合并進(jìn)行填筑施工，同時(shí)進(jìn)行III區(qū)295 m高程以下填筑施工。待III區(qū)填筑到303 m高程時(shí)，合并III區(qū)和IV區(qū)一同進(jìn)行填筑施工，同時(shí)對(duì)V區(qū)進(jìn)行施工。待各區(qū)填筑施工到312 m高程時(shí)，即完成大壩第一期填筑施工。緊接著開始第二期填筑施工，此時(shí)整個(gè)壩面仍然按3大施工區(qū)依次進(jìn)行填筑，待填筑到331.8 m高程時(shí)，此時(shí)大壩填筑合并成2個(gè)施工區(qū)，分界線為赤石坑溝。后期2個(gè)區(qū)同時(shí)施工直至完工。大壩各區(qū)填筑施工流程見圖2。

3 下庫(kù)大壩壩體填筑施工工序

墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)沿壩軸線以流水作業(yè)為一個(gè)作業(yè)區(qū)，上下游堆石根據(jù)填筑面積分單元?jiǎng)澐至魉M(jìn)行填筑，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、振動(dòng)碾壓密實(shí)和質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收等工序[2]。

(1)填筑施工準(zhǔn)備。填筑前對(duì)基礎(chǔ)面進(jìn)行四方聯(lián)合驗(yàn)收合格，填筑層必須經(jīng)監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查驗(yàn)收，經(jīng)土建中心試驗(yàn)室檢測(cè)合格后，方可進(jìn)行下一層填筑。施工準(zhǔn)備包括勘探坑槽平洞回填、填筑部位基礎(chǔ)處理、基礎(chǔ)觀測(cè)設(shè)施埋設(shè)、壩體監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)、填筑基礎(chǔ)面驗(yàn)收、測(cè)量、安放厚度控制標(biāo)志和分區(qū)接線標(biāo)識(shí)等。

(2)測(cè)量控制。壩基經(jīng)四方聯(lián)合驗(yàn)收合格后，按設(shè)計(jì)要求測(cè)量確定各填筑區(qū)的交界線，灑石灰線進(jìn)行標(biāo)識(shí)，兩岸岸坡上標(biāo)寫高程和樁號(hào)，其中，墊層上游邊線、墊層與過(guò)渡區(qū)交界線、過(guò)渡區(qū)與主堆石區(qū)交界線每層上升均進(jìn)行測(cè)量放樣，主次堆石區(qū)交界線、下游邊線可放寬到2～3層測(cè)量放樣1次，測(cè)量放樣時(shí)要預(yù)加沉降量，考慮大壩沉降影響外形尺寸。

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(3)壩料裝運(yùn)。在上水庫(kù)庫(kù)尾料場(chǎng)安排2臺(tái)CAT323反鏟裝車，斗容為1.3～1.6 m3，運(yùn)輸車輛30臺(tái)相對(duì)固定，并在車上掛牌區(qū)分料源種類，避免出現(xiàn)運(yùn)輸錯(cuò)誤，裝錯(cuò)填筑料；裝車時(shí)由專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)指揮，將超徑石予以剔除，料場(chǎng)邊緣部位較為風(fēng)化的巖石由監(jiān)理組織四方進(jìn)行料源鑒定，確定是否能夠作為上壩填筑料。

(4)攤鋪平整。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，特殊墊層料、墊層料、過(guò)渡料采用后退法卸料，上游堆石料和下游堆石料采用進(jìn)占法填筑，卸料后，采用SD320推土機(jī)推料整平，特殊墊層料、墊層料、過(guò)渡料采用反鏟配合人工整平，攤鋪厚度嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行控制，每層鋪料后采用GPS檢查鋪料厚度，確保其滿足質(zhì)量要求。

(5)灑水。大壩填筑灑水采用壩外車上加水和壩面補(bǔ)充灑水相結(jié)合的方式。在上壩道路上安裝龍門架加水系統(tǒng)，在主管路上安裝水表，測(cè)定主水管流量，根據(jù)車輛載重，碾壓試驗(yàn)確定的加水量(加水量控制在15%)，推算出加水時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)加水時(shí)間控制加水量。上壩料經(jīng)推平后采用10 t灑水車再進(jìn)行二次補(bǔ)充灑水，使填筑料充分濕潤(rùn)，并及時(shí)進(jìn)行碾壓。

