水库大坝工程填筑施工技术探析

2012-04-13马文华

黑龙江水利科技 2012年4期

马文华

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局焉耆水源地供水管理处，新疆库尔勒841000)

1 工程概况

某水库枢纽工程主要包括大坝、溢洪道、灌溉输水涵管等工程。大坝顶高程240.10m，坝顶全长65 m，坝轴线呈直线型。坝型为均质土坝，最大坝高为21.64 m，坝顶宽度4.0 m。大坝坝面平整，坝长65.0 m，坝顶高程240.10 m。水库工程量相对较小，而大坝左侧原管理处场地面积较大，地形高差较小，经简单平整后可以满足施工布置需要。现针对该水库大坝的填筑施工环节进行深入探析。

2 筑坝材料选取

对于本项目碾压堆石坝体所需的石料直接外购，对于所选取的石料要求其极限抗压强度≥Mu40，软化系数≥0.85，含泥量＜5%。粒度＜2 cm颗粒含量不应超过5%，石块最大边与最小边之比≤3，避免针状、片状石料上坝。土石混合料要求含石量≥30%，不含腐殖土。

3 坝体填筑施工技术

3.1 坝体填筑施工工艺

坝体内斜坡道的设置:上游坝料进入坝区，须在坝体上游面设置斜坡道特定区。包含上游面垫层、堆石区在内，斜坡道的水平顶宽≥10 m。坝体内运输斜坡道(包含特定区斜坡道)最大纵坡不大于10%，特别困难地段不陡于12%，斜坡道的边坡不得陡于1∶1.4;斜坡道处的堆石料应符合所在区的坝料要求，随坝体上升找平过程中，斜坡道侧面未压实的堆石须挖除，将该堆石与后填筑的堆石体一并压实成符合设计要求的整体。

对于本项目的堆石区填筑采用进占法填筑堆石区的填筑料，以使粗径石料滚落底层，细石料留在面层，以利于平整和碾压。卸料的堆与堆之间留0.6 m左右的间隙。采用错距法顺坝轴线方向进行振动碾碾压，中低速行使。铺筑碾压层次分明，平起平升，以防漏振、欠振。在岸坡边缘靠山坡处，大块石易集中，故岸坡周边选用粒径≤40 cm、级配良好的石料铺筑。碾压时滚筒尽量靠近岸坡，沿上下游方向行使，仍碾压不到之处用小型振动碾加强碾压。在碾压前提早进行洒水，并由专人负责。严禁草皮、树根及含泥量大于5%的石料上坝。

对于周边小区填筑必须精心操作，以有效地保证其规定的填筑宽度，严格按碾压实验成果控制铺料厚度、碾压遍数及洒水量，用振动平板压实。

3.2 各施工环节技术措施

对于大坝填筑由于施工工序及投入工种和机械设备较多，本工程采用流水作业法组织坝体填筑施工，即将整个坝面划分成若干个单元，在各单元内依次完成填筑的各道工序，使各单元上所有工序能够连续作业。单元的划分可根据坝面面积的大小、坝体分期分区分段条件、投入机械规格数量等情况。各单元之间可划线作为标志，以避免超压或漏压。坝体填筑的工艺流程下图。

1)填筑施工准备:填筑前必须对基面或下一层进行检查验收，合格后方可填筑，施工准备包括填筑层验收、测量、立层厚标志杆和分区界线标定。

2)测量控制:本工程测量控制按三等精度要求控制，坝轴线测设按四等三角网精度要求控制，高程点按三等水准要求控制。基面处理合格后，按设计要求测量确定各填筑区的交界线，洒石灰线进行标识。施工期间定线、进度、方量、验收等测量原始记录全部及时整理成册，提交归档，竣工后按设计和规范要求绘制竣工平面图和断面图。

3)装渣、坝料运输:采用反铲挖掘机挖装石碴，自卸汽车运碴。自卸汽车进入坝面应对车轮喷水清洗，防止带入泥团等杂物。

4)坝料摊铺:坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料，铺料方向平行于坝轴线，小区料、反滤层料及两岸接坡料采用后退法卸料，堆石区料采用进占法填筑，自卸汽车卸料后，采用推土机摊料平整，反滤层料由人工配合整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度，确保厚度满足要求。

