河口村水库面板堆石坝坝体填筑质量控制综述

□建剑波 □卢金阁 □武鹏程（河南省河口村水库工程建设管理局）□马 敏（河南省水利科学研究院）

1 工程概况

河口村水库坝型为混凝土面板堆石坝，大坝全长530m，坝顶宽9m，最大坝高122.50m，坝顶高程288.50m，防浪墙高1.20m，上下游坝坡均为1:1.50，坝后220m高程以下为堆渣平台，堆渣边坡1:2.50，堆渣平台以下设“之”字形上坝路，坝下游为网格梁异性混凝土预制块护坡。

坝体从上游至下游为：上游石渣压盖（粉煤灰、壤土铺盖和石碴盖重）、混凝土面板、挤压边墙、垫层料（特殊垫层料）、过渡料、主堆石、次堆石（下游坡主堆石）、下游护坡及坝后石渣压坡、基础设有反滤料和过渡料，坝后基础设有排水带。坝体填筑总量约为540万m3，坝基上下游面底宽约368m。主要坝料来源：上游壤土铺盖来源上游谢庄土区，粉煤灰来源沁北电厂，石碴盖重来源开挖石碴备料，垫层料（特殊垫层料）、反滤料来源石料场人工加工，过渡料、主堆料、次堆料来源石料开采场。

2 工程施工特点

第一，大坝坝高122.50m，建在覆盖层厚达42m的河床上，采用高压旋喷桩基础处理，在国内同类高坝及深覆盖层坝基处理尚属首例。第二，坝体填筑量大、工期紧、技术要求高、质量标准严。该工程大坝及上下游压盖填筑量约743.98万m3，高峰时段平均强度29.16万m3/月。施工过程中必须做到高标准、严要求、科学组织、精心施工，确保各期施工任务的完成。第三，工程地处“V”字型峡谷中，河床狭窄，两岸高峻陡峭，局部地段几乎直立，施工道路布置困难，确保运输道路畅通是保证填筑强度的关键问题。第四，采用大坝GPS碾压施工质量实时监控系统技术（简称数字大坝），对保证大坝填筑质量，起到了关键作用，在河南省类似工程建设中首次应用。

3 坝体填筑质量控制要点

大坝填筑质量的好坏直接影响大坝建成后安全运行的关键和核心。因此，只有严控各个施工环节，才能确保填筑质量达到设计要求和运行安全。

一是坝体填筑石料开采粒径应符合设计包络线要求，级配良好，上坝料其他物理力学性质也要符合设计要求，不合格料严禁上坝。二是超径石应在石料场解小处理，对个别已运至坝面的超径石采用破碎锤现场及时分解处理或直接运至填筑面外。三是大坝填筑质量GPS监控仓面建仓，采用GPS卫星测量配合全站仪测量定线，并用白灰线标示，并及时上报至GPS分控室建仓。四是铺料采用“高程饼”法控制铺料厚度，严禁大石集中或架空，保证碾压质量。五是振动碾的吨位、击振力到达设计要求，行进速度控制在2～3 km/h，严禁超速行进，碾压方向顺坝轴线，碾压遍数不少于碾压试验参数要求。六是各坝料分界处填筑，只允许细料侵占粗料，不允许粗料侵占细料。七是分区填筑时，坝体各区坝料应基本平起填筑，避免出现不均匀沉降。八是周边料和挤压边墙后垫层料的碾压采用小型振动碾和液压夯板配合压实。九是严格坝料加水量控制，达到碾压试验含水率要求。

4 料源质量控制

坝料质量应从源头控制，满足设计级配、岩性、含泥量及物理力学性质的合格坝料。坝体填筑料设计主要技术指标见表1。

表1 坝体填筑料设计主要技术指标表

5 坝体填筑施工质量控制

在施工过程中，有效地控制填筑密实度是保证大坝施工质量的关键。为了保证坝体填筑施工质量，建管局制定了《河口村水库工程大坝填筑质量管理办法》，规范大坝填筑管理，保证填筑施工质量。

