细砂料筑坝在下湾子水电站工程中的应用

韩树军，杨佳栋

（1.承德市双峰寺水库工程建设管理局，河北 承德067000；2.承德市武烈河河道与橡胶坝管理处，河北 承德067000）

1 工程概况

下湾子水电站位于滦河流域围场县境内小滦河上，坝址以上流域面积1177km2，气候寒冷干旱，无霜期短（100d），年平均降雨量429mm，最大冻土深2m。流域内沟谷发育，地表出露岩性多为风积细砂，海拔高程1100～1700m。枢纽工程主要由拦河坝、溢洪道、发电洞和电站厂房等组成。水库总库容553 万m3，装机容量1000kW（2×500kW）。以发电为主，同时利用蓄水形成景观水面［1］，提升当地的旅游价值，发挥综合效益。拦河坝坝顶高程为1223.5m，坝顶宽4.0m，最大坝高23.5m，坝顶长386m，上游坝坡为框格干砌石护坡，坡比为1∶2.75～1∶3.0，下游坝坡为预制混凝土框格草皮护坡，坡比为1∶2.5～1∶2.75。

2 料场规划

土料场位于下湾子水电站坝址区上游，距坝轴线1.5km。土料场分布在小滦河河谷滩地上，料场区地形平坦、开阔，呈缓坡状。料场表层为耕植土，一般厚度0.25～0.3m。下部以细砂为主，局部夹粉砂透镜体，开采深度一般小于3m。料场总面积22.48万m2，可开采储量67.44m3，工程需要量29.72万m3（其中2/3为细砂，1/3为覆盖层土料），勘察储量为设计用量的2.3倍，料场有充足的料源，土料储量完全能满足设计用量。为少占用农田，减少植被破坏，土料场全部规划在水库淹没区范围内。土料场有乡间土路与坝址区相通，交通运输便利。料场开采前，用74kW推土机清除表土，土料开挖采用1m3挖掘机配8t自卸汽车运输。

3 细砂料土工试验指标分析

3.1 细砂料试验指标的特点

拦河坝坝体筑坝材料为坝址上游处细砂料，经室内土工试验，细砂料天然含水量平均值为3.4%，偏低于规程要求指标，渗透系数为7.0×10-4cm/s，偏大于规程要求指标，试验成果如表1。

3.2 细砂料渗透系数偏大的解决方案

细砂料具有渗透系数大的特点，结合坝址处河床地质覆盖层较深、透水性较强等特点，从适应性、施工难易程度、工程质量控制、经济性等方面考虑，确定采取土工膜水平防渗。坝体迎水面土工膜贴坡防渗至设计洪水位高程1221.85m，土工膜以上结构依次为中粗砂层、碎石层和干砌石护坡。坝前设置土工膜水平铺盖防渗，水平铺盖长200m，其上回填厚1m 原土并压实，与坝体上游面防渗形成封闭的防渗体，解决了细砂料的渗透问题。

3.3 细砂料少粘性及含水量偏低的解决方案

根据对比结果，细砂料少粘性和含水量偏低，在碾压试验过程中，颗粒松散，不易压实。通过对料场查勘和现场试验，利用覆盖层土料与细砂料拌匀后分层进行碾压（比例为1∶2），可以弥补细砂料少粘性不易压实的缺陷。在碾压过程中进行洒水，增加细砂料的含水量，利于细砂颗粒更好地结合，确保压实效果，经过检验各项指标均能满足设计要求。

4 碾压试验

试验场地位于坝址上游库区道路北侧，选择试验场地本着地势平坦、坚实、有足够操作范围，且具备水电等供应设施的原则。现场碾压试验区的长度100m，宽度4m，按铺土厚度30，40，50cm 划分了A、B、C3 个试验区。经过试验确定A 区铺土厚度30cm、采用20t 振动平碾，碾压遍数为7 遍时最接近设计最大干密度，能达到最佳碾压效果，碾压机械技术参数和碾压试验成果如表2～表3所示。

