绩溪抽水蓄能电站下库大坝分期分区填筑施工工艺

2018-05-29李向前李亚强

水力发电 2018年2期

李向前，李亚强

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都610066)

1 工程概况

安徽绩溪抽水蓄能电站位于安徽省绩溪县伏岭镇境内，距绩溪县城29 km。电站由上水库、输水系统、地下厂房、地面开关站及下水库等建筑物组成。地下厂房内安装6台单机容量为300 MW的混流可逆式水轮发电机组，总装机容量1 800 MW。下水库为混凝土面板堆石坝，最大坝高59.1 m，下水库有效库容约903万m3。

下水库大坝坝址位于下岭前村南侧，为混凝土面板堆石坝。大坝坝顶长443.7 m，宽7.0 m，最大坝高59.1 m(趾板处)，坝顶高程345.1 m，坝体上游面坡比1∶1.5，下游面坡比1∶2.0。坝体填筑材料分成垫层区(水平宽度2.0 m)、特殊垫层区、过渡区(水平宽度4.0 m)、上游堆石区、交叠过渡区、下游堆石区以及上游大坝辅助防渗区(包括面板上游二级粉煤灰和回填全、强风化料)。大坝上游垫层面采用5 cm厚碾压砂浆护坡。

2 下水库大坝分期分区填筑规划

下水库大坝坝体分两期填筑：第一期填筑至312.0 m高程；第二期填筑312.0～341.6 m高程。坝体填筑总量为211.29万m3，施工工期13.5个月，平均填筑强度15.7万m3/月，高峰填筑强度20.5万m3/月。

根据业主确定的工程进度节点目标工期和以往施工经验、节点工程量、工程区内水文气象条件等因素，确定绩溪电站下水库大坝上升速度约6～8 m/月。结合施工现场河流引排、现有施工道路布置、地形地貌，拟对坝体填筑进行分区施工[1]，填筑从赤石坑沟左侧最低处开始，保留原有河流，待上游围堰填筑完成再进行该部位填筑施工。对各区进行填筑整平，根据大坝上升调和、填筑料性质变化，逐渐合并分区，待大坝上升到过渡料填筑高程(331.8 m)以上时，将整个大坝整合为一个填筑区域进行施工。临10-1号道路经过趾板部位时，应保留该处原始地貌，先进行两侧趾板的土石方开挖、混凝土浇筑及灌浆施工。待两侧趾板施工结束后将该处道路移至左侧，再进行该处趾板的施工。填筑时严格按照经监理批准的大坝碾压试验成果中的相关参数进行，确保施工质量满足设计要求。

图2 大坝各区填筑施工流程

2.1 填筑分区

坝体填筑分区布置如图1所示。

(2)填筑Ⅱ区，该区靠近左坝肩、过渡料填筑下游侧。

(3)填筑Ⅲ区，位于赤石坑沟左侧坝体295 m高程以下，过渡料填筑上游侧低洼处。鉴于趾板施工尚未结束，该处石渣料填筑时应预留离趾板开挖线不低于30 m宽距离。

(4)填筑Ⅳ区，该区临近左坝肩、过渡料填筑上游侧。

(5)填筑Ⅴ区，主要集中于赤石坑沟右侧。

图1 下库大坝填筑分区平面布置

2.2 填筑流程

大坝填筑施工首先从填筑Ⅰ区的下游堆石区开始，待填筑到303 m高程时与II区合并进行填筑施工，同时进行III区295 m高程以下填筑施工。待III区填筑到303 m高程时，合并III区和IV区一同进行填筑施工，同时对V区进行施工。待各区填筑施工到312 m高程时，即完成大坝第一期填筑施工。紧接着开始第二期填筑施工，此时整个坝面仍然按3大施工区依次进行填筑，待填筑到331.8 m高程时，此时大坝填筑合并成2个施工区，分界线为赤石坑沟。后期2个区同时施工直至完工。大坝各区填筑施工流程见图2。

