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1、水電站面板堆石壩壩體填筑施工工藝 摘 要 為了加快壩體填筑過程中的沉降量，避免由于壩體填筑速度過快，面板施工沒有預留沉降期，壩體施工期沉降對面板造成危害，水電站在施工過程中采取了通過取消次堆石區、設置低壓縮區、主堆石料采用進占法卸料、加大灑水力度及增加設備噸位等措施，加大了壩體在施工過程中的沉降量，大大縮減了后期的二次沉降，從而取得了良好的成效，可供其他類似工程施工借鑒。關鍵詞 水利樞紐 面板堆石壩 壩體填筑 施工工藝1 工程概況水電站面板堆石壩設計壩高135m，根據其壩體設計，面板堆石壩依次為混凝土面板、混凝土擠壓邊墻、墊層區、過渡區、堆石區及干砌塊石護坡。同時，根據設計文件要求，為避免上游2、堆石區靠近趾板部位堆石體在后期產生不均勻沉陷，影響面板及周邊縫安全，在壩軸線以上左、右岸岸坡部位主堆石料區設置20m寬度低壓縮區。為了加快壩體沉降，避免由于壩體填筑速度過快，面板施工沒有預留沉降期，壩體施工期沉降對面板造成危害，取消了次堆石區，堆石料填筑標準統一按照主堆石料填筑標準施工。壩體設計標準見下表。壩體填筑料設計參數表 序號壩料種類設計干密度（g/cm3）最大粒徑（mm）鋪料厚度（mm）孔隙率（）碾壓遍數滲透系數（cm/s）1墊層料（2A）2.2480400186110-3110-42特殊墊層料（2B）2.2430400186110-3110-43過渡料（3A）2.18300400203、82.3610-14主堆石料（3B）2.1680080021811005低壓縮區料2.224008001910122 壩體填筑施工工藝2.1 壩體反滲壓水處理布置為將壩體施工期反滲水及時排出，根據設計文件要求，在在河床趾板下游的墊層和過渡層區域510.400高程布置一排反滲排水管，排水管共6根，單根長度11.5m，排水管為200普通鋼管，靠下游側為2.5m反濾體，反濾體內部為1.5m有孔花管，外敷1.7m長不銹鋼慮網，花管內填充210cm的碎石；反滲排水管上游出口延伸至趾板混凝土面。排水管在壩前蓋重料填筑前，對其進行封堵。2.2 壩體填筑料碾壓試驗在壩體填筑前，首先向監理部提交大壩填筑料碾壓試4、驗大綱，根據批準的試驗大綱內容，分別選取試驗地點采用不同的碾壓遍數、碾壓機具（其主要技術參數見表2.2-12）對主堆石料、墊層料、過渡料、特殊墊層料及低壓縮區料進行碾壓試驗以驗證設計參數合理性、提出試驗成果。經對碾壓遍數與干密度、碾壓遍數與沉降率、加水量與干密度的關系等進行數據分析后，將各填筑料的試驗建議參數報監理工程師審核，監理工程師批準的填筑試驗參數見下表。 振動碾主要技術參數 表2.2-1機械型號BW219DH-3BW222D-4工作質量19.2T22.05T功率145kW147kW激振力33.3T/25.5T碾寬213cm213cm碾直徑160cm160cm速度1檔(2.5km/h)15、檔(3.0km/h)振動頻率28/35 Hz26/31Hz振幅2.14/1.21mm2.02/1.1mm 壩體填筑施工參數 表2.2-2填筑料堆石料墊層料特殊墊層料過渡料低壓縮區料鋪料厚度（cm）8040204080碾壓遍數（n）888810控制干密度（g/cm3）2.162.242.242.182.22孔隙率（%）2118182019灑水量（%）(體積比)81051051010201520振動碾行速（km/h）232.01.02.023鋪料進占法后退法后退法后退法后退法錯距（cm）20202020滲透系數（cm/s）1100110-3110-4110-3110-42.3610-12.3 壩體6、填筑大壩施工高峰期設備配備情況為：20T振動碾4臺，22T振動碾2臺，手扶壓路機1臺，振動沖擊夯2臺，液壓破碎錘1臺，TY320D推土機機2臺，SD22推土機1臺，TY220推土機2臺，D7G推土機1臺，ZL50C裝載機3臺，各型反鏟共13臺，20T自卸汽車70輛，混凝土攪拌運輸車5輛，混凝土擠壓邊墻機2臺。