泽城西安水电站混凝土面板堆石坝填筑施工

刘建华

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 工程概况

山西省泽城西安水电站（二期）工程地处山西省左权县境内的清漳河干流上。大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶长267m，上游坝坡1：1.5，下游坝坡1：1.4，下游坝坡布置"之"字型马道，下游坝坡面采用干砌块石护坡。坝体填筑包括上游粉细砂铺盖填筑、上游石渣盖重填筑、垫层料填筑、特殊垫层料填筑、过渡料填筑、主堆石料填筑等。

2 料源及开采规划

2.1 料源

主堆石料料场布置在大坝右坝肩下游右岸，堆石开采面三面临空，地形条件较好。料场开采高度为55m，修筑临时运料道路，交通便利。

过渡料料场布置在大坝左坝肩下游左岸，电站厂房左侧，该料场地形为一小山包，爆破条件较好，开采高度为37m，交通便利。

垫层料及特殊垫层料填筑量较小，从距大坝上游3.3km的河道内自行开采与加工。

2.2 料场开采规划

2.2.1 堆石料

开挖采取自上而下、分层、分块开挖，根据料场地形条件，分为上下两区进行开采，从上自下开挖高度30m为I区，25m为Ⅱ区。

I区开采前先进行施工道路的修建，同时形成钻孔平台，当施工道路修筑长度达到80m左右时，沿平台外边采用液压钻机与潜孔钻机钻孔，钻孔深度约15m，进行石料开采，同时形成施工道路及钻孔平台，沿平台外边采用液压钻机与潜孔钻机钻孔，钻孔深度约15m，进行石料开采，同时形成出渣道路。三层道路完成后，由里向外分两层三块依次分段分序进行开采。

Ⅱ区面积较大，先将平台外侧部分进行开采，形成施工道路，然后由下游向上游分段分块进行开采，直接取料运至大坝。

2.2.2 过渡料

该料场场地为长方形，顶部有一自然平台，开挖采取自上而下、分层、分块开挖，按10m一层进行开采，分四层进行开采，开采强度满足上坝要求。

2.2.3 垫层料及特殊垫层料

垫层料及特殊垫层料分为水上开采和水下开采，自上而下分层开采，每层开采厚度为3～4m，开采由下游向上游推进。在正式开采前，先采用TY220推土机和1.2m3反铲挖机清除表层覆盖层和无用层，清除料装20t自卸汽车后弃至料场附近河道低凹处，并作平整处理。砂石料开采后先运至筛分加工系统，经筛分和调配后再装20t自卸汽车运输至填筑现场。

3 坝体填筑施工进度计划安排

3.1 坝体填筑进度

根据本工程的施工特点和合同文件对节点工期要求，坝体填筑分三个阶段进行填筑，各阶段控制节点工期要求见表1。

表1 坝体填筑节点工期要求

3.2 坝体填筑强度分析

第一阶段大坝右岸填筑达到渡汛要求，填筑强度为7703.6m3/d。施工工序复杂，填筑强度高。

第二阶段大坝右岸填筑高度6m，填筑强度为2718.4m3/d。施工场地狭窄，填筑难度大，汛期时间长。为此，第二阶段降低填筑难度。

第三阶段，在汛期过后，首先进行泄洪槽填筑，然后大坝全断面进行填筑，12月底前大坝填筑至坝顶。泄洪槽填筑量为106 534.26m3，填筑强度为3804.8m3/d。大坝全断面填筑至坝顶，填筑强度为3847.4m3/d。本阶段共需完成石方填筑375849.1m3，是整个坝体填筑量的32%，随着坝体高度的上升，作业面越来越小，给坝体填筑带来很大难度。

4 坝体填筑施工顺序和原则

4.1 各区填筑顺序

根据本工程的特点及要求，采用“先细后粗”法施工，填筑顺序为特殊垫层→垫层→过渡层→堆石区。

在填筑过程中，遵循粗料不占细料的原则，即堆石料不占过渡料、过渡料不占垫层料的原则进行。

4.2 填筑原则

（1）坝体填筑前，首先对基础面进行清理验收。清理验收工作包括：基础面地质编录，地质勘探所留坑、槽、孔、洞的处理，基础面内积水排除等工作。

（2）同一填筑层，其填筑顺序为：先填一层垫层料、过渡料并碾压，后填一层主堆石料；再填一层过渡料、垫层料，经平整后，与主堆石料骑缝碾压。总之，即为一层主堆石料，二层过渡料及垫层料平起的方法进行碾压。

