泸定水电站黏土心墙堆石坝施工技术与质量控制

郑远建，陈湘斌

（1.中国人民武装警察部队水电三总队第九支队,四川 成都 611130；2.中国水利水电建设工程咨询公司中南公司泸定监理中心，四川 泸定 626100）

1 工程概况

泸定水电站坝址位于四川省泸定县城上游2.5 km处，控制流域面积58 943 km2。泸定水电站采用坝式开发，总库容2.4亿m3，装机容量920 MW。工程主要由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水发电建筑物组成。

拦河大坝坝顶高程1 385.50 m，坝顶宽12.0 m，长526.7 m，大坝最低建基面高程1 306.00 m，最大坝高79.5 m。大坝基础防渗由心墙、坝基防渗墙及坝基防渗帷幕共同构成，其中坝基覆盖层防渗采用1.0 m厚的混凝土防渗墙，其中河床部位为110 m深的悬挂式防渗墙，两岸防渗墙嵌入基岩1.0 m，防渗墙顶部通过灌浆廊道与心墙连接。坝体结构分为黏土心墙区、上下游反滤区、上下游过渡料区、上下游堆石区、上下游压重区。

拦河大坝的抗震设防类别为甲类，地震设防烈度为8度。工程为二等大 （2）型工程。由于该工程紧邻泸定县城，坝址河床覆盖层深厚，地质条件复杂，工程失事后果严重，故提高挡水和泄洪建筑物级别为1级，引水建筑物、发电厂房按2级建筑物设计。

2 黏土心墙堆石坝快速施工技术

2.1 坝体分区及各种填筑参数的确定

泸定水电站黏土心墙堆石坝共分为9个大区，按照顺水流方向从上游到下游依次为：上游压重区，上游堆石区，上游过渡区，上游反滤区 （F2、F1），黏土心墙区 （高塑性黏土和普通黏土），下游反滤区（F1、F2），下游过渡区，下游堆石区，下游压重料区。各种料区铺料厚度及碾压遍数等根据碾压试验和相邻料区的匹配关系确定。主要料区的料源级配要求和主要控制指标见表1。

2.2 坝体各料区施工顺序的确定

为保证坝体整体质量，特别是心墙区的填筑质量，坝体各料区填筑原则是：保证黏土料、反滤料、过渡料的结构尺寸，填筑时不允许反滤料侵占黏土料，不允许粗颗粒侵占细颗粒。上游各区填筑顺序如图1所示 （下游基本对称）。

图1 上游坝体填筑顺序分区示意

2.3 黏土心墙料填筑施工

（1）黏土心墙为大坝的核心部分，其填筑质量直接关系到大坝总体填筑质量和运行安全。黏土料分为普通黏土和高塑性黏土，靠近廊道两侧2.5 m范围及靠近盖板3.0 m范围为高塑性黏土，其余为普通黏土，黏土料在廊道顶高程以下分上下游两个工作面填筑，跨过廊道后为一个工作面，黏土料与坝体基础面接触部位先填筑坝基反滤料，然后铺设土工防渗膜，在土工防渗膜上填筑黏土料。

（2）黏土心墙料填筑施工程序如下：坝基反滤料填筑→土工防渗膜 （含赛柏斯和特种沥青防渗膜）铺设→测量放线→黏土料填筑。黏土料填筑前先对料源进行含水率测定，含水率偏差在规范允许范围内 （最优含水率的±2%）才允许上坝。黏土填筑采用进占法施工，先由填筑面的一端开始上料，形成上料平台，平台高程严格按照松铺层厚标准控制（根据碾压试验确定松铺厚度为35 cm，压实后为28 cm）。黏土大面积铺料完成后，测量放出碾压参考线，碾压参考线平行于坝轴线，间距4 m，用20 t凸块碾顺坝轴线方向采用进退错距法碾压，普通黏土碾压8遍，错距26 cm，高塑性黏土碾压6遍，靠近盖板混凝土1.0 m远部位采用振动碾静碾6遍，保证高塑性黏土达到设计指标要求。

（3）高塑性黏土填筑前，应在与其接触的廊道及盖板混凝土表面洒水湿润，并涂刷浓黏土浆，边铺土边夯实，黏土浆涂刷高度与铺土厚度保持一致并与下部涂层衔接，严禁黏土浆干涸后再铺土和压实。黏土与水的质量比宜为1∶2.5～1∶3.0，粘稠度以挂壁为准，涂层厚度3～5 mm。从心墙第二层填土开始，与盖板接触的高塑性黏土应先于同层土料进行铺筑。