大壩分區填筑施工程序圖 壩料分區填筑順序a、壩料標識區分：填筑區的邊界線，拉線進行標識，兩岸巖坡上標寫高程和樁號，并在各填筑區擺放寫有相應填筑料名稱的標識牌。b、料填筑的一般次序：砼擠壓邊墻墊層料過渡料堆石料，特殊墊層料可以提前填筑，但須在墊層料填筑前完成，擠壓式邊墻砼應在墊層料和特殊墊層7、料填筑完成。c、接觸設計要求：料與墊層料：特殊墊層料最小寬度應滿足圖紙所示尺寸，特殊墊層料可以侵入墊層料200mm。料與過渡料：過渡料不容許侵入墊層料，墊層料可侵入過渡料200mm。料與堆石料：堆石料不容許侵入過渡料，過渡料可侵入堆石料任意寬度。2.3.2 壩料運輸a、上壩料運輸采用20t自卸汽車運輸。b、上壩料運輸前對不同料源進行標識區分，不同料源選定不同類型車輛進行運輸予以區分。c、運輸車輛保持車廂、輪胎的清潔，防止殘留在車廂和輪胎上的泥土料源帶入填筑區。2.3.3 壩料卸料、攤鋪主堆石料、次堆石料采用進占法卸料（見圖a）卸料平臺是該填筑層已經初步推平但尚未碾壓的填筑面，有利于工作面的推平8、整理，提高碾壓質量；同時，細顆粒與大顆粒石料間的嵌填作用，有利于提高干密度，確保填筑質量。由于本工程壩體沉降期短，為保證壩體填筑質量，次堆石區鋪料時鋪料厚度及料源采用與主堆石料相同的參數進行施工。3A、2A料以及與過渡料相鄰的3B料，采用后退法卸料（見圖b），即在已壓實的層面上后退卸料形成密集料堆，再反鏟平料。這種卸料方式可減少填筑料的分離，對防滲、減少滲流量有利。2B料區緊貼趾板砼邊，采用人工攤鋪；3B、3C區料采用推土機進行平料，鋪料過程中采用水準儀來控制高程，以免出現超厚或不足現象。2.3.4 超徑石處理對于超徑石最主要的控制方法為，在料場及料源所在地對料源進行控制，篩選合格料運輸上壩。9、對于難以避免出現的超徑石主要采取如下方法進行處理：3A料在反鏟平料過程中，出現個別超徑石時，反鏟將超徑石清理到3B區填筑面上，用作3B區填料；對于3B、3C區中出現超徑石時，采用液壓沖擊錘將超徑石破碎。2.3.5 壩料灑水堆石壩料灑水問題一直是影響砼面板堆石壩填筑質量控制的主要問題之一，根據以往面板堆石壩的施工經驗，本工程采用壩外加水和壩面加水相結合的方案，保證各分區料加水符合設計要求。a、壩外加水壩料上壩前，通過料場出口舊家箐L6公路、清水河上壩L3支線公路附近的兩個加水站加水，加水站安排專人控制裝料車的加水量，再運輸到填筑工作面上。b、壩面加水利用灑水車灑水和壩面水管灑水相結合的方法。壩面10、供水管路從趾板接引布置于兩岸壩坡的上壩公路旁，采用不同管徑的水管對進入壩體內的運輸車輛上壩料進行加水，同時用橡膠管接水槍對壩面進行灑水，灑水設施隨壩體填筑而上升。2.3.6 壩料碾壓a、水平碾壓根據現場碾壓試驗確定的各種壩料碾壓參數。主要采用22.05T級級20T級振動平碾進行水平碾壓，振動碾行走方向與壩軸線平行（周邊岸坡處采用順坡向碾壓），行走速度根據試驗參數實施，碾壓方法：主要采用進退錯距法（碾輪寬/碾壓遍數），即從一側到另一側一次碾壓完成，碾壓遍數為監理理工程師核準的遍數。其中次堆石料采用主堆石料碾壓參數進行施工，以加快壩體沉降，提高壩體填筑質量。b、特殊部位的碾壓特殊區域的碾壓即墊層料11、靠近上游的50cm范圍、靠近趾板的區域采用小型振動碾碾壓；小區料采用電動沖擊夯夯實。2.3.7 特殊部位處理（接縫）壩體填筑由于分段、分期填筑和保留填筑運輸斜坡道等形成的臨時坡面，對于堆石體接縫采用反鏟進行坡面處理，將未壓實層挖除，結合新填筑層進行碾壓，新老交界面作搭接碾壓處理。分期分階段填筑時，結合部位靠近外坡都存在一定厚度的松散堆石體無法壓實，這部分松料須在下一期填筑時加以處理。處理方法是采用1.6m3液壓挖掘機或推土機進行削坡處理，如下附圖所示，即將圖中的A部分（松方）削填至A溝槽中，削至水平寬度1.01.5m，這樣未壓實及半壓實的頂面露出，待碾壓新填料時一并騎縫碾壓結合部位，然后依次邊12、削邊填邊碾壓，使先填筑區的外坡松散帶得到處理。