松塔水电站大坝填筑施工方法

郭 楠

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概况

松塔水电站位于山西省寿阳县潇河主流松塔河上，大坝坝址控制流域面积1 174 km2，位于寿阳县松塔镇下游西草庄村东。整个工程包括枢纽工程、供水工程两大部分。枢纽工程包括大坝、溢洪道、导流泄洪洞及坝后发电站；供水工程包括加压泵站、输水隧洞、供水管道。

松塔水电站的主要建设规模为：兴建总库容9 820万m3的水库工程一座；兴建装机容量为2×500 kW的水电站一座

大坝为均质土坝，坝高62.6 m，坝顶长度528.0 m。

2 土料开采与加工

2.1 土料开采

2.1.1 覆盖层清除

土料开采前，应先清除表层的覆盖层。覆盖层清除采用TY160推土机配合3.0 m3装载机进行，所清覆盖装20 t自卸汽车弃运至弃渣场。

2.1.2 开采机械及开采方式

（1）开采分区和分层。根据土料场地形、取样情况以及土料场开采面积和开采总量，拟分区分层由高向低逐区逐层开采，每区根据可开采厚度的不同分2～5层开采，每层开采厚度 3～4 m。

（2）具体开采方法。土料开采原则上采用平采法，每层均采用反铲挖掘机开采，开挖土料装自卸汽车运输上坝。另外，在开采过程中，分层厚度还应根据中间无用层的位置适当进行调整，即以中间无用层分界线分层。在开采土料过程中，应做好总体规划，在部分开采面清除中间无用层的过程中，其它开采面可保证大坝填筑的土料供应。

2.2 土料加工

土料加工主要是调整土料的含水量，使其含水量在允许的范围之内（达到和接近控制含水量）。土料含水量的调整包括增加和减小土料含水量。

2.2.1 土料含水量的增加

设计要求坝体碾压土的填筑采用双控，即压实度大于97%，压实干密度rd≥1.69 g/cm3，上坝填筑土料含水量控制在ω=13%～17%之间。由于本工程中土料场的天然含水量偏低，不能满足上坝填筑土料的含水量要求，故在开采前需对含水量偏低的上层土料进行加水处理，以调整土料的含水量，具体方法如下：

（1）当土料天然含水量仅略低于施工控制含水量下限时，应采取在开挖、装料、运输、填筑过程中喷水的方法提高土料的含水量。

（2）当某个开采面上下土料含水量不均，但经过混合后，能达到控制含水量范围时，可在开采、装车及卸料过程中，有目的地进行混合便可达到调整土料含水量的目的。

（3）当土料天然含水量低于控制含水量较多时，应在大坝正式填筑前，对料场土料进行浸水处理。对于大型的土方填筑，一般应提前2～3个月的时间进行土料浸水。本工程中初步考虑提前1个月进行土料浸水处理。具体采用筑畦灌水法，将料场用土堤围成20 m×20 m或10 m×30 m的若干畦块，土堤高度约20～30 cm，畦内用洛阳铲或麻花钻打孔，孔距3 m。加水量、灌水深度、灌水次数、灌水浸润时间等均需通过现场试验确定。

2.2.2 土料含水量降低

在施工期间如遇连续降雨，必然会增大土料的含水量，使其远大于控制含水量，故应在土料上坝前进行处理，以调整土料含水量，具体方法如下：

（1）当土料含水量稍高于施工控制含水量（小于2%），采用平面分层取土，适当提高卸土高度等挖装运卸过程中加快水分蒸发的方法降低土料含水量。

（2）翻晒法：采用现场翻晒，可用推土机曳引松动器耙松土料或采用反铲挖掘机堆“土牛”的方法，使土料达到通风晾晒的目的。

3 坝体土石方填筑

3.1 坝体填筑程序

在坝体土石方填筑过程中，应根据坝体填筑分区情况顺序填筑，各填筑区均应平行坝轴线采用循环流水线作业，保持各种坝料填筑均衡上升，填筑高程基本保持一致。

3.2 坝体填筑碾压试验

坝体填筑主要包括：坝体填筑、反滤料填筑、过渡层填筑。为能给各种坝料填筑时提供合理的施工参数，以保证填筑质量，在坝体填筑前，应针对不同的坝料分别进行不同的现场碾压试验。

