混凝土面板堆石坝施工工艺

顾小东

（贵州九禹建设项目管理有限公司）

0 引言

1985年建成的湖北西北口混凝土面板堆石坝标志着中国现代混凝土面板堆石坝建设的起步。近年来，中国混凝土面板堆石坝工艺的发展，一方面紧跟国际最新技术潮流，引进并吸收国外先进技术，另一方面，注重自主创新和技术研发。随着社会经济迅速发展，人们的生存和生活对于水资源的需求都在日益增加，为满足该需求，在合理范围内越来越多的水库得以建成，混凝土面板堆石坝技术也得到广泛应用。现阶段，中国的混凝土面板堆石坝面临着发展机遇与技术挑战交杂的情形。

1 混凝土面板堆石坝填筑材料工程特性

混凝土面板堆石坝是一种当地材料坝型，填筑材料工程特性则是建设这类大坝必须进行研究的基础性科学问题之一，其中的填筑材料大体上分为堆石和砂砾石两类。

由于堆石料通常是由爆破开采得到的，因此在开采过程中采用的爆破方式和选择爆破的岩体的自身结果和发育程度等都是影响堆石料质量的关键因素。为保证堆石料的质量达标，就要求在进行爆破开采前不但要做好充分破碎岩石的准备，而且还要考虑如何增大爆破石料的不均匀系数，即改变其级配。这是因为在建设大坝时，用于填筑压实坝体的堆石料的颗粒级配变异会对坝体质量造成巨大影响，即意味着堆石料颗粒级配的变异会直接导致工程特性的改变。

砂砾石相对于堆石料的级配是天然级配，并且由于具有较高磨圆度的颗粒，因此砂砾石不易发生级配变异。但是由于砂砾石的级配与其所处的地质条件密切相关，不同的地质可能会导致砂砾石的级配成离散性分布或不连续性分布，因此，在使用砂砾石材料时，要深入调查其级配特征。

混凝土面板堆石坝施工过程中，使用的填筑材料的质量必须首先满足施工要求，然后再尽量提高经济收益。

2 混凝土面板堆石坝坝体设计和结构处理

2.1 混凝土面板结构设计

合理选择坝体填筑材料后，在进行具体施工时首先要进行坝体设计和结构处理。在进行以堆石坝为主体的坝体设计时，必须重视面板的设计，只有保证了面板的质量，才能保证整体施工质量。面板通常是设计为由上到下逐渐变厚，并且面板要具有一定的柔韧性，在保证坝体的强度和抗渗能力的基础上防止面板变形或开裂。

2.2 混凝土面板浇筑施工

施工时，应严格按照施工设计浇筑混凝土面板，以保证整体施工质量符合要求。具体来说，需要事先测量坝体的高度，并据此采取合理的浇筑方式。例如：当坝体较高时，应使用分层分段的浇筑方法，妥善处理坝体的各个部分。

3 混凝土面板堆石坝填筑施工

3.1 摊铺填筑材料

为确保将大块石推至铺料前沿的下部，细部粒料填入堆石料上部空隙，使表面平整，便于车辆通行，主堆石料一般宜选择进占法铺料。为控制试验料分离情况出现概率，通常采用后退法铺料策略处理过渡料和垫层料，现场质检员应控制铺填层厚度。

根据招标文件技术要求，结合以往施工经验，每层铺料厚度比压实厚度多填2～8 cm，经碾压后达到技术要求层厚。大坝各区料铺填层厚初步确定为：特殊垫层料20 cm，垫层料40 cm，过渡料40 cm，主堆石料80 cm，所列参数均通过碾压试验来最终确定。见图1。

3.2 碾压作业

3.2.1 水平碾压

在设备配备方面，对于垫层料、过渡料应采用BW219D 振动碾碾压，对于主堆石料采用BW219D 振动碾碾压，而对于库首护坡回填料则采用BW219D振动碾碾压。

图1 坝体填筑料的施工图

错距法（碾轮宽/碾压遍数）为基本碾压策略，此法需要自一侧开始，至另一侧碾压，而且只能一次碾压完成。以碾压实验为依据最终确定错距的宽度与碾压的次数。振动碾行走方向为大坝碾压与坝轴线平行，库首护坡回填与河流平行，振动碾行走速度为2.10～2 km/h（一档）。

3.2.2 特殊区域碾压

通常选择小型振动平碾技术碾压特殊垫层料，但从趾板混凝土安全保护需要来看，趾板周边缝1 m区域碾压无法运用小型振动平碾方法，而必需通过振动夯板来将其夯实；垫层料上游1∶1.40的斜坡，为保证振动碾行走安全，滚筒上游侧边距垫层料上游边线30 cm 的安全距离碾压不到，在水平碾压完成后，用振动夯板补压，最后进行斜坡碾压。

3.2.3 特定部位处理

3.2.3.1 坝体分区交界面

①以下即为过渡区与垫层区交界面处理策略

铺料次序：以测量放样线为参考依据，过渡区应率先铺填，反铲+人工，清除垫层区附近的较大块石（来自过渡区滚落），填垫层区料随后进行铺填。设备：BW217D，过渡料和垫层料同时碾压。过渡料、垫层料区料应和主堆石区特定区域平起提升。料区高差：峰值40 cm。

注意事项：第一，混凝土建筑物及岸边、基础与过渡料、垫层料接触部位填料过程中，由于颗粒分离导致粗料集中、架空现象应避免；第二，过渡料区料、垫层料和毗邻层次间应有清晰的材料界线；第三，如果采用的是分段铺筑策略，为预防层间折断混淆或错动情况产生，接缝部位不同层次间连接应处理好；第四，斜面横向接缝收成斜坡（＜1∶2）。

②以下为主堆石区与过渡区交界面处理策略

主堆石料与过渡料连接过程中应先填主堆石料，再填过渡料。一层主堆石料、二层过渡料平起作业。主堆石料上游侧坡面上＞30 cm块石在过渡料铺设前应向下游侧清理，保持主堆石料和过渡料之间过渡平顺。第二层过渡料与该层主堆石料同时碾压。

3.2.3.2 坝体和上坝路结合处

坝体和上坝路结合区域，选择同于坝体同类料区的石料分层填筑坝区内，且应参考同类区料填筑标准控制填筑质量。坝体填筑高度超过该路段条件下，反铲分层挖除路两侧松渣至相应填筑层，随即同步平料碾压。坝区外下游侧路段运输任务结束后，其与坝体接触处反铲挖除，将松渣清理干净，参考坝后干砌块石标准完成块石砌筑。

4 结语

综上，由于水资源的需求在持续增长，许多地区都在修建水库，以确保有效地供水和减少水资源的浪费。混凝土面板堆石坝工艺则是水坝建设中广泛应用的技术之一。在坝体施工前，需要进行坝体设计和结构处理，需要考虑包括建设大坝的地理位置及其所处的地质条件和当地的气候条件和其他自然条件等因素，面板的设计是坝体设计的关键。水坝建设施工过程中结合混凝土面板堆石坝工艺的相关步骤，不仅可以提高施工质量，还可以减少施工问题的发生，延长坝体结构的使用寿命等。