松塔水電站大壩填筑施工方法

郭 楠

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概況

松塔水電站位于山西省壽陽(yáng)縣瀟河主流松塔河上，大壩壩址控制流域面積1 174 km2，位于壽陽(yáng)縣松塔鎮(zhèn)下游西草莊村東。整個(gè)工程包括樞紐工程、供水工程兩大部分。樞紐工程包括大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪洞及壩后發(fā)電站；供水工程包括加壓泵站、輸水隧洞、供水管道。

松塔水電站的主要建設(shè)規(guī)模為：興建總庫(kù)容9 820萬(wàn)m3的水庫(kù)工程一座；興建裝機(jī)容量為2×500 kW的水電站一座

大壩為均質(zhì)土壩，壩高62.6 m，壩頂長(zhǎng)度528.0 m。

2 土料開(kāi)采與加工

2.1 土料開(kāi)采

2.1.1 覆蓋層清除

土料開(kāi)采前，應(yīng)先清除表層的覆蓋層。覆蓋層清除采用TY160推土機(jī)配合3.0 m3裝載機(jī)進(jìn)行，所清覆蓋裝20 t自卸汽車棄運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

2.1.2 開(kāi)采機(jī)械及開(kāi)采方式

（1）開(kāi)采分區(qū)和分層。根據(jù)土料場(chǎng)地形、取樣情況以及土料場(chǎng)開(kāi)采面積和開(kāi)采總量，擬分區(qū)分層由高向低逐區(qū)逐層開(kāi)采，每區(qū)根據(jù)可開(kāi)采厚度的不同分2～5層開(kāi)采，每層開(kāi)采厚度 3～4 m。

（2）具體開(kāi)采方法。土料開(kāi)采原則上采用平采法，每層均采用反鏟挖掘機(jī)開(kāi)采，開(kāi)挖土料裝自卸汽車運(yùn)輸上壩。另外，在開(kāi)采過(guò)程中，分層厚度還應(yīng)根據(jù)中間無(wú)用層的位置適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，即以中間無(wú)用層分界線分層。在開(kāi)采土料過(guò)程中，應(yīng)做好總體規(guī)劃，在部分開(kāi)采面清除中間無(wú)用層的過(guò)程中，其它開(kāi)采面可保證大壩填筑的土料供應(yīng)。

2.2 土料加工

土料加工主要是調(diào)整土料的含水量，使其含水量在允許的范圍之內(nèi)（達(dá)到和接近控制含水量）。土料含水量的調(diào)整包括增加和減小土料含水量。

2.2.1 土料含水量的增加

設(shè)計(jì)要求壩體碾壓土的填筑采用雙控，即壓實(shí)度大于97%，壓實(shí)干密度rd≥1.69 g/cm3，上壩填筑土料含水量控制在ω=13%～17%之間。由于本工程中土料場(chǎng)的天然含水量偏低，不能滿足上壩填筑土料的含水量要求，故在開(kāi)采前需對(duì)含水量偏低的上層土料進(jìn)行加水處理，以調(diào)整土料的含水量，具體方法如下：

（1）當(dāng)土料天然含水量?jī)H略低于施工控制含水量下限時(shí)，應(yīng)采取在開(kāi)挖、裝料、運(yùn)輸、填筑過(guò)程中噴水的方法提高土料的含水量。

（2）當(dāng)某個(gè)開(kāi)采面上下土料含水量不均，但經(jīng)過(guò)混合后，能達(dá)到控制含水量范圍時(shí)，可在開(kāi)采、裝車及卸料過(guò)程中，有目的地進(jìn)行混合便可達(dá)到調(diào)整土料含水量的目的。

（3）當(dāng)土料天然含水量低于控制含水量較多時(shí)，應(yīng)在大壩正式填筑前，對(duì)料場(chǎng)土料進(jìn)行浸水處理。對(duì)于大型的土方填筑，一般應(yīng)提前2～3個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行土料浸水。本工程中初步考慮提前1個(gè)月進(jìn)行土料浸水處理。具體采用筑畦灌水法，將料場(chǎng)用土堤圍成20 m×20 m或10 m×30 m的若干畦塊，土堤高度約20～30 cm，畦內(nèi)用洛陽(yáng)鏟或麻花鉆打孔，孔距3 m。加水量、灌水深度、灌水次數(shù)、灌水浸潤(rùn)時(shí)間等均需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

2.2.2 土料含水量降低

在施工期間如遇連續(xù)降雨，必然會(huì)增大土料的含水量，使其遠(yuǎn)大于控制含水量，故應(yīng)在土料上壩前進(jìn)行處理，以調(diào)整土料含水量，具體方法如下：

（1）當(dāng)土料含水量稍高于施工控制含水量（小于2%），采用平面分層取土，適當(dāng)提高卸土高度等挖裝運(yùn)卸過(guò)程中加快水分蒸發(fā)的方法降低土料含水量。

（2）翻曬法：采用現(xiàn)場(chǎng)翻曬，可用推土機(jī)曳引松動(dòng)器耙松土料或采用反鏟挖掘機(jī)堆“土?！钡姆椒ǎ雇亮线_(dá)到通風(fēng)晾曬的目的。

3 壩體土石方填筑

3.1 壩體填筑程序

在壩體土石方填筑過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)壩體填筑分區(qū)情況順序填筑，各填筑區(qū)均應(yīng)平行壩軸線采用循環(huán)流水線作業(yè)，保持各種壩料填筑均衡上升，填筑高程基本保持一致。

3.2 壩體填筑碾壓試驗(yàn)

壩體填筑主要包括：壩體填筑、反濾料填筑、過(guò)渡層填筑。為能給各種壩料填筑時(shí)提供合理的施工參數(shù)，以保證填筑質(zhì)量，在壩體填筑前，應(yīng)針對(duì)不同的壩料分別進(jìn)行不同的現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。