（3）同一填筑层，较粗一级填筑料不得侵占相邻较细一级填筑料断面。

（4）垫层料及过渡料在装料、运输、卸料及摊铺过程中，尽可能避免粒径分离，造成局部级配不良（超出其包络曲线范围）。在与岸坡接触部位的坝料，尽可能选用相应较细坝料，避免较大块石集中。

（5）垫层料、过渡料和一定宽度的主堆石料的填筑应平起施工，均匀上升。坝体堆石区纵横向接坡采用台阶收坡法施工，台阶宽度不小于1m。

（6）应经常检查振动碾的工作参数，保持其正常工作状态。碾压应按坝料分区、分段进行，各碾压段之间的搭接宽度不应小于1m。

（7）进入坝体填筑区内的运输道路，其道路路基压实指标同相应坝区填筑干密度。堆石区内的临时道路，应设于填筑碾压合格的坝段，路基应予以相应的压实。如系未压实的道路，在继续填筑前必须清除。

（8）每铺一层坝料，由人工配合反铲挖掘机将大于规定粒径的块石清理至下游区，以备下游护坡用料。下游护坡宜与坝体填筑平起施工，护坡块石宜选用大块石，采用机械整坡、堆码或人工干砌，块石间应嵌合牢固。

（9）对坝体坡面因冲蚀、塌滑形成局部范围需二次回填补齐区域，应用比原相应坝料略细，采用薄层轻碾或人工夯实，且回填区坡面应超填20～30cm，以备削坡。

（10）所有利用振动碾碾压坝料，原则均采用顺坝轴线方向进退错距法施工（错距宽度不小于20cm），其振动碾行走速度控制在2km/h以内，且在相邻分段处搭接碾压（骑缝）长度不小于2.0m；对回填区至岸坡、角落附近处，因振动碾无法施工，可采用薄层、细料人工配合机械摊铺，振动夯板或自行式压路机碾压密实。

（11）坝体碾压后密度检查，采用以碾压试验参数控制，试验坑内用灌水法检测。

（12）对坝内埋设观测仪器区，以不影响损坏仪器设备及附属设施为原则，采用薄层、静压的方式进行填筑，施工中应保证坝体填筑与仪器埋设工作同步进行。

（13）负温下施工时，各种坝料内不得有冰块存在。经试验需要加水碾压的坝料，在负温填筑不能加水时，应减小铺料厚度，增加碾压遍数，确保达到设计要求的压实标准。

（14）坝料填筑、垫层料护坡及混凝土面板施工时，严禁损伤已安装好的止水及其防护装置。

5 坝体填筑施工方法

坝体填筑工程，依据设计图纸和技术规范要求，在坝基开挖到设计基础面并按要求完成坝基基础处理后，经监理人验收合格，开始坝体填筑。

5.1 垫层料、过渡料填筑

坝体开始填筑时，先填筑河床段趾板下游侧的特殊垫层料、垫层料、过渡料。

此段的填筑顺序为：特殊垫层料→垫层料→过渡料。

5.1.1 特殊垫层料填筑

特殊垫层料是趾板与面板连接的重要部位，其最大料径为30mm。特殊垫层料由砂石料场采用20t自卸汽车运到特殊垫层料区卸料，按测量放线标志范围用推土机铺料，每层松铺厚度28cm，铺平后按碾压试验参数适量加水，用振动碾碾压8遍，逐层铺料、加水、碾压，严格按监理批准的碾压试验成果进行施工，现场取样作干密度、孔隙率及渗透试验，以检验施工质量。

5.1.2 挤压式混凝土边墙施工

（1）挤压式混凝土边墙工序流程：基础测量→垫层料填筑→垫层料人工平整±1.5cm→洒水碾压→补料补压→测量放线→挤压机就位→挤压墙混凝土施工→两端与趾板接口处理→缺陷处理（错台、起包、平整度、坡比、倒塌等现象）。

