柏叶口水库面板堆石坝分期填筑及上坝施工道路布置

2011-09-17于秀明

山西水利科技 2011年3期

关键词：上坝石料垫层

于秀明

（山西省水利建筑工程局太原 030006）

1 工程概述

柏叶口水库大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高88.3 m，坝顶长度310 m，坝顶宽10 m，上下游坡比均为1：1.4，最大横断面底宽约245.28 m。左坝肩接溢洪道闸室，右坝肩接永久上坝公路。

大坝各级石料从上游到下游依次分为上游铺盖区（1A）、上游盖重区（1B）、垫层区（2A）、特殊垫层区（2B）、过渡区（3A）、主堆石区（3B）、下游堆石区（3C）、下游坡面区（3D），总填筑量为 167.61万m3。

柏叶口水库混凝土面板堆石坝由于其料场及地形的特殊性，上坝公路布置较为困难，而且大坝料场距坝址较远，河床狭窄，整个大坝填筑工程工期紧，任务重，因此，在施工过程中，合理布置上坝填筑施工道路，对大坝填筑进行合理的分期分区是至关重要的。在柏叶口水库大坝填筑过程中，通过采取有效的措施，提高了大坝的填筑强度，保证了坝体的填筑质量，使坝体填筑提前40天达到了目标高程，大坝顺利封顶，为大坝后期充分沉降赢得了宝贵时间，保证了混凝土面板堆石坝整体的工程质量，取得了良好的社会、经济效益。

2 施工布置

2.1 施工用水

填筑施工用水利用坝基形成的排水供水系统，从坝的最低趾板底高程（作为文本相对高程的零点，下同）的排水龙头坑接两条Φ80 mm水管顺趾板延伸至填筑作业面高程，再用Φ50 mm软管接至各填筑工作面进行洒水，并配备了两台10 t洒水车配合洒水。另外，结合坝面洒水还采取了坝外加水的方式，运输车辆在上坝道路口设置的加水站处给坝料加水，再运输到回填作业面。两种加水方式的结合保证了石料的所需加水量。

2.2 施工道路布置

2.2.1 上坝道路

由于柏叶口水库大坝料场在坝址下游柏叶沟内2～2.5 km处，所以必须要对大坝填筑施工过程中的施工道路及填筑分期进行合理的布置和安排。根据本工程的实际地形情况，各级填筑石料全部从大坝下游上坝。整个大坝分四期填筑，分期分区情况见图1。

图1 大坝分期填筑示意图（坝0+180）

上坝道路布置的原则是上坝运输道路与大坝基础开挖运输道路、永久上坝道路相结合，尽量构成循环线路；上坝运输道路的标准，应符合大坝填筑强度要求；每个施工段相应的运输道路与坝面填筑、物料开挖状况相适应，能控制整个坝体的填筑施工；充分利用地形，尽量让重载车下坡或减少上坡。

根据以上布置原则以及坝址区地形条件，并结合各种坝料运输来源地点，在大坝右岸不同高程上布置满足需要的运输主干道和运输支路，并考虑尽量利用基础开挖运输道路。大坝原地面以下（相对高程15 m）坝体填筑运输道路采用基坑开挖运输道路，原地面以上至相对高程28 m坝体填筑运输道路采用大坝下游左、右岸侧新垫道路，相对高程28 m至68 m高程坝体填筑运输道路采用基坑开挖料填筑的右岸临时上坝道路，路口段修筑随大坝填筑同步上升，68 m高程至84.5 m高程的坝体填筑运输道路采用从右岸业主已修筑完成的永久上坝公路向下开挖石方修筑临时运输道路，相对高程84.5 m至坝顶88.3 m的坝体施工道路采用永久上坝公路直接上坝。在整个堆石料上坝期间，坝料从料场道路连接下游段永久上坝公路经右岸临时上坝道路直接进入填筑工作面。

2.2.2 坝内道路

相对高程14 m～0 m上游基坑的开挖回填道路采用在下游边坡预留和超挖相结合的修路方式，从14 m斜坡修至左岸6 m平台，然后转弯斜坡修至右岸相对高程0 m处基坑，该道路下半段预留部分在回填前将道路挖除，上半段超挖部分全部采用坝料回填碾压。