3 下库大坝坝体填筑施工工序

垫层区、过渡区沿坝轴线以流水作业为一个作业区，上下游堆石根据填筑面积分单元划分流水进行填筑，坝体填筑程序主要包括坝料挖装、坝料运输、卸料、洒水、摊铺平整、振动碾压密实和质量检测验收等工序[2]。

(1)填筑施工准备。填筑前对基础面进行四方联合验收合格，填筑层必须经监理工程师进行检查验收，经土建中心试验室检测合格后，方可进行下一层填筑。施工准备包括勘探坑槽平洞回填、填筑部位基础处理、基础观测设施埋设、坝体监测仪器埋设、填筑基础面验收、测量、安放厚度控制标志和分区接线标识等。

(2)测量控制。坝基经四方联合验收合格后，按设计要求测量确定各填筑区的交界线，洒石灰线进行标识，两岸岸坡上标写高程和桩号，其中，垫层上游边线、垫层与过渡区交界线、过渡区与主堆石区交界线每层上升均进行测量放样，主次堆石区交界线、下游边线可放宽到2～3层测量放样1次，测量放样时要预加沉降量，考虑大坝沉降影响外形尺寸。

public static void sleep(long millis)throws InterruptedExcep⁃tion

(3)坝料装运。在上水库库尾料场安排2台CAT323反铲装车，斗容为1.3～1.6 m3，运输车辆30台相对固定，并在车上挂牌区分料源种类，避免出现运输错误，装错填筑料；装车时由专人负责现场指挥，将超径石予以剔除，料场边缘部位较为风化的岩石由监理组织四方进行料源鉴定，确定是否能够作为上坝填筑料。

(4)摊铺平整。坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料，铺料方向平行于坝轴线，特殊垫层料、垫层料、过渡料采用后退法卸料，上游堆石料和下游堆石料采用进占法填筑，卸料后，采用SD320推土机推料整平，特殊垫层料、垫层料、过渡料采用反铲配合人工整平，摊铺厚度严格按照碾压试验确定的参数进行控制，每层铺料后采用GPS检查铺料厚度，确保其满足质量要求。

(5)洒水。大坝填筑洒水采用坝外车上加水和坝面补充洒水相结合的方式。在上坝道路上安装龙门架加水系统，在主管路上安装水表，测定主水管流量，根据车辆载重，碾压试验确定的加水量(加水量控制在15%)，推算出加水时长，通过加水时间控制加水量。上坝料经推平后采用10 t洒水车再进行二次补充洒水，使填筑料充分湿润，并及时进行碾压。

(6)压实。大坝垫层料、过渡料、上游堆石料、下游堆石料和部分特殊垫层料均采用26 t自行式振动碾碾压，碾压设备上安装GPS监控系统。

4 分区填筑施工工艺和方法

4.1 技术要求

坝体填筑各区压实厚度分别为：特殊垫层料20 cm、垫层料40 cm、过渡料40 cm、下游堆石料40 cm、上游堆石料80 cm，在断层(岩脉)处先回填40 cm厚反滤料，再填筑200 cm过渡料。

4.2 填筑面作业

坝体填筑采取均衡上升，保证大坝填筑均匀沉降[3]，垫层区和过渡料区与相邻的上游堆石料高差不超过一层堆石料厚度。坝面填筑作业顺序：采用先填筑两层下游堆石料(一层40 cm)和两层上游堆石料与下游堆石料之间的过渡料(一层40 cm)，再填筑一层上游堆石料(一层80 cm)，再填筑两层上游过渡料和垫层料(一层40 cm)，循环流水作业。

下游堆石料和上游堆石料采用进占法铺料，上游堆石料填筑完成后，采用反铲将与过渡料分界处超径石清除。过渡料采用后退法进行铺料，过渡料铺料完成后先将与垫层料分界处超径石清除，再铺填垫层料，保证过渡料、垫层料水平宽度满足设计要求。垫层料靠近坝体最上游，同样采用后退法铺料，铺料宽度超出设计边线20～30 cm，当垫层料填筑上升3～4 m后采用长臂反铲进行一次坡面修整，保证垫层料碾压密实；相邻分区碾压时采取骑缝碾压。