3.3 壩體填筑施工

3.3.1 壩面填筑作業(yè)規(guī)劃

（1）大壩土方填筑主要工藝流程為：結(jié)合層面灑水→卸料→鋪料（需要時(shí)灑水）→壓實(shí)→抽樣檢查。

（2）由于大壩填筑工作面比較狹窄，工序多，故采用平行壩軸線方向的分段流水作業(yè)，長(zhǎng)度為80～100 m，

（3）大壩土方填筑與上下游反濾料及相鄰部分的反濾料和過(guò)渡層施工，按照先壩體，再反濾料，最后過(guò)渡層的施工順序鋪料，要盡量保持各種壩料填筑同步上升。

（4）完成填筑一層土料的作業(yè)時(shí)間應(yīng)控制在一個(gè)半班以內(nèi)，冬雨季施工時(shí)，為防止熱量和水分散失，盡量縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。

3.3.2 土料運(yùn)輸

土料運(yùn)輸使用的車輛應(yīng)相對(duì)固定。本工程壩體填筑土料主要采用20 t自卸汽車運(yùn)輸。為防止殘留在車廂和汽車輪胎上的泥土帶入清潔的土料料源及填筑區(qū)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)運(yùn)土汽車的車廂和輪胎進(jìn)行清理和沖洗，以保持車廂、輪胎的清潔。

土料運(yùn)輸應(yīng)與料場(chǎng)開(kāi)采、裝料和填筑面卸料、鋪料等工序持續(xù)和連貫進(jìn)行，以免周轉(zhuǎn)過(guò)多而導(dǎo)致土料含水量的過(guò)大變化，影響回填質(zhì)量。對(duì)不合格的土料，一律不準(zhǔn)運(yùn)輸、填筑。

3.3.3 土料鋪填

壩體填筑土料采用20 t礦山式自卸汽車運(yùn)輸，到達(dá)填筑面后采用進(jìn)占法沿壩軸方向卸料，用TY160推土機(jī)鋪料、平整。土料上壩前，根據(jù)鋪土厚度，計(jì)算出每車土控制的面積。卸料時(shí)，在填筑面均勻卸料，鋪料厚度應(yīng)嚴(yán)格按試驗(yàn)確定的厚度控制，并在推土機(jī)平料過(guò)程中，用鋼釬及時(shí)檢查鋪層厚度，對(duì)于超厚部位立即進(jìn)行處理。在土料與岸坡、反濾料等交界處，輔以人工鋪料并仔細(xì)平整。當(dāng)空氣干燥，土層表面水分蒸發(fā)較快時(shí)，鋪料前，在壓實(shí)表面要適當(dāng)灑水濕潤(rùn)，填筑面上散落的松土、雜物必須清除。土料的鋪筑要連續(xù)作業(yè)，因故需短時(shí)間停工，其表面要灑水濕潤(rùn)，保持含水率在控制范圍之內(nèi)；需長(zhǎng)時(shí)間停工時(shí)，則需鋪設(shè)保護(hù)層，復(fù)工時(shí)將保護(hù)層清除。

3.3.4 土料壓實(shí)

壩面土料分段鋪料、平整后，采用18 t凸塊振動(dòng)碾順?shù)伭戏较蚰雺?，?yīng)采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓。土料的碾壓施工應(yīng)嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)所確定的參數(shù)進(jìn)行，對(duì)于鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、加水量等要嚴(yán)格控制。待下層土料經(jīng)壓實(shí)取樣合格后，方可繼續(xù)進(jìn)行上層土料的填筑。碾壓分段時(shí)，相鄰兩段交接帶的碾跡彼此搭接，垂直于碾壓方向不小于0.3～0.5 m，順碾壓方向不小于1.0～1.5 m。

3.3.5 填筑過(guò)程中的土料含水量調(diào)整

當(dāng)上壩土料的平均含水量與碾壓施工控制含水量相差不大，僅需增加1%～2%時(shí)，采用汽車在填筑面上噴霧灑水的方法調(diào)整土料的含水量，噴水后的土料用圓盤耙摻和攪勻。當(dāng)土料的含水量大于施工控制含水量上限的1%以內(nèi)時(shí)，碾壓前用圓盤耙在填筑面進(jìn)行翻松晾曬。當(dāng)氣候干燥或氣溫較高時(shí)，需噴霧加水對(duì)土料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.3.6 填土接縫處理

壩體填筑土料的橫向接縫，采用留臺(tái)施工法，即先期鋪料時(shí)，每層預(yù)留1.0～1.5 m的平面，后期填筑的土料與先期土料接觸，且在達(dá)到同一高程時(shí)，采用振動(dòng)碾騎縫碾壓。黏土防滲體的橫向接縫坡度為1：3，高差不超過(guò)15 m，接縫坡面使用推土機(jī)自上而下削坡，適當(dāng)留有保護(hù)層，隨壩體上升，逐層清至合格；接縫坡面削坡合格后，其含水率控制在施工含水率范圍的上限。

4 工程特點(diǎn)

土石方填筑工程量較大，有效工期短，某些階段填筑強(qiáng)度較大，投入機(jī)械設(shè)備較大。按照工期要求和施工強(qiáng)度科學(xué)合理地規(guī)劃土石料場(chǎng)大壩填筑施工是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此在施工中需認(rèn)真做好施工組織安排，合理調(diào)配人力、機(jī)械等各項(xiàng)資源，優(yōu)化施工方案，保證各施工項(xiàng)目以及每個(gè)施工項(xiàng)目與各施工工序之間的有機(jī)銜接，確保工程施工質(zhì)量與進(jìn)度。