(6)壓實(shí)。大壩墊層料、過(guò)渡料、上游堆石料、下游堆石料和部分特殊墊層料均采用26 t自行式振動(dòng)碾碾壓，碾壓設(shè)備上安裝GPS監(jiān)控系統(tǒng)。

4 分區(qū)填筑施工工藝和方法

4.1 技術(shù)要求

壩體填筑各區(qū)壓實(shí)厚度分別為：特殊墊層料20 cm、墊層料40 cm、過(guò)渡料40 cm、下游堆石料40 cm、上游堆石料80 cm，在斷層(巖脈)處先回填40 cm厚反濾料，再填筑200 cm過(guò)渡料。

4.2 填筑面作業(yè)

壩體填筑采取均衡上升，保證大壩填筑均勻沉降[3]，墊層區(qū)和過(guò)渡料區(qū)與相鄰的上游堆石料高差不超過(guò)一層堆石料厚度。壩面填筑作業(yè)順序：采用先填筑兩層下游堆石料(一層40 cm)和兩層上游堆石料與下游堆石料之間的過(guò)渡料(一層40 cm)，再填筑一層上游堆石料(一層80 cm)，再填筑兩層上游過(guò)渡料和墊層料(一層40 cm)，循環(huán)流水作業(yè)。

下游堆石料和上游堆石料采用進(jìn)占法鋪料，上游堆石料填筑完成后，采用反鏟將與過(guò)渡料分界處超徑石清除。過(guò)渡料采用后退法進(jìn)行鋪料，過(guò)渡料鋪料完成后先將與墊層料分界處超徑石清除，再鋪填墊層料，保證過(guò)渡料、墊層料水平寬度滿足設(shè)計(jì)要求。墊層料靠近壩體最上游，同樣采用后退法鋪料，鋪料寬度超出設(shè)計(jì)邊線20～30 cm，當(dāng)墊層料填筑上升3～4 m后采用長(zhǎng)臂反鏟進(jìn)行一次坡面修整，保證墊層料碾壓密實(shí)；相鄰分區(qū)碾壓時(shí)采取騎縫碾壓。

4.3 壩體分區(qū)填筑作業(yè)施工方法

(1)上下游堆石料填筑。下游堆石料采用下庫(kù)庫(kù)盆、壩基開挖、下水庫(kù)進(jìn)/出水口明挖的強(qiáng)、弱風(fēng)化粗?；◢弾r填筑，粒徑控制在40 cm以內(nèi)，鋪料厚度控制在50 cm以內(nèi)，壓實(shí)厚度控制在40 cm，采用26 t振動(dòng)碾先靜碾2遍，再振動(dòng)碾壓6遍；上游堆石料采用上庫(kù)庫(kù)尾石料場(chǎng)開采的新鮮砂巖，鋪料厚度90 cm，壓實(shí)厚度80 cm，由20 t自卸車運(yùn)輸，采用進(jìn)占法填筑，使粒徑大的石塊滾落底部，細(xì)料留在面層，從而有利于整平和碾壓，及控制鋪料厚度。采用26 t自行式振動(dòng)碾平行于壩軸線先靜碾2遍，再振動(dòng)碾壓10遍，碾壓采用整碾錯(cuò)距法，行駛速度控制在3 km/h，碾壓按壩料分區(qū)、分段進(jìn)行，各分區(qū)、分段之間的水平碾壓搭接寬度為1.0 m(不小于0.5 m)，碾壓遍數(shù)嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的施工參數(shù)進(jìn)行控制，碾壓層次分明，避免出現(xiàn)漏壓欠壓現(xiàn)象。

