水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术

王亚军

（中铁十七局集团城市建设有限公司，贵州 贵阳 550000）

随着社会发展和经济建设的不断推进，水利工程建设越来越受到人们的关注和重视。作为水利工程的重要组成部分，大坝的建设和维护对于保障人民群众的生命财产安全和经济社会发展至关重要。面板堆石坝是一种新型的大坝类型，其采用钢筋混凝土面板作为主体结构，以石块为填料进行填筑，具有较高的抗震性能和耐久性能，已经成为近年来水利工程建设的热点之一。因此，对于面板堆石坝坝体填筑施工技术的研究，对于提高施工质量和效率，保障水利工程建设的顺利进行具有重要的意义和价值。

1 面板堆石坝的相关概述

1.1 面板堆石坝结构

面板堆石坝是一种新型的大坝类型，其结构特点和施工工艺与传统的重力式混凝土大坝有很大的不同。面板堆石坝采用钢筋混凝土面板作为主体结构，以石块为填料进行填筑，具有以下结构特点：第一，面板堆石坝的主体结构是钢筋混凝土面板，其具有较高的抗拉强度和弯曲强度，能够有效抵抗大坝产生的水压力和地震力，具有较好的抗震性能和耐久性能。第二，面板堆石坝的填筑材料是石块，填筑面板与面板之间的空隙，形成了坝体内部的排水系统，能够有效排除坝体内部的渗漏水，提高了大坝的稳定性和安全性。第三，面板堆石坝的坝顶宽度较窄，一般为3～5 m，相对于传统的混凝土大坝，其占地面积较小，可以节省大量的土地资源。

1.2 面板堆石坝施工特点

面板堆石坝的施工特点与传统的混凝土大坝有很大的不同，具有以下施工特点。第一，面板堆石坝的施工工艺相对简单，施工速度较快。填筑石块的施工可以采用机械化方式，如挖掘机、装载机等，可以大大提高施工效率。第二，面板堆石坝的施工工期较短，建设成本相对较低。由于其填筑材料为石块，可以采用当地的石材资源，降低了建设成本。第三，面板堆石坝的施工需要注重填筑石块的密实度和均匀度，填筑过程中需要进行多次的压实和均匀化处理，以确保填筑材料的密实度和稳定性。

2 水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工工艺

2.1 坝体填筑施工

在面板堆石坝建设中，坝体填筑施工是一个非常重要的环节。在进行坝基两岸边坡的质量检验，并检验合格后，才能够进行最后期的大坝渗漏填筑路基施工，主要施工方法就是浇注水泥。在工程建设时，需要全面掌握年度的防洪工作需求，以保证整体工程建设周期内达到有关规定。当基坑的节流工作完成后，就必须立即按照水利工程施工设计要求对大坝的渗漏填筑路基施工区域全面进行清洁，随后再开展后面的工程建设。在坝体施工期间主要以流水组织作业模式为主，不仅能够保证水利工程建设各个环节的施工质量及效率，而且可以提升工程整体的安全性。具体可以将坝体划分成多个施工单元，并分别实施测量放样、运输和卸载坝体填料、填料摊铺等作业，坝体填筑施工应保障连续性，并预防漏压和超压等问题。

2.2 测量控制

在堆石坝基础面的施工作业完成后，需要对不同填筑区域的交界线依据设计要求进行确认和区分。为了做好标识以便于后续施工，可以采用撒石灰线的方式将各个区域分开。同时，需要控制垫层上游区域，针对两岸坡体，标记出桩号，准确计算破体的位置，为了确定过渡层与上下游垫板的边境线，需要通过确定下游边条和主次边境线的方法，从二层到三级都有一个测量，这样可以确定堆石坝区域的交界线区域。在具体的施工测量控制工作中，需要全面分析坝体断面结构状态，全面考虑地基沉陷引起的高程和尺寸变化，将管理层设计要求作为填筑作用预留高度的依据，一般来说，坝基沉降量在0.5%～1%之间。在进行填筑施工时，往往需要每填筑一次就必须测量一次分区边条，从而实现对横断面图的精确制图。通过在施工作业中进行多次的定线放样和检验，充分保证了堆石坝施工的计量准确度。

2.3 坝料摊铺作业

坝体铺设期间，应坚持在主要填筑材料的最低点处逐步向上铺设施工的方式。而混合材料摊铺作用的方式则应平行于轴线，主要填筑基础物料为基础垫层料、小区料、砂砾材料和过渡物料等。在进行对主堆石副堆石和压缩料等进行的填筑压实工艺中，还必须使用进占法。在具体的实施过程中，填筑物料必须采用由自卸车装运及装卸后，再通过电动车进行摊铺并平整填充料的方法，完成物料的填充。实际摊铺工作开展时，可以使用小型房产挖机将材料与界面完全分开，另外需要让专人进行过渡与垫层材料的平整处理，完成摊铺作业后，要及时采用水准仪检查材料铺设厚度，确保铺设厚度能够满足设计要求以及填筑作业标准。