4.3 坝体分区填筑作业施工方法

(1)上下游堆石料填筑。下游堆石料采用下库库盆、坝基开挖、下水库进/出水口明挖的强、弱风化粗粒花岗岩填筑，粒径控制在40 cm以内，铺料厚度控制在50 cm以内，压实厚度控制在40 cm，采用26 t振动碾先静碾2遍，再振动碾压6遍；上游堆石料采用上库库尾石料场开采的新鲜砂岩，铺料厚度90 cm，压实厚度80 cm，由20 t自卸车运输，采用进占法填筑，使粒径大的石块滚落底部，细料留在面层，从而有利于整平和碾压，及控制铺料厚度。采用26 t自行式振动碾平行于坝轴线先静碾2遍，再振动碾压10遍，碾压采用整碾错距法，行驶速度控制在3 km/h，碾压按坝料分区、分段进行，各分区、分段之间的水平碾压搭接宽度为1.0 m(不小于0.5 m)，碾压遍数严格按照碾压试验确定的施工参数进行控制，碾压层次分明，避免出现漏压欠压现象。

(2)过渡料填筑。过渡料最大粒径为30 cm，铺料厚度50 cm，压实厚度40 cm，过渡料填筑前，先将与上游堆石料和下游堆石料分界部位大于30 cm的已分离的块石清除干净。在过渡料装车时剔除超径石，运输至坝面填筑时直接将过渡料卸到作业面，采用后退法进行填筑，采用推土机进行平料，反铲辅助平整，铺料厚度等严格按照碾压试验确定的施工参数进行施工，平整后及时进行补充洒水，采用26 t自行式振动碾平行于坝轴线先静碾2遍，再振动碾压8遍。

(3)垫层料填筑。①下水库垫层料水平宽度2.0 m，铺料压实厚度为40 cm。垫层料采用Q4标加工好的混合料参配强风化粗类花岗岩，各种骨料的比例按照设计的包络线和骨料自身级配通过试验来确定。②两岸岩坡上标写高程、轴距和桩号，其中垫层与过渡料区交界线每层上升均应进行测量放样，洒白灰予以明示。③垫层料采用20 t自卸汽车运输上坝，后退法卸料。采用反铲进行平料，采用标杆控制铺料厚度，并用GPS对铺料厚度进行复测。④ 碾压前人工洒水，达到碾压试验确定的最优含水量；采用26t自行振动碾先静压2遍再振动碾压8遍，采用“进退错距法”进行，振动碾行进速度3 km/h。⑤垫层料上游面为悬空面，碾压时料物会向上游移动，边缘部分始终是松散的；为确保人身和机械安全，振动碾不能紧靠边沿行驶，为确保上游垫层料的碾压质量，还需在设计水平宽度2 m的基础上再向上游加宽20～30 cm。⑥当垫层料填筑上升3～4 m后进行一次坡面修整，采用液压反铲削坡，削坡后的坡面在法线方向宜高于设计线约5～8 cm。填筑施工时，设置专职质检人员对垫层料的级配情况、铺层厚度、加水量、碾压遍数，干密度等进行跟踪控制。

(4)特殊垫层料填筑。特殊垫层料是趾板和面板直接承接的重要结构，因此，填筑时应加强铺料厚度、碾压遍数的控制。特殊垫层料由下库砂石系统加工的骨料掺拌。测量放线，放出填筑体的上、下游边线，用石灰洒上边线。推土机平料，液压反铲辅助铺填；每层铺料压实厚度20 cm，标尺测定铺层厚度。碾压前人工洒水，达到碾压试验所确定的最优含水量；采用26 t振动碾顺坝轴线先静碾2遍再振动碾压8遍，振动碾行进速度3 km/h；局部边角采用DG200H型平板夯夯实。