3.3 坝体填筑施工

3.3.1 坝面填筑作业规划

（1）大坝土方填筑主要工艺流程为：结合层面洒水→卸料→铺料（需要时洒水）→压实→抽样检查。

（2）由于大坝填筑工作面比较狭窄，工序多，故采用平行坝轴线方向的分段流水作业，长度为80～100 m，

（3）大坝土方填筑与上下游反滤料及相邻部分的反滤料和过渡层施工，按照先坝体，再反滤料，最后过渡层的施工顺序铺料，要尽量保持各种坝料填筑同步上升。

（4）完成填筑一层土料的作业时间应控制在一个半班以内，冬雨季施工时，为防止热量和水分散失，尽量缩短作业循环时间。

3.3.2 土料运输

土料运输使用的车辆应相对固定。本工程坝体填筑土料主要采用20 t自卸汽车运输。为防止残留在车厢和汽车轮胎上的泥土带入清洁的土料料源及填筑区，应经常对运土汽车的车厢和轮胎进行清理和冲洗，以保持车厢、轮胎的清洁。

土料运输应与料场开采、装料和填筑面卸料、铺料等工序持续和连贯进行，以免周转过多而导致土料含水量的过大变化，影响回填质量。对不合格的土料，一律不准运输、填筑。

3.3.3 土料铺填

坝体填筑土料采用20 t矿山式自卸汽车运输，到达填筑面后采用进占法沿坝轴方向卸料，用TY160推土机铺料、平整。土料上坝前，根据铺土厚度，计算出每车土控制的面积。卸料时，在填筑面均匀卸料，铺料厚度应严格按试验确定的厚度控制，并在推土机平料过程中，用钢钎及时检查铺层厚度，对于超厚部位立即进行处理。在土料与岸坡、反滤料等交界处，辅以人工铺料并仔细平整。当空气干燥，土层表面水分蒸发较快时，铺料前，在压实表面要适当洒水湿润，填筑面上散落的松土、杂物必须清除。土料的铺筑要连续作业，因故需短时间停工，其表面要洒水湿润，保持含水率在控制范围之内；需长时间停工时，则需铺设保护层，复工时将保护层清除。

3.3.4 土料压实

坝面土料分段铺料、平整后，采用18 t凸块振动碾顺铺料方向碾压，应采用进退错距法碾压。土料的碾压施工应严格按碾压试验所确定的参数进行，对于铺料厚度、碾压遍数、加水量等要严格控制。待下层土料经压实取样合格后，方可继续进行上层土料的填筑。碾压分段时，相邻两段交接带的碾迹彼此搭接，垂直于碾压方向不小于0.3～0.5 m，顺碾压方向不小于1.0～1.5 m。

3.3.5 填筑过程中的土料含水量调整

当上坝土料的平均含水量与碾压施工控制含水量相差不大，仅需增加1%～2%时，采用汽车在填筑面上喷雾洒水的方法调整土料的含水量，喷水后的土料用圆盘耙掺和搅匀。当土料的含水量大于施工控制含水量上限的1%以内时，碾压前用圆盘耙在填筑面进行翻松晾晒。当气候干燥或气温较高时，需喷雾加水对土料进行养护。

3.3.6 填土接缝处理

坝体填筑土料的横向接缝，采用留台施工法，即先期铺料时，每层预留1.0～1.5 m的平面，后期填筑的土料与先期土料接触，且在达到同一高程时，采用振动碾骑缝碾压。黏土防渗体的横向接缝坡度为1：3，高差不超过15 m，接缝坡面使用推土机自上而下削坡，适当留有保护层，随坝体上升，逐层清至合格；接缝坡面削坡合格后，其含水率控制在施工含水率范围的上限。

4 工程特点

土石方填筑工程量较大，有效工期短，某些阶段填筑强度较大，投入机械设备较大。按照工期要求和施工强度科学合理地规划土石料场大坝填筑施工是本工程的重点和难点。因此在施工中需认真做好施工组织安排，合理调配人力、机械等各项资源，优化施工方案，保证各施工项目以及每个施工项目与各施工工序之间的有机衔接，确保工程施工质量与进度。