猴子岩面板堆石坝填筑强度分析

刘亚洲， 钟 权， 杨晨光

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072)

猴子岩面板堆石坝填筑强度分析

刘亚洲， 钟 权， 杨晨光

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072)

大渡河猴子岩水电站地处高山峡谷地区，是国内第二高混凝土面板堆石坝。针对猴子岩面板堆石坝工程特性，结合料源规划、道路布置、机械设备配置等情况，总结分析了猴子岩水电站堆石料填筑强度及其影响因素，并提出填筑强度的保证措施。猴子岩面板堆石坝填筑施工的成功经验，可为类似工程提供借鉴和参考。

猴子岩水电站；面板堆石坝；填筑强度；保证措施

0 前 言

堆石坝因具有充分利用当地天然材料、适应不同地质条件、施工方法较为简便及抗震性能好等优点，而被广泛采用。随着我国水利水电工程的大力建设和蓬勃发展，越来越多的高坝大库采用堆石坝型式。堆石坝填筑料用量往往较大，一般可达数百万至千万方，因而坝体填筑强度较大。然而，堆石坝大多修建于高山峡谷地区，施工场地狭窄、道路布置困难，施工条件差；同时，堆石料料源往往分布分散，运距较远。因此，如何采取合理有效的保证措施，确保坝体大规模、高强度填筑施工，是堆石坝填筑施工面临的问题[1-5]。

1 工程概况

1.1 工程概述

猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，是大渡河干流水电梯级开发的第9级电站，上游为丹巴水电站，下游为长河坝水电站。电站开发的主要任务为发电，总装机1 700 MW，水库正常蓄水位1 842 m，总库容为7.06亿m3，具有季调节能力。枢纽建筑物主要由拦河坝、两岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水发电系统等组成。拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程1 848.50 m，坝顶总长278.35 m，坝顶宽度14 m，最大坝高223.50 m。

坝体填筑总量约为963万m3，其中，堆石料895.3万m3，过渡料48.1万m3，垫层料19.6万m3。堆石料主要利用坝址上游色龙沟料场、下游桃花料场开采料及工程开挖可利用石渣料。

1.2 施工特性

猴子岩面板堆石坝所处位置为深切河谷地段，施工条件差；两岸岸坡陡峻，上坝施工道路布置困难，道路及桥梁工程量大；大坝填筑强度较高，能否保证连续供料成为制约填筑强度的因素之一；河谷狭窄，填筑工作面较小，影响填筑强度；大坝填筑工程量大，施工工序多，施工强度大，还需确保大坝度汛安全。

2 大坝填筑

2.1 填筑料源规划

堆石料分为上游灰岩堆石料填筑区、下游流纹岩堆石料填筑区及压重堆石料区。其中，上游灰岩堆石料224.5万m3，由色龙沟石料场开采以及菩提河坝堆料场回采；下游流纹岩堆石料564.5万m3，由桃花石料场开采；上下游压重堆石料106.3万m3，由色龙沟石料场开采以及色古沟弃渣场回采；过渡料48.1万m3及垫层料19.6万m3均由菩提河坝堆料场回采，垫层料需经由砂石加工系统加工。

2.2 填筑道路布置

根据施工总布置并结合料源情况，上坝道路的布置采用岸坡与坝坡相结合的布置方式，充分利用现场原有道路，与坝内、坝外增设的临时道路合理结合。根据坝体填筑分期要求，在左右岸不同高程分别布置了上坝道路，路面宽6.5～9.0 m，最大纵坡不超过10%。

2.3 施工机械配备

猴子岩面板堆石坝填筑方量大，施工强度高，大型机械化施工是实现高强度填筑的前提条件，为充分发挥机械效率，所选的机械型号、数量相互配套，确保大坝填筑循环流水作业。根据工程的地形条件、施工道路及大坝的施工强度，结合现场碾压试验成果，选用大中型机械设备施工，主要施工机械型号及数量为：1.6～4.0 m3挖掘机共15台；20 t及25 t自卸汽车分别为30辆和70辆；220～320 hp推土机6台；32 t自行式振动平碾4台；22 t拖式振动平碾2台以及小型振动碾3台。

2.4 大坝填筑强度分析

猴子岩面板堆石坝基坑开挖于2013年6月底完成并开始填筑施工，至12月底坝轴线上游填筑至1 680 m高程，坝轴线下游填筑至1691.5 m高程，累计填筑量167.1万m3，自此大坝进入大规模填筑施工期。2015年12月底，大坝全断面填筑至1 845.8 m高程，累计填筑量900.7万m3，坝体填筑基本完成。图1为2014年1月至2015年12月坝体填筑强度统计图，图2为同期坝体上下游断面填筑高程上升统计图。

图1 猴子岩面板堆石坝填筑强度柱状图

图2 坝体填筑高程上升折线图

从图1及图2中可以得出以下认识：

(1)自2014年1月大坝进入大规模、高强度填筑期后，月填筑强度都在20万m3以上，平均月填筑强度约31万m3，最大月填筑强度达51万m3，且填筑强度高峰期持续时间长。