5.1 各区料填筑和质量控制

垫层料区的填筑:垫层料位于坝体最上游侧，是面板的基础。垫层料采用2m3挖掘机装20 t自卸汽车运到工作面卸料，采用SD7推土机粗平、人工精平。在垫层料上游进行挤压边墙施工，再铺垫层料。每层垫层料与过渡料同碾压，碾压后挤压边墙范围内拉线找平，机器定位便于施工。过渡料区的填筑:过渡料位于主堆石料与垫层料之间，对垫层料起反滤作用。过渡料填筑方法与垫层料施工基本相同。过渡料因块径较大，含水量少，碾压前必须加水。铺料层厚40 cm，采用26 t自行振动碾碾压。主堆料区的填筑:主堆石料是大坝的主体，起着骨架作用。2m3挖掘机挖装，20～25 t自卸汽车运到工作面，以进占铺料为主、混合法铺料为辅，采用SD7推土机进行平料，“高程饼”法控制填筑厚度。次堆料区的填筑:次堆石填筑区位于坝轴线以下的270m高程以下的部分坝体，施工方法与主堆石区基本相同。特殊垫层料（小区料）的填筑:小区料在趾板后紧靠趾板和面板，局部在河床趾板下面，底部坐落在垫层料上，两侧在岸坡防渗板表面上。

5.2 坝体各区及岸坡结合部的质量控制

坝体填筑各分区及结合部是坝体填筑的关键部位和薄弱环节，以下部位填筑控制原则：第一，反坡处理。坝体左右岸坡度陡，高差大，岩溶发育，岸坡局部易出现反坡现象，先填混凝土或浆砌修复成顺坡后，再进行坝料填筑。第二，堆石体与岸坡或混凝土建筑物接合部，填筑时易出现块石集中现象，对坝体填筑质量及趾板周边缝变形有较大影响，对周边碾压不到地方采用液压振动夯板夯实。第三，台阶结合部分质量控制。由于施工分仓或分区填筑等因素，导致两填筑区高差较大而形成梯田式的台阶问题，施工时预留≥3m宽的台阶。

5.3 坝体填筑料技术参数控制

坝体填筑主要控制铺料厚度、洒水、碾压遍数等，监理单位采用GPS监控和旁站监理的控制方法，对坝体填筑进行全过程控制。

铺料厚度：各区坝料铺料厚度严格控制。采用GPS测量和“高程饼法”控制。碾压遍数：除垫层料（小区料）边角采用3tXS120A型振动碾和液压振动夯板配合压实外，其余均采用26 tBW225D和XS262重型振动碾进行碾压，主堆料静1高振7遍，次堆料高振8遍，过渡料静1低振6遍，振动碾错距20～30cm进行碾压控制。同时采用GPS碾压实时监控系统对碾压过程进行监控。上坝料加水：上坝料采用坝外、坝内综合加水。坝外设加水站集中加水站，采用花管空中加水，专人控制，量化加水；坝内采用移动皮胶软管和20 t洒水车进行坝面补充洒水。大坝填筑GPS监控质量控制：面板堆石坝填筑施工质量实时GPS监控系统主要组成及总体构成见图1。

图1 填筑碾压质量实时监控系统的总体构成图

通过安装在碾压机械上的监测终端，实时采集碾压机械的动态坐标、激振力输出状态，经GPRS网络实时发送至远程数据库服务器中；现场分控站和总控中心的监控终端计算机通过有线网络，读取上述数据，进行碾压车轨迹、碾压遍数、压实高程和压实厚度等实时计算和分析的结果与预先设定的标准作比较，判断碾压参数是否符合要求；根据偏差，以指导相关人员做出现场反馈与控制措施。

碾压达到设计遍数后关仓，及时输出碾压轨迹图、碾压遍数图、压实厚度图和仓面高程图，把整个建设期所有施工仓面的碾压质量成果保存后台网络数据库，可随时查询，真正形成“数字大坝”。

6 质量控制和检测

坝体填筑质量控制以碾压遍数和试坑法检测干密度（渗透系数）“双控”。

主堆料、过渡料、垫层料的干密度、渗透系数、颗粒级配和弹性模量检测结果均符合设计要求。大坝填筑碾压质量GPS监控系统，实时全面监控主堆料区158个仓面，过渡料区127个仓面,碾压质量均满足设计要求。

7 结语

加强混凝土面板堆石坝料源头控制和过程质量指标控制，采用大坝填筑GPS监控先进技术和挤压边墙施工工艺，减少人员投入，从GPS监控数据和检测结果，保证填筑质量，加快施工进度，为后期混凝土面板施工赢得宝贵时间。