長河壩水電站大壩礫石土心墻分區(qū)填筑施工方法

陳　曦　韓　興/中國水利水電第五工程局有限公司

【摘　要】　礫石土心墻是大壩防滲結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響到大壩填筑的總體施工質(zhì)量和蓄水后的安全運(yùn)行。本文以長河壩水電站大壩工程為例介紹一種高土石壩心墻區(qū)填筑分區(qū)流水作業(yè)的填筑施工方法，可供同類工程參考。

【關(guān)鍵詞】　長河壩水電站　高礫石土心墻堆石壩　心墻　分區(qū)填筑

1　概述

長河壩水電站為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站，壩址位于甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)。大渡河為不通航河道，樞紐無漂木任務(wù)。電站裝機(jī)容量2600MW，正常蓄水位1690.00m，相應(yīng)庫容為10.75億m3。

大壩為礫石土心墻壩，最大壩高240m。心墻填筑底高程1457.00m，頂高程1696.40m，心墻頂寬6.0m，心墻底寬125.70m，上、下游坡均為1∶0.25。心墻礫石土料總填筑量為428.32萬m3。本工程心墻礫石土料從湯壩和新蓮?fù)亮蠄鲩_采，經(jīng)篩分、摻配等制備工藝，檢測合格后上壩。

2　礫石土心墻分區(qū)

2.1　總體規(guī)劃原則

（1）便于按照鋪料、碾壓、檢測工序組織流水作業(yè)。

（2）避免形成上、下游貫通的薄弱條帶。

（3）避免對土體的超壓剪切破壞。

（4）保持平起施工。

2.2　分區(qū)措施

心墻在1471.00m高程（河床廊道及上游防滲墻頂部高塑性黏土設(shè)計(jì)高程）至1588.00m高程，礫石土劃分為4個(gè)區(qū)，分別為鋪料區(qū)、碾壓區(qū)、檢測區(qū)和合格區(qū)。按鋪料、碾壓、檢測組織流水作業(yè)。為了防止路面土料超壓破壞，要求土料運(yùn)輸車輛分別從上、下游方向進(jìn)料，即上游兩個(gè)作業(yè)區(qū)從上游進(jìn)料，下游兩個(gè)作業(yè)區(qū)從下游進(jìn)料。另外，為防止沿左右岸分段碾壓形成貫通上下游的搭接條帶，上游兩區(qū)碾壓分界線與下游兩區(qū)的碾壓分界線錯(cuò)位布置，本工程采用沿壩軸線錯(cuò)距0.2L（L為沿作業(yè)面壩軸線的鋪料總長度）。分區(qū)布置如圖1所示。

隨著壩面填筑上升，心墻填筑區(qū)沿壩軸線方向長度逐漸加大，而垂直壩軸線方向?qū)挾戎饾u變窄，當(dāng)壩面上升至1588.00m高程時(shí)，整個(gè)心墻區(qū)域?qū)挾燃s為60m，越向上壩面填筑寬度越窄，如再按照上述分區(qū)作業(yè)，不利于組織機(jī)械化快速施工。故此時(shí)不應(yīng)再依照壩軸線上下游側(cè)進(jìn)行劃分，改為按壩面全寬沿壩軸線方向布置流水作業(yè)區(qū)，分段長度以80～120m布置為宜，單側(cè)進(jìn)料。分段布置如圖2所示。

3　礫石土心墻料填筑施工方法

3.1　礫石土鋪料

（1）利用25t、32t自卸汽車運(yùn)輸?shù)[石土心墻料，采用進(jìn)占法順壩軸線方向鋪料，SD32推土機(jī)散料和粗平，平地機(jī)細(xì)平，邊角部位用小型液壓反鏟輔助攤鋪。

（2）壩面鋪料時(shí)，作業(yè)面上設(shè)專人手持紅綠旗指揮卸料，卸料指揮員發(fā)出卸料信號(hào)后方可卸料，運(yùn)輸司機(jī)不得隨意卸料。

（3）心墻區(qū)各種壩料填筑順序。先采用雙料攤鋪器一次拖拉攤鋪土、砂分界區(qū)壩料，再分別采用進(jìn)占法攤鋪土料、后退法攤鋪反濾料，并同時(shí)進(jìn)行過渡料、堆石料鋪填。礫石土與反濾料同層碾壓。各區(qū)礫石土上料施工時(shí)應(yīng)優(yōu)先向兩岸蓋板方向攤鋪施工，以便于同層的兩岸高塑性黏土鋪填上升，最大限度地避免交叉作業(yè)。高塑性黏土鋪料前在壓板混凝土表面按照要求刷泥漿。

（4）雨季施工時(shí)，通過加強(qiáng)雨情預(yù)報(bào)安排施工，通過壩上設(shè)置的雨量計(jì)等優(yōu)化填筑時(shí)段，保證小于5mm的小雨連續(xù)施工、大于5mm的雨后能夠及時(shí)復(fù)工。填筑工作面鋪料時(shí)形成略向上、下游傾斜2％～4％的斜坡，填筑面形成魚背形，以利于填筑面排水，同時(shí)對填筑完成的面采用振動(dòng)平碾快速壓光形成光面，防止松土被小雨滲入。當(dāng)因連續(xù)降雨壩面心墻土料停止施工時(shí)，心墻區(qū)施工機(jī)械撤出填筑面至過渡區(qū)，并全部采用PE膜及時(shí)覆蓋防止更多雨水下滲。降雨停止后，人工揭開PE膜，根據(jù)土料含水情況確定采用翻曬或直接清除表層含水率較大的土料等處理措施。