2.4 压实施工

坝料压密实是坝体填筑施工中非常关键工作环节，需要在坝料摊铺完成后进行作业，通常采用自行式振动碾压法进行过渡才能进行垫层填筑材料的压实工作，碾压过程中保持进退错距的方式进行反复压实；而利用分区填筑碾压方法进行砂砾材料和主次堆砌材料的压实工作。具体施工需要注意以下方面，在开展振动压实作业过程中，应当按照平行于大轴线的方向来推进压实。对于道路边坡位置以及岸坡位置，应当采取由内往外的碾压方式，并对填料进行振动夯实。在压实主次堆石填料的过程中，一般会采取进退错距法，在碾压作业中要确保碾压次数与碾压宽度满足具体施工要求和相关标准。通常来说，需要将碾压次数控制在8 次以上，碾压宽度需要保持在2 m 左右为宜。此外，在压实过程中还需要注意碾压速度、碾压压力和碾压次数的协调，以保证填料的密实度和均匀度。最后，完成压实施工后，还需要进行密实度检查，确保填料达到设计要求和标准。

3 水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术实践应用

3.1 项目概况

项目名称：贵州省兴义市花生宝水库建筑及安装工程。

建设地点：贵州省兴义市三江口镇。

花生宝水库建设工程为Ⅳ等小（1）型水库工程。水库正常蓄水位951 m，死水位930 m，水库设计洪水位953.15 m（P=2%），校核洪水位为953.72 m（p=2%），水库总库容为2.87×106m3，正常蓄水位2.085×106m3。主要建设内容有挡水建筑物（大坝）、溢洪道、导流兼引水隧道、灌区管道、办公楼等。大坝为混凝土面板堆石坝，坝长278 m，坝顶高程954.50 m，坝顶宽8.0 m，最大坝高48.5 m。溢洪道布置于左坝肩，全长274 m，采用正槽无闸控制，堰顶高程951.0 m，堰宽16 m，泄槽宽8 m。导流引水隧洞布置于右岸，由隧洞和箱涵组成，全长480 m（隧洞340 m，箱涵140 m），隧洞断面尺寸宽4 m×4 m 城门洞型。工程渣场布置于花生宝水库坝址下游滩地，临时用地2.757 hm2；工程料场距大坝2.2 km，位于大坝下游花生宝组村寨北侧。

本项目处于三江口镇区域内，本区域无蓄水工程，供水保证率低，村民和乡镇居民饮水困难，严重影响人民群众的生活和农业生产，花生宝水库建成后可以解决三江口镇及周边村寨的安全饮水问题。灌区布置于花生宝水库坝址下游甘坝子河河道两岸坡地及丘陵平面上，涉及团社区、安沙村、红落万村，总面积502 hm2；其中水田282.67 hm2，旱地219.33 hm2。灌区管道全长21.98 km，分为干管及5 条支管，管径DN350900。人饮支管共布置4 座提水泵站，分别位于大黑沟、甘坝子、花地坡、田坝。

3.2 面板堆石坝坝体填筑施工技术实践应用

3.2.1 填筑原料质量控制

堆石是面板坝体填筑的主要原料之一，其结构比较松散，没有黏合能力，因此在施工过程中需要进行碾压处理，以提高堆石料的密实度，从而使得堆石之间的结合更加紧密。这样可以提高整体坝体的变形模量，降低压缩变形。填筑原料的材质与级配要求对碾压密实效果造成严重的影响。首先，垫层区材料为了达到平整密实的要求，应合理控制垫层材料级配，不仅规定填充质地坚硬以和耐久性良好的材料，还要确保没有黏土与有机物等杂质，所以常常使用的填充石料为弱风化层岩石。在加工堆石料时，要严格控制石料粒径在100 mm 以内，这样可以提高调料的抗剪强度。其次，过渡区域主要发挥保护垫层区，能够减缓高水头的冲击，降低高水头对垫层区的冲刷。为此，需要控制过渡区材料粒径为300 mm 以内，这样可以起到良好的反滤功能以及排水性，在对过滤区压实后可以提升其抗剪强度。最后，水利工程整个水荷载的重点作用区域为主堆石区域 ，其填筑材料的质量会直接影响面板的安全运行，通常会设置于上游区域。次堆石区域一般位于下游区域。能够确保下游边坡和主堆石体的稳定性，为此，在选择此区域石料时，要注重石料的 耐久性、硬度、强度以及抗风化能力，要求石料加工后粒径不超过设计压实厚度，同时排水性要达到设计需求。