表2 碾压机械技术参数

表1 细砂料试验指标与规程要求指标对比［2］

表3 细砂料碾压试验成果

5 拦河坝细砂料填筑施工

5.1 施工原则

坝体填筑分期满足施工导流要求及总工期要求，确保施工期安全度汛，兼顾施工道路布置及施工强度均衡，能组织机械化流水施工为原则，将坝体填筑分为三期填筑。一期填筑为坝体填筑至发电洞顶高程，并在坝体与发电洞之间预留泄洪缺口，待发电洞施工完成后利用发电洞进行泄洪，然后进行二期填筑施工，填筑坝体缺口和发电洞结合部位，填筑高程为发电洞顶高程。三期施工为从左至右进行发电洞高程以上至坝顶的填筑施工。

5.2 施工工艺

拦河坝坝面填筑作业主要包括铺料、洒水、碾压三道工序，其次还有发电洞结合部位填筑。为减少各工作间的交叉干扰，坝面采取按填筑块划分进行流水作业施工，在每个填筑块内依次完成各道工序，在各工作面之间设置标识，施工中保持坝体填筑均衡上升，工艺流程如下［3］：

（1）卸料。采用自卸汽车运输，进占法卸料施工。

（2）铺料。采用推土机铺料作业，填筑料随卸随铺。

（3）洒水。采用胶管进行均匀洒水，洒水力求“少、勤、匀”，以保证压实效果。碾压前、后洒水量根据现场试验成果确定。

（4）碾压。采用BW222D-4 振动碾进行碾压，碾压方式为进退错距法。

（5）刨毛。采用推土机安装制作的刨毛工具进行，刨毛深度为50mm，使层间结合良好。

在涵洞混凝土施工时，涵洞两侧沿涵洞每隔10m 对应设置一道混凝土齿墙，增加涵洞自身的稳定性，还可以增加渗流的渗径长度。涵洞两侧不直接进行细砂土填筑施工，先对原涵洞混凝土外表面进行凿毛，涂刷高强度砂浆，进行抛石混凝土浇筑。抛石混凝土以刺墙的形式插入至细砂料填筑坝体之中，最大限度地增加接触面的面积，利于坝体结合的质量。坝体的填筑施工采取两侧同时进行填筑，保证坝体填筑均衡上升。

6 坝体填筑质量控制

6.1 料场

施工期在料场设置控制站，并派专人进行检查，保证所取土料的质地、粒径、含水量等指标能够达到设计要求［4］。在检查过程中采取目测、手试和室内试验等方法对现场容易鉴别的含水量、砾石含量等指标进行检查。

6.2 坝体填筑

在坝体填筑过程中，派专职质检人员在现场检查铺料厚度、粒径、含水量、干容重及压实层间结合是否达到设计及施工规范要求，其中现场质量检查的重点为检查控制含水量和干容重［5］。现场干容重的检查采取灌水法（每层取样不低于4组试样）进行测定。对于碾压后达不到质量标准或压实层间产生光面和剪切破坏现象及时进行处理。此外，还要检查坝基、岸坡及放水洞结合部位等处理要满足设计和施工规范要求。

7 细砂料筑坝施工需注意的问题

拦河坝土工膜防渗施工需严格控制施工质量，对土工膜焊缝逐一进行检查，合格后再进行覆盖，避免蓄水后从土工膜接缝处形成渗流通道，影响拦河坝的坝体稳定性和库区蓄水效果。

应充分进行坝体填筑料勘察和土工试验，确定填筑料的各项物理指标，填筑前应对碾压方案进行试验论证，选取经济、实用的方案进行施工，坝体填筑施工应严格按照规范进行施工。

在施工中应注意对坝体进行变形观测，并要有详细的观测记录，为水电站的蓄水提供参考资料。

8 结语

该工程通过细砂作为坝体填筑材料的施工实践，总结符合工程实际的施工方法和经验。对料场内细砂料的各项指标进行分析比较，细砂料具有含水量低、缺少粘性、渗透系数偏大等特点，施工实践证明掺加覆盖层壤土进行碾压和配以现场洒水等质量控制措施能够达到较佳的碾压效果。细砂料做为特殊的筑坝材料，其施工技术还需要进一步总结和研究。

［1］邯郸市水利水电勘测设计研究院.承德市围场县下湾子水电站初步设计报告［R］.2011.

［2］SL274—2001，碾压式土石坝设计规范［S］.

［3］DL/T5129—2001，碾压式土石坝施工规范［S］.

［4］孙宝山，贾朋宾.用碾压试验优化土石坝填筑方案［J］.河北水利水电技术，2001（2）.

［5］朱长军.碾压式土石坝施工技术与质量控制［J］.水利科技与经济，2013（5）.