為避免連續(xù)降雨對礫石土料含水量以及料場邊坡造成影響，料場應(yīng)妥善安排排水，建立截水溝等排水系統(tǒng)。同時(shí)為防止降雨導(dǎo)致料場運(yùn)輸?shù)缆纺酀簟⒂旰蟛荒芗皶r(shí)出料等影響雨后填筑快速復(fù)工，雨季來臨前在距離填筑面較近的大壩上下游壓重體平臺(tái)分別儲(chǔ)備堆存一定方量的合格成品料（表面壓光，以利于排水），作為復(fù)工填筑的直供料。

3.2　礫石土碾壓

（1）土工膜以上第一層土（30cm）采用26t自行式凸塊碾靜壓14遍，取樣檢測密實(shí)度（不作為質(zhì)量評價(jià)依據(jù)）；第二層采用26t自行式凸塊碾靜壓2遍，振壓12遍。每一填筑單元鋪料完成，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師驗(yàn)收同意后，振動(dòng)碾操作手按照各分區(qū)分別碾壓，采用26t自行凸塊振動(dòng)碾碾壓14遍（靜2+振12）。對于局部邊角及儀器周邊、靠近岸坡、廊道、刺墻周圍100cm范圍以及建筑物附近大型設(shè)備無法碾壓的部位，采用HCD夯板薄層（層厚約15cm）夯實(shí)。根據(jù)鋪料厚度和擊實(shí)功計(jì)算，沖擊夯碾壓按照5min/m2進(jìn)行控制，確保壓實(shí)質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。為保證壓實(shí)質(zhì)量，每填筑3層，凸塊振動(dòng)碾補(bǔ)壓3遍。

（2）振動(dòng)碾行走路線應(yīng)平行于壩軸線，前進(jìn)或后退全振動(dòng)行駛，行駛速度為（2.5±0.2）km/h。

（3）根據(jù)前期實(shí)踐，為確保碾壓合格比率并提高效率，采取“大錯(cuò)距”法碾壓，即每碾壓兩遍錯(cuò)一碾輪寬，每一錯(cuò)距碾輪之間搭接20～30cm，如此循環(huán)碾壓夠規(guī)定遍數(shù)。碾壓搭接平面示意圖如圖3所示。

（4）定期由專業(yè)檢測單位對碾壓設(shè)備各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測定，滿足施工參數(shù)要求。

（5）振動(dòng)碾操作手操作時(shí)，應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，不得漏碾或少碾，必須做好詳細(xì)記錄和現(xiàn)場交接班記錄。質(zhì)檢人員根據(jù)GPS碾壓監(jiān)控系統(tǒng)通知碾壓遍數(shù)，發(fā)現(xiàn)漏壓、少壓部位及時(shí)通知補(bǔ)壓。

3.3　質(zhì)量檢查與控制

3.3.1　鋪料過程控制

（1）礫石土料采用進(jìn)占法鋪料，SD32推土機(jī)平料，載重運(yùn)輸車輛應(yīng)盡量避免在已壓實(shí)的土料面上行駛，以防產(chǎn)生剪切破壞。

（2）嚴(yán)格控制鋪料層厚，不得超厚。鋪料過程中采用20m×20m的網(wǎng)格定點(diǎn)測量控制層厚，發(fā)現(xiàn)超厚時(shí)，立即指揮推土機(jī)、裝載機(jī)處理。

（3）填筑作業(yè)面盡量平起，以免形成過多的接縫面。由于施工需要進(jìn)行分區(qū)填筑時(shí)，接縫坡度不得陡于1∶3。

（4）根據(jù)工作面實(shí)際情況，進(jìn)入填筑面的路口應(yīng)頻繁變換，以避免已填筑料層因車輛交通頻繁造成過碾現(xiàn)象。

（5）每一填筑層面在鋪填新一層礫石土料前，應(yīng)做刨毛處理。刨毛采用推土機(jī)來回行走履帶壓痕的方法。

（6）在備料或鋪料過程中，配置專職人員在作業(yè)面上巡查，隨時(shí)剔除填筑料中出現(xiàn)的個(gè)別超徑石、樹根等。

3.3.2　碾壓質(zhì)量檢查

礫石土的碾壓質(zhì)量控制主要是對碾壓設(shè)備型號(hào)、振動(dòng)頻率、行走速度、含水量、鋪料厚度、碾壓遍數(shù)進(jìn)行控制。填筑料碾壓施工參數(shù)全部采用GPS監(jiān)控系統(tǒng)，合格率應(yīng)達(dá)到95％以上。

（1）振動(dòng)碾的滾筒重量滿足試驗(yàn)確定的要求。

（2）振動(dòng)碾行走工作時(shí)速度應(yīng)按（2.5±0.2）km/h控制。

（3）必須按規(guī)定的錯(cuò)距寬度進(jìn)行碾壓，錯(cuò)距寬度寧小勿大，操作手經(jīng)常下車檢查，質(zhì)檢人員經(jīng)常抽查。

（4）碾壓嚴(yán)格按規(guī)定的遍數(shù)進(jìn)行，確保碾壓到位，無漏壓和欠壓。

4　結(jié)語

合理的施工作業(yè)面規(guī)劃、壩體填筑強(qiáng)度分配、料場和相應(yīng)的道路布置、機(jī)械設(shè)備配備等都是保證土石壩填筑持續(xù)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度施工的關(guān)鍵。其中填筑施工中大壩工作面、上壩道路是施工管理的中心環(huán)節(jié)。由于高土石壩心墻區(qū)底部寬度與壩頂寬度差距較大，故整個(gè)心墻分區(qū)隨壩高上升而改變，而有效的心墻分區(qū)可以使壩體填筑碾壓施工各個(gè)工序形成流水作業(yè)，方便各工序機(jī)械調(diào)配，提高機(jī)械使用率，有效提高壩面填筑速度，并且能夠更加有效地控制填筑質(zhì)量。