在填筑相对高程14～32 m下游部分堆石料时，上坝道路采用左岸下游新填筑的临时道路，修路与坝体填筑同步上升，并在该部分堆石体的上游坡面从14 m高程自右岸坡脚至左岸32 m斜坡预留修筑“之”字行道路，以便于上下游交通即用于上游基坑开挖回填施工道路。32～48 m段的堆石料同样采用左岸下游新填筑的临时道路运输上坝，同时在上游坡面高程32～48 m斜坡预留修筑上部“之”字行道路，并与右岸48 m高程上坝道路相接，形成一条坝内循环路线，满足了整个坝面施工车辆和设备的通行需要。分期填筑坝内临时道路见图2。

图2 分期填筑坝内临时道路平面布置图

2.2.3 道路设计

所有运输主干道的路面宽度为10 m，运输支路的宽度不小于8 m，道路纵坡控制在12%以内。路面采用砂砾石或石渣铺面，在施工期对所有施工道路进行经常性的路面修补和养护，尤其是在干燥天气必须对路面经常洒水，使路面保持一定湿度，以减少粉尘污染，加强环境保护。

3 坝体分期填筑

坝体分期主要满足坝体施工安全、坝体渡汛方式、提前发电、坝体均匀上升、工程总进度计划等要求。

3.1 施工总体安排

本工程最大坝高88.3 m，各级石料总填筑方量为167.61万m3。根据合同文件中的工期要求以及施工导流度汛的程序要求，主体工程于2010年3月15日开工，首先进行坝基及岸坡趾板土石方明挖和堆石料场石料开采，在大坝下游右岸坝基开挖成型一段后于4月24日开始进行坝体堆石料填筑，于6月底坝体堆石料填筑至坝体在相对高程48 m，在此期间，坝体填筑只进行坝体下游（坝上30 m下游）部分堆石料施工，完成1期填筑施工，同时上游进行趾板部分土石方开挖、趾板混凝土施工以及坝基固结灌浆。2010年7月22日开始2期填筑施工，进行大坝上游预留趾板部位各级石料填筑（堆石料、过渡料、垫层料）以及挤压边墙施工，于 2010年10月8日补平至相对高程48 m，然后进行坝体大面积各级料的填筑，2010年11月20日坝体填筑至防浪墙底部高程84.5 m，完成3期填筑施工，大坝主体顺利封顶，比总进度计划提前40天完成坝体填筑任务。2010年11月21日至2011年3月31日为大坝沉陷期，此期间停止施工，只进行大坝整修工程。沉陷期过后4月1日开始进行大坝上游面板混凝土浇筑，面板混凝土采用滑模技术进行施工，计划于7月31日完成。然后进行坝顶防浪墙施工以及防浪墙后过渡料填筑（4期填筑），计划于9月25日坝体填筑全部完成。大坝下游预制块护坡砌筑始终贯穿于大坝坝体填筑期间。

坝顶道路工程及电缆沟工程安排在最后2011年9月26日至11月10日之间进行。全部工程于2011年11月20日完成。

3.2 分期填筑

通过对坝基开挖、趾板施工、料场规划等相关内容的时空协调分析，大坝填筑分四期进行。

1期：2010年4月24日～2010年6月30日，坝体下游（坝上30m下游）部分堆石料施工至相对高程48 m，并在左岸32 m高程预留50 m宽泄洪槽，满足整个工程的防洪度汛要求，填筑工程量为32.0万m3，月平均填筑强度14.5万m3。

2期：2010年7月22日～2010年10月8日，坝体上游趾板部分填平补齐至相对高程48 m，至此，坝体全断面达到48 m高程，填筑工程量为69.5万m3，月平均填筑强度27.4 万 m3。

3期：2010年10月9日～2010年11月20日，坝体全断面达到堆石坝顶高程84.5 m，实现大坝封顶，填筑工程量为57.5万m3，月平均填筑强度41万m3。

4期：2011年9月16日～2011年9月25日，防浪墙后过渡料填筑至88.3 m，填筑工程量为1.79万m3。

4 坝料运输

4.1 垫层料、特殊垫层料

垫层料及特殊垫层料均采用20 t自卸汽车从垫层料厂运输（运距18 km），先填至坝外或者坝面的空地上，采用坝面洒水水管加水，达到所需含水量后，用ZL50装载机配合20 t自卸汽车进行二次倒运，然后用1 m3挖掘机分段分层铺料，铺料厚度根据试验确定，最后采用14 t自行式振动平碾配合1 t手持式振动碾进行压实。