弥勒坝水库坝壳料分类取样研究

薛 云张 磊2屈宝莉

(1.云南润滇工程技术咨询有限公司，云南 昆明 650100;2.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250)

1 工程概况

弥勒坝水库坐落在云南省怒江州兰坪县境内的澜沧江一级支流清河上游，坝址位于啦井镇弥勒坝村。水库控制流域面积25.75km2，总库容497.5万m3。水库工程主要由拦河坝、溢洪道和输水洞(兼导流洞)组成。拦河坝坝顶高程2982.70m，坝顶全长219m，宽6m，最大坝高54.70m；坝体上、下游坝坡均为三级，上游坝坡坡比自上而下分别为1 ∶2.5、 1 ∶2.75和1 ∶3.0， 分别在高程2960.30m和2945.50m处设马道； 下游坝坡坡比分别为1 ∶2.0、 1 ∶2.25和1 ∶2.5，分别在高程2962.70m和2942.70m处设马道；其中上游坝坡高程2960.30m处马道宽度为7m(结合施工要求)，其余部位马道宽度均为2m。拦河坝上游坝面为厚40cm的干砌石护坡，下设厚20cm的级配碎石垫层；下游坝面采用框格草皮护坡。弥勒坝水库是一座以营盘镇农业灌溉供水和农村安全饮水、营盘镇生活供水为主，兼顾下游生态用水的小(1)型水库工程。目前，该水库正在建设中，

水库地处云岭省级自然保护区试验区内，不能大规模开挖土石料，且区外防渗土料、堆石料匮乏，料源存在运距、征地、环保等各种限制条件，最终确定坝型为沥青混凝土心墙分区坝。

拦河坝为碾压式沥青混凝心墙分区坝，坝体采用碾压式沥青混凝土心墙防渗，坝壳采用料场风化料和建筑物开挖料填筑。拦河坝地基为土岩双层结构，上部覆盖层以卵石、含壤土碎石为主，其中河床和右坝肩覆盖最大厚度仅5.40m，左坝肩覆盖层厚度相对较大，为10.20～12.40m；下部基岩主要为全、强、弱风化泥质粉砂岩，石英砂岩和粉砂质泥岩，其中河床和右坝肩全风化层最大厚度仅约1m，左坝肩全风化层厚约11m，以下部位为强、弱风化基岩。坝壳基础坐落于清基后的覆盖层上，防渗心墙基础坐落于强风化基岩上。

该工程所需坝壳料折合72.69万m3(自然方，下同)。其中，利用覆盖层开挖料、滑坡体开挖料共计17.41万m3；利用枢纽工程石方开挖料7.29万m3；取自料场料48.34万m3。

2 坝壳料选用原则分析

《碾压式土石坝设计规范》(SL 274—2001)4.1.2规定：在当地有多种适于筑坝的土石料时，应进行技术经济比较后选用。筑坝土石料选择应遵守下列原则：具有或经加工处理后具有与其使用目的相适应的工程性质，并具有长期稳定性；就地、就近取材，减少弃料，少占或不占农田，并优先考虑枢纽建筑物开挖料的利用；便于开采、运输和压实。4.1.3规定：枢纽建筑物开挖料的利用应与天然土石料场开采料一样，从材料性质、数量、弃料对环境的影响、施工进度安排及工程费用等进行论证。料场应统一规划。4.1.4规定：料场开采或建筑物的开挖料原则上均可直接作为筑坝材料，或经处理后用于坝的不用部位，但沼泽土、膨润土和地表土不宜采用。

依据上述规范原则并结合工程实际分析如下：工程区地处云岭省级自然保护区内，受保护区的限制，坝壳料场、施工道路、弃渣场均多次依据保护区总体规划调整进行调整设计。通过多方面因素综合分析，以及对坝壳料场的详细勘察，最终选定距离坝址区12km的后山坝壳料场Ⅱ作为主要坝壳料来源地，同时为了响应规范要求，经就地、就近取材，并减少弃料，少占或不占农田(林地)，减少对自然保护区的环境破坏，减少弃渣等多方面因素考量，设计考虑充分利用符合要求的工程开挖料填筑坝壳。

