张峰水库大坝填筑施工工艺探析

2016-02-05孟秀玲

山西水利 2016年11期

关键词：铺料张峰心墙

孟秀玲

（山西省张峰水库建设管理局，山西晋城 048215）

张峰水库大坝填筑施工工艺探析

孟秀玲

（山西省张峰水库建设管理局，山西晋城 048215）

张峰水库是沁河干流上的第一座大型水利工程，水库大坝为粘土斜心墙堆石坝。从粘土心墙料填筑、过渡料填筑和堆石料填筑等方面，阐述了张峰水库大坝填筑的施工工艺，并探讨了填筑施工中需要注意的问题及对策，确保大坝填筑施工质量。

粘土斜心墙；过渡料填筑；堆石料填筑；张峰水库

1 工程概况

张峰水库位于山西省晋城市沁水县张峰村，为沁河干流上第一座大型水利工程，控制流域面积4990km2，总库容3.94亿m3。是一座为城市生活、工业生产和农村人畜饮水供水，并兼顾防洪与发电的水利枢纽工程。

大坝轴线方向为北东27°09′，在平面上呈直线，与已建的基础灌浆廊道轴线平行。坝型为粘土斜心墙堆石坝，排水廊道底部采用帷幕灌浆处理，两边为混凝土结构，排水廊道上方的坝体中部为粘土斜心墙结构的防渗体，斜心墙的上下游设置有反滤层，反滤层上下游分别设A区堆石料、B区堆石料、C区堆石料。堆石料下方采用混合土卵石基层，防止坝体出现下陷，增强坝体稳定性。

大坝坝顶长627.0m，宽10.0m，坝顶高程763.8m，最大坝高72.2m。在下游坝底处采用石渣回填方式，进一步增强坝体的稳固性。心墙最大底宽约36m，大坝最大底宽约240m，大坝正常蓄水位759.0m。

2 大坝填筑施工工艺

水库大坝又称拦河坝，分为土石坝和混凝土坝两类。作为堤坝式水电站中的主要建筑物，大坝填筑施工关系到大坝整体结构的稳定和安全性，在推动国家水利工程的发展建设，营造舒适的生活环境中起着至关重要的作用。张峰水库大坝为粘土斜心墙堆石坝，坝体主要为粘土斜心墙、过渡料、堆石料以及坝体护坡的砂砾料垫层等构成。

2.1 粘土斜心墙料填筑工艺及方法

土料摊铺：粘土心墙料的摊铺采取进占法进行施工，在汽车进行卸料的同时，推土机进行摊铺，进料汽车对摊铺的松土层进行碾压，完成摊铺土层的初步碾压封闭，这样可以避免暴雨侵袭对摊铺作业的不利影响，降低因雨水带来的损失，为雨后后续施工创造有利条件。同时，进占法施工方法可以避免重车在已完成合格验收的土层上进行碾压，防止出现剪力破坏情况，并且保证松铺系数为1.3，厚度≤40cm。

土料碾压：碾压采用20t振动平碾方式，沿铺料方向以进退错距法进行碾压。碾压遍数按照碾压试验所得参数进行，相邻交接地段的碾压需要保证碾迹搭接，垂直碾压方向的搭接宽度为0.3～0.5m，顺碾压方向的搭接宽度为1.0～1.5m。在分段填筑过程中，横向坡度≤1∶3，高度差≤15cm，廊道两侧的高度差≤1.5m。如填筑碾压过程中出现弹簧土、光面与剪力破坏等情况，需要进行补压、拉毛与挖除等处理措施。

晴雨天施工措施：晴天施工时，由于土层表面的水分容易蒸发，铺料前需要压实表土并采取洒水湿润措施，不能在干燥时碾压摊铺的新土；雨季施工时，需要缩小土料摊铺填筑的面积，并采取快铺和快压的方式，降低土中的含水量。如果雨水较大，则需要在大雨前以平碾方式将坝面碾压为光面，避免雨水渗透到土层中。

2.2 过渡料填筑工艺及方法

反滤料与过渡料填筑碾压：大坝上游需要先铺土料，然后再铺反滤料；大坝下游需要先铺反滤料，然后再铺土料。反滤料用20t的汽车运到坝面，由装载机倒入铺料箱，最后由挖机沿着大坝轴线的方向进行铺设；过渡料用20t的汽车以后退方式进行卸料，然后人工配合推土机进行铺料作业。同时，反滤料和过渡料用14t振动平碾进行碾压，边角的反滤料和过渡料需要用小型的振动平碾进行压实，已经完工的反滤料不能让车辆通过。如果土料出现混杂情况，则需要及时进行清除。