附圖3A與3B區交界面的處理：先鋪一層3B料，再鋪二層3A料，要保證3B料不侵占3A區。2.3.8 加快壩體沉降所采取的措施 大壩填筑速度快，施工強度高，面板澆筑未預留沉降期，針對以上特點，采取了以下措施： 取消次堆石區（3C），壩體堆石料填筑料源、設計級配、干密度、空隙率、碾壓邊數等施工參數統一采用主堆石區參數。 由于兩岸岸坡比較陡峭，降低不均勻沉降，在壩軸線以上左右兩岸岸坡部位主堆石料區設置20m寬度低壓縮區。 主堆石料采用進占法卸料（見圖a）。即自卸汽車行走平臺及卸料平臺是該填筑層已經初步推平但尚未碾壓的填筑面，有利于工作面的推平整理，提高碾13、壓質量；同時，細顆粒與大顆粒石料間的嵌填作用，有利于提高干密度，確保填筑質量。墊層料、過渡料及低壓縮區，采用后退法卸料（見圖b），即在已壓實的層面上后退卸料形成密集料堆，再反鏟平料。這種卸料方式可減少填筑料的分離。壩體上游的30m范圍施工順序是先填筑堆石料，把大塊石撿出后再填筑過渡料，把過渡料前面分離的大于10的塊石撿出后再填筑墊層料，和堆石料一起碾壓。 適當增加填筑料的碾壓遍數，各區填筑料的碾壓遍數均由原來的68遍增加至12遍。局部大噸位碾壓設備無法施工的部位及特殊墊層料，采用人工配合反鏟平料，手扶式振動夯夯實。 增加大功率、大噸位攤鋪和碾壓設備等。新進全新大功率TY320推土機2臺，22t14、寶馬振動碾2臺。在采用大噸位振動碾碾壓的同時，鋪料層厚控制在6080cm以內。增加熟練設備操作工的投入，配合操作新增設備。 加大壩面灑水力度，灑水量由原設計的1020增加至25以上，保證壩面灑水量，提高大壩填筑施工質量。壩外加水：壩料上壩前，通過料場出口舊家箐L6公路附近的加水站加水，加水站安排專人控制裝料車的加水量，再運輸到填筑工作面上。壩面加水：利用灑水車灑水和壩面水管灑水相結合的方法。壩面供水管路從趾板接引布置于兩岸壩坡的上壩公路旁，采用不同管徑的水管對進入壩體內的運輸車輛上壩料進行加水，同時用橡膠管接水槍對壩面進行灑水，灑水設施隨壩體填筑而上升。3 施工質量情況大壩填筑干密度檢測情況匯15、總表填料分區填筑量萬m3設計要求取樣頻率實際取樣個數合格個數設計干密度(g/cm3)取 樣 平均值(g/cm3)取 樣 最小值(g/cm3)取 樣最大值(g/cm3)墊層料2.91組/（5003000）m397972.242.262.242.33過渡料4.21組/（600010000）m324242.182.222.192.36主堆石料2601組/（3000050000）m389892.162.202.162.27特殊墊層料0.0834342.242.272.242.33低壓縮區15152.222.252.222.33 墊層料、過渡料滲透試驗結果表 填料分區取樣個數合格個數設計參數(cm/s)16、取樣平均值(cm/s)取樣最小值(cm/s)取樣最大值(cm/s)特殊墊層料110-310-4墊層料99110-310-48.49910-46.27810-41.47610-3過渡料112.3610-12.4410-1主堆石料22110-01.210-0低壓縮區112.3610-12.4610-1壩體填筑共計146個單元工程，其中優良單元工程122個，優良率83.6%。4 施工心得體會在面板堆石壩的施工過程中，壩體沉降期一直是制約工程進度從而影響建設單位投資效益的不利因素。因此，如何加快壩體填筑過程中的沉降量，避免由于壩體填筑速度過快，面板施工沒有預留沉降期，壩體施工期沉降對面板造成危害，便成為參建各方所面臨的課題。水利樞紐工程在壩體填筑施工工藝方面進行了大膽的嘗試，參建各方在對影響壩體沉降量各因素進行仔細研究的基礎上，對壩體填筑施工工藝進行了大量改進，通過取消次堆石區、設置低壓縮區、主堆石料采用進占法卸料、加大灑水力度及增加設備噸位等措施，加大了壩體在施工過程中的沉降量，大大縮減了后期的二次沉降，從而取得了良好的成效，值得推廣。