3.2.2 坝基基础处理

对坝基最终开挖线以下的所有地质缺陷部位，如间距较小的薄层夹层、断层、易于被水流侵蚀的区域等，按照设计图纸，需作用挖置换小料处理；对两岸岸坡内陡坡与倒悬突兀部位，需作削坡开挖处理，其成型坡比不陡于1 ∶0.5；对陡坡与倒悬低凹部位，作混凝土、浆砌石及过渡料处理，其成型坡比不陡于1 ∶0.5；对趾板基础及趾板下游陡坡部位，作混凝土补坡处理。

3.2.3 坝体分区填筑作业

在进行填筑施工之前，需要对基层进行彻底清理，以确保基层表面干净无杂物，有利于后续填筑作业的正常进行。填筑材料的选择应根据不同坝体的受力情况进行，以确保填筑质量和坝体稳定性。在填筑碾压的过程中，需要根据不同位置采取不同强度的填筑碾压，以避免大坝整体形变或沉降，并有助于不同区域的平起施工。然而，填筑作业受到气候环境、施工组织和石料运输等因素的影响，无法确保坝体断面呈现整体上升趋势。因此，在实施填筑作业时通常会采用分区、分期的方式，以确保填筑质量和坝体稳定性。第一，划分填筑区域：根据设计要求和实际情况，将整个坝体划分为若干个填筑区域。第二，确定填筑顺序：根据填筑区域的大小、高度和位置等因素，确定填筑的顺序和进度。在花生宝水库的建设中，填筑顺序一般是从下游向上游逐步填筑，先填筑低区域，再填筑高区域。第三，准备填筑材料：根据设计要求和填筑区域的特点，准备好相应的填筑材料，包括石料、土壤和混凝土等。在花生宝水库的建设中，采用的主要是石料和土壤。第四，进行填筑作业：按照填筑顺序和进度，对各个填筑区域进行填筑作业，逐步提高填筑高度，保证填筑质量和稳定性。在填筑过程中，要注意控制填筑的厚度和坡度，确保填筑均匀和稳定。第五，完善填筑工程：在填筑过程中，及时进行巡视和检查，发现问题及时处理和修正，确保填筑质量和工程安全。同时，要加强对填筑区域的监测，及时发现和处理问题，确保填筑质量和坝体稳定性。为此，坝体填筑坝体分区填筑作业是一种科学、合理、高效的填筑方式，能够有效地控制填筑质量和进度，提高填筑效率和坝体稳定性，从而确保大坝的安全可靠。

4 水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工注意事项和未来发展趋势

4.1 注意事项

面板堆石坝是一种常见的水利工程建筑形式，其坝体填筑施工需要注意以下几点：①坝体填筑施工前，需要对基层进行彻底地清理，确保基层表面干净无杂物，有利于后续填筑作业的正常开展。②填筑材料的选择应根据不同坝体的受力情况进行，以确保填筑质量和坝体稳定性。③填筑碾压的过程中，需要根据不同位置采取不同强度的填筑碾压，以避免大坝整体形变或沉降，并有助于不同区域的平起施工。④在填筑过程中，需要加强对填筑区域的监测，及时发现和处理问题，确保填筑质量和坝体稳定性。

4.2 未来发展趋势

未来，随着科技的不断发展和水利建设的不断完善，面板堆石坝的建设也将面临新的发展趋势，主要包括以下几个方面：①采用新型材料：随着新型材料的不断涌现，如高性能混凝土、钢纤维混凝土等，将有望在面板堆石坝的建设中得到广泛应用，从而提高坝体的强度和稳定性。②引入智能技术：随着智能技术的不断发展，将有望在面板堆石坝的建设中引入智能监测和控制技术，实现对坝体施工和运行状态的实时监测和控制，从而提高坝体的安全性和可靠性。③实现生态化建设：随着社会对环境保护的重视，未来的面板堆石坝建设将更加注重生态化建设，采用生态材料和生态设计，实现坝体和周边环境的协调发展，从而提高坝体的可持续性和环保性。

5 结语

作为水利工程中常见的建筑形式，面板堆石坝的坝体填筑施工技术不仅关系到坝体的稳定性和安全性，同时也是保障水利工程质量和可持续发展的重要环节。在填筑施工过程中，需要注意选择合适的填筑材料、严格控制填筑质量、加强对填筑区域的监测等，以确保坝体的稳定性和耐久性。随着科技和社会需求的不断发展，面板堆石坝的建设也将面临新的发展趋势，包括新型材料的应用、智能技术的引入和生态化建设的实现等，这些都将为水利工程的发展带来新的机遇和挑战。