3 坝壳料选用工作开展情况介绍

可行性研究阶段对选定的两个坝壳料场(后山坝壳料场Ⅰ、后山坝壳料场Ⅱ)进行了现场勘察、取样试验等工作。布置坑探21个，取两个坝壳料场弱风化砂岩料1组、石英砂岩料2组，左坝肩上部覆盖层碎石土料1组，进行了大三轴试验。

初步设计阶段对两个坝壳料场和库区1号滑坡体开挖料进行了详细勘察，勘察采用钻探、坑探、地质测绘和取样试验等手段进行。共完成勘探孔13个，总进尺467.1m，取钻孔内深部砂岩、灰岩等岩芯样17组进行了密度、吸水率、软化系数、抗压强度等原岩试验；并取1组后山坝壳料场Ⅱ上部的全风化岩石进行大三轴试验；另外对1号滑坡体的土料取原状样、击实样9组进行了物理力学性质试验。

通过对坝壳料场的详细勘察，最终选定距离坝址区12km的后山坝壳料场Ⅱ作为坝壳料主要料源地，并充分利用拦河坝、溢洪道及隧洞、库区滑坡开挖料填筑坝体。试验结果表明，坝壳料相关指标满足规程规范要求。

4 坝壳料参数复核要点分析

由于不同取样地点坝壳料各项指标相差较大，设计拟依据其质量特征分区使用。渗透系数较小的枢纽工程、滑坡体开挖的碎石土料，料场上部的全风化料可用于坝体上游部位；枢纽工程开挖、料场上中部的强风化料可用于坝体中部；枢纽工程开挖的弱风化泥质粉砂岩、石英砂岩，料场的弱风化砂岩、灰岩渗透系数较大，可用于坝体下游及排水体等部位。

枢纽工程开挖料及料场上部全风化料等多种类别料均可用于坝体的填筑，且料场以砂岩(灰岩)为主，夹少量泥岩(估算泥岩含量约5%～10%)，这就带来了坝体填筑料源类别多、风化程度及岩性复杂等问题。为了准确确定大坝分区用料物理力学控制指标，施工过程中应根据工程开挖料揭露岩性情况、风化程度，按填筑料用量多少，结合施工开采方式及堆放情况、施工进度，补充坝体开挖料实验，通过试验复核填筑料物理力学指标。

2018年5月1日，水库正式开工建设，至2019年2月底，导流洞(输水洞)、竖井、右岸边坡等工作面均已开挖完成，左岸边坡也进行了表土剥离、永久边坡开挖等工作。施工单位将枢纽工程开挖料运至坝址区上游清河与玉龙厂河汇合口处的宽广库盆内临时堆放。通过对现场堆料的调查、测绘、坑探等详细的研究工作，最终确定用量较大、代表性强的工程开挖料主要分为3种。2019年3月结合大坝开挖施工进度及施工单位现场堆料情况，对坝址区、库区可用料开展了取样复核工作，共取碎石土料、强风化料、河床卵石料各1组，对这3种不同性质的坝壳料送电建昆明院进行大三轴试验，以复核开挖料物理力学参数(见表1)。

表1 枢纽工程开挖坝壳料复核试验情况

目前，主要料源地后山坝壳Ⅱ料场的表层剥离、正式开采工作尚未开始。坝壳Ⅱ料场的取样复核工作，需根据施工单位提供的详细开挖计划、分层开挖方法，结合料场地层岩性及风化特征，针对性地开展工作。

5 建 议

后续枢纽工程开挖及料场的开采工作过程中，坝体填筑工作开展之前，应做好以下四方面工作：ⓐ筑坝材料中的草皮、树根、腐殖土、垃圾等均应清除，否则不允许上坝。坝体填筑前应进行料场复核和相关现场碾压试验，根据现场碾压试验成果，进而复核、优化坝料特征参数。ⓑ进行后续坝基、坝壳、边坡的开挖工作及料场的开采工作之前，应做好相关施工组织计划。开采过程中，应将枢纽工程开挖料、料场开采料按岩性及风化程度分类堆放，以很好控制上坝料质量。ⓒ施工单位应根据勘察报告、可利用建筑物开挖料及坝料设计，结合现场施工进行料场复查。ⓓ料场复查成果与前期设计料源规划资料不一致且料场质量、储量不满足设计要求时，应立即报监理单位，由参见各方共同研究处理方案。