（4）雨季黏土料填筑要与当地气象部门紧密联系，下雨前及时对黏土进行覆盖，雨停后先对填筑面黏土的压实度及料场土料的含水率进行检测，都满足要求后才允许恢复填筑。如因下雨填筑面黏土含水率偏高，为加快填筑进度，可进行翻晒或用推土机将表层黏土清除掉。对储备的黏土下雨时要及时覆盖。如果黏土爆晒时间过长，填筑前可采用水车喷洒少量水湿润后恢复填筑。

（5）为加快黏土心墙料的填筑速度，试验检测分区进行，根据检测频率要求，填筑面完成一块检测一块，并应提前准备好循环工作面。黏土料采用核子密度仪进行含水率和压实度等相关指标的检测。

2.4 反滤料填筑施工

（1）在黏土心墙区的上下游设置反滤料区，上下游反滤料均由 F1、F2组成，上游F1、F2各宽3.0 m，下游F1、F2各宽4.0 m。

反滤料由天然砂砾石料场加工生产，严格按照级配控制好料源质量，特别是要控制好＜0.075 mm土料含量≤5%。反滤料填筑前先按照设计尺寸进行放样，填筑应与心墙填筑面平起上升，反滤层与心墙连接处应采用振动平碾跨缝碾压。

表1 料源级配要求和主要控制指标

（2）反滤层与心墙连接时，采用锯齿状填筑，并先铺筑反滤料后铺筑心墙，保证心墙的设计厚度不受侵占。反滤层与过渡料连接时，亦可采用锯齿状填筑，但必须保证反滤层的设计厚度不受侵占。

（3）反滤料填筑时必须保持湿润状态，对料场刚生产出来的F1反滤料须进行脱水，根据经验一般在料场堆存2～3 d，避免因F1反滤料含水量过大而形成弹簧土。同时为增强压实效果，对堆存时间过长的反滤料在碾压前加水润湿，加水量以达到湿润效果即可，不应影响与其接触的心墙防渗土料的填筑施工，根据经验采用洒水车，开关开至中等水量，以2～3 km的行驶速度，喷洒2遍即可达到效果。

2.5 过渡料填筑施工

（1）在反滤料与主堆石料之间设有过渡料，过渡料宽12 m，采用爆破料，要求级配连续良好，最大粒径≤300 mm；＜5 mm的颗粒含量宜在15%～25%范围，且D15≤20 mm，过渡料压实后的渗透系数应＞5×10-2cm/s， ＜0.075 mm 的颗粒含量≤5%。

（2）过渡料填筑应严格控制好料源质量，过渡料松铺厚度63 cm，压实后厚56 cm，压实厚度与反滤料相匹配。过渡料填筑采用进占法施工，铺料完成后先用挖掘机将与F2接触部位的超径石和集中块石清除干净，并采用细石渣料找平，洒水碾压。对与F2接触部位加强骑缝碾压，确保基础部位填筑碾压密实。

2.6 堆石料填筑施工

（1）堆石料区作为大坝的主要承重区，料源和填筑质量控制是重点。堆石料要求级配连续良好，最大粒径≤800 mm，＜5 mm的颗粒含量应控制在10%～25%；≤0.075 mm粒径含量应≤5%，不均匀系数应＞10，渗透系数应＞5×10-2cm/s。料场严格按照爆破参数进行爆破，在料场剔除超径石，对山顶表层开挖料进行选择性上坝，避免将不合格料运至坝面。

（2）堆石料填筑可采用进占法、后退法、混合法填筑，填筑松铺厚度1.0 m。一般采用进占法填筑，先形成填筑平台，车辆在平台上卸料，能较好地控制填筑平整度；当运输车流量较大时也可采用后退法卸料，即车辆在填筑压实面上卸料，后退法卸料能提高上坝强度，对汽车轮胎磨损较少，缺点是如果料堆间距控制不好，平整度控制难度大；混合法填筑是将后退法和进占法相结合，即先形成卸料平台，一部分车辆在平台上卸料，一部分车辆采用后退法在压实面上卸料，混合法填筑既能较好地控制平整度，也能提高上坝运输强度。

（3）为提高碾压质量，堆石料碾压前需洒水，加水量控制在10%～25%，本工程采用在上坝道路上设置加水点，以加水点加水为主，坝面辅以高扬程水泵在碾压前人工补充洒水。