(2)大坝填筑高程由2014年1月初的1 680 m上升至2015年12月底的1 745.8 m，月平均上升高度6.91 m；考虑前期填筑部分，坝体(1 625.0～1 845.8 m)填筑期30个月(2013年7月～2015年12月)，月平均上升高度7.36 m，与高山峡谷的同类工程相比，属正常偏先进水平。

(3)为了满足2014年汛期度汛要求，2014年上半年坝体填筑强度高，4～6月甚至接近或超过50万m3/月，这与坝体上游临时断面上升快是一致的。

该填筑期内料场开采高程较高，开采面积小、开采条件差，不能大规模开采供料，其高强度填筑得益于菩提河坝堆料场回采料。因此，在高堆石坝填筑前期，必须充分认识备料的重要性。

(4)坝体后期的填筑综合上升速度略高于前期，这是由于前期填筑作业面积相对较大，达5～6万m2，随着高程的增加，填筑作业面积逐渐减小，坝体上升速度相对增加。

同时，坝体填筑中后期，色龙沟石料场及桃花石料场均具备大规模开采的条件，供料保证性高，因而坝体填筑上升速度快，2015年7～12月平均上升速度达8～11 m/月。

(5)2014年及2015年的1～2月，受春节假日的影响，坝体填筑强度相对较低。

3 大坝填筑强度保证措施

猴子岩面板堆石坝高峰填筑强度大，持续时间长。工程参建各方采取以下措施，以保证大坝高强度填筑得以顺利实施。

(1)料源供给充足。猴子岩面板堆石坝上下游坝体填筑料分别由色龙沟石料场和桃花石料场开采供应，两个石料场分布于坝址上游和下游，运距均在10 km以内，石料场供料充足是满足坝体填筑强度的根本保证。

同时，由于石料场在大坝填筑前期不具备大规模开采的条件，为满足2014年度汛要求，坝体填筑上升速度快、填筑强度高，主要由菩提河坝堆料场回采料供应。菩提河坝堆料场回采料是大坝前期及度汛临时断面施工的必要保障，可为堆石坝工程提供成功经验和借鉴。

(2)施工道路科学布置。根据现场原有道路，分别设置了上下游至不同高程的坝外连接道路，路面宽6.5～9.0 m，最大纵坡不超过10%，局部车流量较大的施工道路为混凝土路面，并经常进行维修养护；填筑各期分别从坝外连接道路终点接线，分期修筑坝后“之”字形道路，以满足坝体填筑交通需要；同时，在近坝道路、菩提河坝堆料场等局部，载重车与空载车形成循环线；必要时对省道S211工程区内路段进行了交通管制。

(3)机械设备合理配备。施工现场配备了数量足够的大型机械设备，有近百辆20～25 t自卸汽车，近20台1.6～4.0 m3挖掘机，近10台220～320 hp推土机，近10台不同型号的振动碾。现场还设有机械设备的维修保养点，并适时补充新设备，以确保填筑强度。

(4)现场组织管理得当。合理规划形成了多个流水作业面，以便作业区循环流水作业；料场开挖料按材质分区，分别进行编号和堆存，上坝时“对号入座”；现场施工全部采用熟练的、具有丰富经验的操作手和机械手；加强现场指挥和协调，防止坝面运输车辆拥挤或堵塞，减少等待及装卸时间；加强坝面调度与料场指挥的沟通与联系，提高运料、卸料、铺料效率；实行现场交接班制度，尽量缩短交接班时间，提高工作效率。

4 结 语

目前，猴子岩面板堆石坝填筑已基本完成，填筑期间高峰填筑强度大、持续时间长。尽管猴子岩水电站地处高山峡谷地区，施工条件差，但只要做好填筑料源科学规划、施工道路合理布置、机械设备配备充足、现场施工组织管理得当，就可满足大规模、高强度坝体填筑施工。猴子岩面板堆石坝填筑施工的成功经验，可为类似工程提供借鉴和参考。

[1] 朱永国, 张岩. 猴子岩面板堆石坝关键技术问题及建设进展[C]//水库大坝建设与管理中的技术进展—中国大坝协会2012学术年会论文集. 2012.

[2] 周廷江. 混凝土面板堆石坝坝体高强度填筑施工[J]. 水电站设计, 2005(4):79-80.

[3] 孟建正. 猴子岩水电站面板堆石坝填筑质量监控[J]. 人民长江, 2014(8):96-98.

[4] 周春意, 王仲何. 水布垭面板坝填筑强度分析论证[J]. 人民长江, 2000,31(3):20-22.

[5] 叶建洪. 紫坪铺面板堆石坝大方量、高强度填筑施工[J]. 水电站设计, 2010, 31(1):93-96.

2016- 01- 25

刘亚洲(1979-), 男, 湖北荆门人, 高级工程师, 从事施工组织设计工作。

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1003-9805(2017)04-0005-03