(2)過(guò)渡料填筑。過(guò)渡料最大粒徑為30 cm，鋪料厚度50 cm，壓實(shí)厚度40 cm，過(guò)渡料填筑前，先將與上游堆石料和下游堆石料分界部位大于30 cm的已分離的塊石清除干凈。在過(guò)渡料裝車時(shí)剔除超徑石，運(yùn)輸至壩面填筑時(shí)直接將過(guò)渡料卸到作業(yè)面，采用后退法進(jìn)行填筑，采用推土機(jī)進(jìn)行平料，反鏟輔助平整，鋪料厚度等嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的施工參數(shù)進(jìn)行施工，平整后及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充灑水，采用26 t自行式振動(dòng)碾平行于壩軸線先靜碾2遍，再振動(dòng)碾壓8遍。

(3)墊層料填筑。①下水庫(kù)墊層料水平寬度2.0 m，鋪料壓實(shí)厚度為40 cm。墊層料采用Q4標(biāo)加工好的混合料參配強(qiáng)風(fēng)化粗類花崗巖，各種骨料的比例按照設(shè)計(jì)的包絡(luò)線和骨料自身級(jí)配通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。②兩岸巖坡上標(biāo)寫高程、軸距和樁號(hào)，其中墊層與過(guò)渡料區(qū)交界線每層上升均應(yīng)進(jìn)行測(cè)量放樣，灑白灰予以明示。③墊層料采用20 t自卸汽車運(yùn)輸上壩，后退法卸料。采用反鏟進(jìn)行平料，采用標(biāo)桿控制鋪料厚度，并用GPS對(duì)鋪料厚度進(jìn)行復(fù)測(cè)。④ 碾壓前人工灑水，達(dá)到碾壓試驗(yàn)確定的最優(yōu)含水量；采用26t自行振動(dòng)碾先靜壓2遍再振動(dòng)碾壓8遍，采用“進(jìn)退錯(cuò)距法”進(jìn)行，振動(dòng)碾行進(jìn)速度3 km/h。⑤墊層料上游面為懸空面，碾壓時(shí)料物會(huì)向上游移動(dòng)，邊緣部分始終是松散的；為確保人身和機(jī)械安全，振動(dòng)碾不能緊靠邊沿行駛，為確保上游墊層料的碾壓質(zhì)量，還需在設(shè)計(jì)水平寬度2 m的基礎(chǔ)上再向上游加寬20～30 cm。⑥當(dāng)墊層料填筑上升3～4 m后進(jìn)行一次坡面修整，采用液壓反鏟削坡，削坡后的坡面在法線方向宜高于設(shè)計(jì)線約5～8 cm。填筑施工時(shí)，設(shè)置專職質(zhì)檢人員對(duì)墊層料的級(jí)配情況、鋪層厚度、加水量、碾壓遍數(shù)，干密度等進(jìn)行跟蹤控制。

(4)特殊墊層料填筑。特殊墊層料是趾板和面板直接承接的重要結(jié)構(gòu)，因此，填筑時(shí)應(yīng)加強(qiáng)鋪料厚度、碾壓遍數(shù)的控制。特殊墊層料由下庫(kù)砂石系統(tǒng)加工的骨料摻拌。測(cè)量放線，放出填筑體的上、下游邊線，用石灰灑上邊線。 推土機(jī)平料，液壓反鏟輔助鋪填；每層鋪料壓實(shí)厚度20 cm，標(biāo)尺測(cè)定鋪層厚度。 碾壓前人工灑水，達(dá)到碾壓試驗(yàn)所確定的最優(yōu)含水量；采用26 t振動(dòng)碾順壩軸線先靜碾2遍再振動(dòng)碾壓8遍，振動(dòng)碾行進(jìn)速度3 km/h；局部邊角采用DG200H型平板夯夯實(shí)。

5 結(jié) 語(yǔ)

績(jī)溪抽水蓄能水電站下水庫(kù)采取分期、分區(qū)填筑的方法，盡管壩體填筑各分區(qū)質(zhì)量要求不同，但由于制定了不同的填筑施工參數(shù)及合適的填筑順序，使得壩體填筑均衡上升，保證了大壩填筑均勻沉降。

下庫(kù)大壩填筑采用的壩料挖裝、壩料運(yùn)輸、卸料、灑水、攤鋪平整、振動(dòng)碾壓密實(shí)和質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收等施工工序，基本形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化施工體系，便于現(xiàn)場(chǎng)施工人員操作和管理，施工效果較好。

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