（4）冬季气温较低时堆石料不加水，为保证填筑质量，减小松铺厚度，铺料厚度控制在90 cm以下，碾压遍数由8遍增加至10遍，以确保低温季节堆石料的碾压质量。

3 质量控制措施

为保证黏土心墙堆石坝施工质量，需要从料场料源、碾压设备、坝面施工等各个环节进行控制。泸定水电站黏土心墙堆石坝填筑过程中，加强组织管理，制定科学的技术保障措施，规范施工程序，严格按照各项检测规程进行坝体填筑质量检测，施工过程控制良好，施工质量得到了可靠保障。

3.1 组织管理措施

（1）项目部成立大坝施工组织体系，由项目经理任总指挥，下设生产副经理，质量安全副经理，总工程师，设置各单项责任区 （料场施工责任区、反滤料生产系统责任区、坝面填筑施工责任区），各施工责任区由有丰富施工经验的技术人员和工人负责，由项目总工程师负责技术指导。

（2）建立科学的质量管理体系，质量管理人员加强过程质量控制但不对施工进度负责，施工中严格按照 “三检制”进行检查和验收，严格控制施工过程，前一道工序验收合格后才能进行下一道工序的施工。

（3）与现场业主、设计、监理建立科学畅通的联络机制。在大坝填筑现场设置指挥调度中心，及业主、监理现场值班室和联络会会议室。施工高峰期每天召开日协调会，及时解决施工过程中出现的如料源变化、坝基地质条件变化、施工技术、与友邻单位的协调等问题，确保及时发现问题，及时反馈，现场解决，保证施工的连续性。

3.2 技术保证措施

（1）施工前除编制好大坝总体施工组织设计外，同时编制好各单项施工方案，确保料源开采、骨料加工、坝料运输、坝面填筑等技术保障到位，组织有序，施工科学规范。

（2）对坝面填筑施工进行统一管理、严密组织，保证工序衔接，分段流水作业，层次清楚，做到“面平、线直、边齐”，各料区均衡上升，减少接缝。分段填筑时，各段土层之间应设立标志，以防漏压、欠压和过压。上下层分段位置应错开。

（3）大坝开始填筑前，对承担大坝填筑施工的技术人员、指挥人员、机械作业人员做好全员技术交底，坚持每日班前布置任务、施工过程跟踪指导、班后进行讲评，通过反复教育，确保人人懂规范、熟程序、知标准。

（4）为保证各种料的填筑结构尺寸，大坝填筑期间，测量队24 h跟踪检测，确保黏土心墙区、反滤料区、过渡料区核心部位结构尺寸不被侵占，同时设置标杆对各料区的填筑厚度进行控制，确保其在规范允许的范围内，确保碾压质量满足设计要求。

（5）对各种料区的搭接界面、岸坡接触部位、与廊道及盖板混凝土接触部位进行单项验收，确保各部位质量满足设计要求。

4 结语

泸定水电站黏土心墙堆石坝是结合坝址区地质条件和当地材料特点进行选址设计的，大坝坝高79.5 m，填筑总量680余万m3。泸定水电站大坝工程科学组织，精心施工，持续保持高强度填筑，月高峰填筑强度达97万m3，黏土心墙月上升速度达到18 m，工程质量满足设计需求。通过对泸定黏土心墙堆石坝施工过程的总结，认为黏土心墙堆石坝及同类型黏土心墙坝在施工过程中需注意以下几点：

（1）高度重视料源质量控制，施工前加强料场复勘，发现有地质条件变化时及时反馈给设计方，制定好各项应急措施。

（2）要达到进度和质量双赢，首先要做好规范化施工，使各项工序流程化，避免返工和做无用功。

（3）黏土心墙堆石坝上下游分区较多，碾压试验时既要考虑各种料区的经济铺料厚度、碾压遍数，同时还要兼顾各料区之间层厚的匹配关系，确保各料区界面的填筑质量。

（4）黏土心墙堆石坝填筑量大，施工强度高，高峰期较长，填筑前做好填筑区规划和场内临时道路规划尤为重要。沪定大坝工程在黏土心墙区设置了跨心墙钢板桥，有效解决了心墙上下游道路的连通问题，为大坝持续高强度快速施工提供了可靠的保证。

（5）大坝填筑是一个系统工程，除各项技术保障措施要到位外，还需建立畅通的指挥系统。泸定大坝运用了大坝视频监控系统，对大坝各料场、生产系统和各填筑区进行全程监控，同时建立了覆盖整个工区的手持式通信对讲机系统，确保了各级指挥人员及时了解工程动态，及时进行各种调控。

［1］ SL274—2001 碾压式土石坝设计规范［S］.

［2］ DL/T5129—2001 碾压式土石坝施工规范［S］.