5)加水:加水的目的在于使石料表面充分湿润，以便在振动碾强烈激振力的作用下，使块石相互接触部分棱角被击碎从而减少孔隙率，细料充填空隙，以增加碾压的密实度。采用坝面加水和坝外加水相结合的方式。坝外加水是在运输石料的车辆在进入坝体前，在近坝入口处设置一座专门的加水站，在上坝前先进行预加水，以充分湿润堆石料，上坝卸料经平料后再加水，使其充分湿润，按坝外加水10%，坝面洒水10%进行控制，确保加水量达到20%以上，对于有风化岩的掺配料，在料场增加一次洒水，以便使掺配的风化岩料提前湿润软化，以减少风化岩料的后期变形。

6)填筑压实采用Y—22振动碾以进退错距法碾压，在岸坡、施工道路处顺坡碾压，其他一般沿平行坝轴线方向进行。边角部位及垫层料、小区料可用装置于反铲上的液压振动夯板进行压实。

7)质量检查。为了有效地确保大坝填筑施工质量，本工程填筑施工严格按照《碾压土石坝施工规范》(DL/5128— 2001)以及招标文件的有关规定进行坝体填筑的质量检查与取样试验，服从监理工程师的质量监督和指导。日常的检查项目主要有:检查各种石料的级配情况、铺层厚度、加水量、碾压遍数，按规定测量沉降量和干密度。

图1 堆石的铺料方法 (a)进占法;(b)后退法

4 减少坝体沉降变形的措施

对于坝址地质条件复杂，大坝沉降变形要求高，为了有效地减少运行期坝体的沉降变形，确保填筑湿化变形在施工完成，对风化岩掺合料的均匀性控制、洒水湿化和填筑碾压质量作为本工程填筑质量的重点控制对象。为此，本工程在填筑施工中，采取以下措施来控制坝体的沉降变形。

4.1 掺合料掺配均匀措施

开挖前，先进行较为详细的料场复勘工作，在装料前必须做级配试验，掺合均匀的料才允许装运;在装料时安排专人指挥，并派质检工程师在现场严格把关，对掺配不均匀的料，要求在装车时通过挖掘机掺合，并通过备料、卸料、摊铺等工序做进一步的掺合，并加强填筑区的施工管理，填筑坝面上由专人负责指挥卸料，对岩质较差的石料尽量用于下游次堆石区填筑，掺合不均匀的堆石料禁止使用。

4.2 上坝料充分湿化措施

对风化料的充分湿化，是减小坝体沉陷变形的有效措施。现场实际情况拟采用3种措施来实施:①上坝料在开挖料场和堆料场通过洒水，使强风化料提前湿润软化;备料场和掺配料在洒水后可不立即上坝，湿化一段时间后再上坝，在开挖料场洒水有困难时，考虑在运输的自卸车洒水。②在上坝后的主要上坝道路设置专门的加水站加水。③上坝后碾压前洒水，上坝料摊铺好后采用坝面辐射洒水管洒水，按碾压试验确定的加水量严格洒水。

4.3 优化施工工艺，提高堆石体的压实度

堆石体的后期变形与堆石体填筑压实度密切相关，填筑压实度大，压缩模量的量值就大，堆石体变形量则小;反之也然。填筑压实度是控制坝体后期沉降变形的关键，要提高堆石体的填筑压实度，只有通过优化填筑碾压施工工艺，对坝体填筑满足设计要求的各项技术指标。根据以往类似工程的施工经验，本工程拟采用以下2个措施:①对堆石料场严格进行控制堆石料的级配、材质，严格按照经监理工程师批准的掺加料进行施工。做好堆石体的填筑碾压试验，确保堆石料的碾压质量。②施工过程中加强填筑碾压施工质量管理，严格控制堆石料的级配、铺料厚度、洒水量和碾压遍数，严格按照填筑碾压试验参数进行施工，特别是对坝体填长的一些关键部位，如坝体分期填筑接合部的处理、坝体与岸坡接合部位的填筑、垫层斜坡碾压的分期接合部处理、大坝周边缝的碾压、坝体垫层区与过渡层区以及过渡层区与主堆石区的界面处理等，应重点控制，做到精工细作，由专人负责现场施工监督，严把质量关。