（2）混凝土拌制由附近的混凝土拌和站提供，混凝土搅拌车运输。现场采用混凝土边墙挤压机挤压成型。

（3）挤压墙施工前，垫层料的碾压检测必须合格，而且靠近坝面90cm内必须精心整平，不平整度距设计高程在±3cm以内。人工整平后，再用振动碾压实1～2遍，满足挤压机的行走要求，从而保证成型挤压墙外坡面达到距设计线位置±3cm的技术要求。

（4）混凝土搅拌车直接卸料入挤压机进料仓，卸料速度应均匀连续，以保证挤压机行走速度控制在40～80m/h。在卸料的同时按一定的比例掺加高效速凝剂，使挤压墙混凝土强度能在2h内满足垫层料的填筑碾压要求。

（5）每层混凝土挤压墙必须进行精确放样，标出挤压墙施工控制线，确保成型坡面满足规范及设计标准。

（6）对于各层挤压墙混凝土之间的错台，若大于2cm，采用M7.5砂浆进行找平勾缝，以减小对面板混凝土的约束力。

（7）为确保垫层料全线的填筑压实质量，挤压挡墙施工浇筑宜紧靠左、右两岸趾板部位，对于挤压机无法浇筑到的部位，及时采用人工钢模浇筑成型。

5.2 过渡区料填筑

填筑时20t自卸汽车直接卸料在工作面，卸料方法与垫层料相同，用推土机推平，再辅以人工整平，厚度符合设计标准。将接缝处超径块石清除至下游主堆石区或集中后适时解小，且保证主堆石区料不占过渡区料的位置，过渡区料不占垫层区料的位置。铺筑方法基本同垫层区料，并与垫层区一并碾压，振动碾顺坝轴线方向行驶，按规定的洒水量、遍数、振幅、频率、厚度及行走速度进行。

5.3 主堆石料填筑

主堆石区的填筑采用进占法施工，以使粗径石料处于中下层，以利于平整和碾压。卸料时根据运输车辆规格在车与车之间留适当的间隙。碾压采用25t振动平碾，振动碾碾压时采用整轮错距法顺坝轴线方向进行，中低速行驶V=2.0～3km/h。铺筑碾压要层次分明，基本平起平升，以防漏压欠压。

主堆石采用挖掘机和装载机装20t自卸汽车运输上坝，采用TY320推土机平料，平料时，在工作面两侧及前进方向，每20m放置由钢筋焊接三脚架高80cm标志杆，以严格控制铺料厚度。当满铺且平整后，即用高压喷射枪喷水或洒水车洒水，喷水量视碾压成果而确定，用水表控制加水量，标志杆要有专人负责挪动，当推土机平料前进时，要及时向前挪动，并负责指挥推土机平料。

在上游部位与过渡区接缝处，要与过渡区及垫层区同步进行，即每填一层主堆石，同时填筑两层垫层料和过渡料，并做好各接缝处的界面清理工作。

在岸坡边缘靠山坡处，大块石易集中，故岸坡周边应选用石料粒径较小、级配良好的石料铺筑。碾压时滚轮尽量靠近岸坡，仍碾压不到之处用液压夯板加强振压。洒水在碾压前进行，专人负责，适量即可。严禁不合格的石料上坝，对爆破料中的超径块石除可用于下游护坡砌石外，其余可用液压锤在料场或坝面解小。

5.4 坝料填筑的接缝处理

坝料碾压按坝料分区、分段进行，各碾压段之间的搭接不小于1.0m。坝面分块填筑时堆石区纵横向接坡一般采用台接收坡法施工，台阶宽度不小于1.0m。在临时断面时，下游坡面因场地空间限制按稳定边坡收坡，坡比为1:2，在回填接坡时，采用反铲或推土机削坡至合格面后方可铺料，并使振动碾紧贴接坡面碾压。

坝体下游坡面设计为大块石护坡，块石的最大尺寸不宜小于800mm。坡面应有均匀的颜色和外观。

5.5 干砌石护坡

在砌筑护坡前，采用反铲对砌筑坝坡面进行修整，使之满足要求。上下游坝坡块石护坡层随着坝体上升逐层砌筑。将经挑选合格的块石运至每一填筑层上，沿着靠近坝坡边缘堆成条带状，用推土机将其推至坝坡边缘，由测量配合定位。要求块石大面朝外，其外缘与设计坝坡线误差不超过10cm。各层的护坡块石与同层的堆石料采用交替铺筑的方法进行。