界面处理：在反滤料和过渡料填筑中，施工单位需要依据设计宽度进行施工，确保界面清晰，填土和反滤料交接带的宽度需要控制在填土层厚度1.5倍内。对各界面上的大块石头，需要用挖机将其移放到相近的堆石区和粗料区。过渡料摊铺时需要采取料堆卸料的形式进行反铲摊铺，并以人工方式进行收边；碾压时需要从反滤料区横向推进至过渡料区进行骑缝碾压，并在碾压结束后取样检测，合格后再进行下一层施工。

冬雨天气施工措施：如果大坝填筑在冬季施工，需要将反滤料含水率控制在4%内，并以高温时堆存的砂砾料填筑，填筑过程中禁止加水，清除层面积雪与冰冻。同时，施工单位需要采取增加碾压遍数、减少填筑层数和加大压实力度等措施，确保填筑施工满足设计要求。如果大坝填筑在雨季施工，施工现场不能通行重型汽车，以免破坏大坝路面或者汽车轮胎所带泥砂对填筑材料造成污染，影响大坝填筑质量。

2.3 堆石料填筑施工工艺及方法

摊铺碾压。在堆石料填筑中，施工单位需要采取爆破开挖方式，利用挖掘机将堆石料装车，然后以20t的自卸汽车将其运输到大坝上。大石块需要在料场内进行击碎，然后用推土机将堆石料摊平，误差需要控制在层厚10%内。在堆石料摊铺平整后，施工单位需要以20t振动碾沿着大坝的轴线方向以进退错距法进行碾压。分段碾压的相邻碾迹需要相互搭接，垂直方向的搭接宽度在1～1.5m，顺碾压方向的搭接宽度在0.3～0.5m。

接缝处理：在卸料和平料时，水库坝体和岸坡接合处容易出现架空和大块石集中的情况，坝体局部不容易被压实。大块石需要用挖掘机分散，再对坝体和岸坡结合处进行碾压；架空的接合处需要先填筑过渡料，再填筑堆石料，并减少铺料的厚度，用振动碾进行碾压。在堆石料分层填筑过程中，坝体容易出现横向或者纵向接缝，施工单位需要在铺料时预留1～1.5m的平台，在后期填筑到同一高程时，以振动平碾进行接缝碾压。

3 填筑施工中需要注意的问题

如果填筑面高低不平，施工单位需要从大坝低处开始填筑施工，不能顺坡填筑。当填筑横坡的断面坡度大于1∶5时，需要减小地面坡度，保证断面坡度在1∶5以内。同时，分段作业最小长度需要不小于100m，人工施工的长度可以适当减小，作业面的分层需要统一铺土和碾压，避免出现界沟。

在填筑过程中，如果大坝坝面出现弹簧土、光面和剪切破坏等问题，施工单位需要采取妥善措施进行处理，如增加碾压次数和对坝面进行拉毛处理等，并由监理工程师验收达标后方可进行填铺作业。在铺设至填筑边缘时，施工单位需要在填筑边线的外侧进行适当超填，并且保证人工铺料厚度为10cm，机械铺料厚度为30cm，以确保摊铺填筑的质量。

如果在铺料填筑过程中气候比较干燥，土层表面的水分蒸发比较快，施工人员需要在铺料前适当对表土进行洒水湿润，以免影响土层铺料填筑的质量。

在水库大坝填筑施工过程中，施工单位需要采用试坑注水法对坝体填料颗粒级配和填筑孔隙率进行检验，保证坝体填筑的密实度，并且对垫层料斜坡的碾压质量采取灌砂法进行检验。检查结果需要由监理工程师进行审查，确保其填筑施工符合设计和规范的要求。

在填筑施工结束后，施工单位需要立即对坝面采取保养措施，如铺上草帘等，让混凝土凝结充分，保证坝体的强度和密实度。同时，在坝面铺筑刚完成的一段时间，禁止施工车辆在上面通行，以免车辆碾压破坏坝面的平整度和强度，最终对大坝填筑施工造成不利影响。