块石护坡的施工，要求块石大面朝外，表面砌缝的宽度不应大于25mm，砌石边缘应整齐牢固。砌体外露面的坡顶和侧边，用较整齐的石块砌筑平整。

5.6 特殊天气条件下上坝料填筑施工

特殊情况施工是指冬、雨季施工。堆石坝填筑受气候影响较小，冬、雨季一般都可照常施工。只有当降大雨影响机械操作时或坝面积雪厚度超过10cm才停工。负温下时，铺筑厚度减半，碾压遍数增加一半，不加水的方法进行施工。

5.6.1 雨季施工

本工程大坝为面板堆石坝，仅坝前面板有少量黏土填筑，坝体填筑受降雨和气温等气象条件影响较小。

避免出现雨季施工的一个重要措施就是在生产进度上合理安排，即调整土料的填筑时间，将黏土料的填筑安排在干季进行施工。

黏土料填筑时控制坝面应略向上游倾斜，以利排除积水；填筑作业面在下雨时应采取覆盖防雨彩条布等措施，防止雨水下渗，雨后应将填筑面堆料摊平晾晒，使含水量调整至合格范围，待监理验收认为合格后才能复工。

5.6.2 干季坝体填筑施工

干季天气对坝体填筑的直接影响就是坝料含水率损失较快、土料干松难以压实。因此为了满足坝料的压实干密度和最优含水率要求，需采取措施改变上坝料含水量，采取坝面固定2台8 t洒水车进行洒水，以调整坝料含水率。

5.7 施工排水

大坝坝体填筑中，特别是在雨季施工时，应做好坝面及两岸的排水工作。

（1）在坝体填筑过程中，尽可能保持上游坝面高于下游坝面，尽量避免集中水流流向垫层。

（2）在两坝头岸坡上，需挖排水沟，将岸坡上下游的水流导向坝区以外，防止集中水流泄到填筑坝面。

6 坝体填筑施工进度、质量、安全施工的保证措施

6.1 施工进度保证措施

（1）组织骨干力量成立工程项目部，全面负责工程的施工管理，为工程按施工进度计划如期、保质保量完成提供组织保障。

（2）从施工工艺、施工工序、进度计划、质量安全等方面进行合理优化安排，协调控制，在保证施工安全的前提下，确保目标工期顺利实现。

（3）施工中广泛开展技术革新活动，积极推广高科技应用，尽可能采用各种施工新技术、新工艺、新方法，不断提高施工技术水平和管理水平，优质高效地完成工程施工任务。

6.2 施工质量保证措施

（1）建立以项目经理为领导，总工程师为负责人的项目质量管理体系，编制本项目的质量计划，作业指导书等文件，做到体系完善。

（2）严格控制上坝料，使坝料符合设计要求，不合格料决不上坝。

（3）坝体每填筑一层，检查验收一层，下层达不到要求，决不进行上层填筑。

（4）铺筑前对分区界线进行测量放线，采用白灰线标识，两岸坡上用红油漆进行高程标记，中部设置高程标志杆，使各区铺料边界一目了然，铺层厚度得到控制。

6.3 施工安全保证措施

（1）建立完善的安全管理体系，由项目经理直接领导负责、认真贯彻执行“安全第一、预防为主”的方针，对本工程项目范围内生产活动全过程的施工安全、交通安全、防火、防盗等工作进行全方位的控制。

（2）定期进行安全生产大检查，对事故苗头，要及时发现、及时处理，不留隐患。

（3）加强坝前垫层料区填筑的安全管理，现场由专人负责指挥，确保人员和机械设备的安全。

（4）坝体填筑前对两岸岸坡进行彻底的安全处理，清除边坡浮石和松散体并及时支护，两岸岸坡坡顶搭设安全拦渣网，以保证坝体和岸坡相交部位人员和机械设备的安全。

7 结束语

泽城西安水电站面板堆石坝是山西省第一座面板堆石坝，建设单位组织监理单位、施工单位到省外观摩学习并结合本工程实际情况，总结出了一套成功的面板堆石坝填筑施工经验。泽城西安水电站大坝填筑从2010年4月开始，到2010年10月结束，历时7个月。在施工过程中加强现场组织和管理，每道工序严格把关，合理安排，科学调度，比计划工期提前两个月完工。