壩體填筑施工技術

□賈會民 □馬俊民 □高占遼（許昌市潁汝灌溉管理局）

1.工程概況

某水利大壩工程壩址地質條件復雜，表面主要為坡積和冰積物筱蓋層，基巖由含煤中細粉砂巖、粉砂巖、煤質頁巖等韻律組成。壩區(qū)大小斷層和層間剪切破碎帶十分發(fā)育，巖性條件較差。大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高136m，壩頂長534m、寬13m。壩體由防滲鋼筋混凝土面板、趾板、墊層區(qū)、過渡層區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、下游堆石區(qū)、干砌石護坡組成。墊層區(qū)水平寬度為3m，過渡層區(qū)水平寬度5m。壩體填筑總方量為1180萬m3，其中各區(qū)填筑工程量見表1。

表1 壩體各區(qū)填筑工程量表

2.填筑生產性試驗

2.1 場地平整

選取較為平整的場地，用YZ-26C型振動碾進行壓實處理，對基礎取樣，保證干密度滿足碾壓試驗料設計干密度。用石灰線劃分不同的試驗小組，試驗小組內布置1.5m×2m的方格網，石灰線作好標識，對基層面方格網進行高程測量。

2.2 鋪料碾壓

采用機械鋪料，由自卸汽車按順序直接倒在場地上，推土機進行推平，局部不平處由人工整平。按標準虛鋪層厚鋪設完畢后，按不灑水、灑水10%、灑水15%(體積比)3種情況進行灑水作業(yè)，由水表控制。基層面用石灰線布設1.5m×2m的方格網，對層面高程進行測量。再用YG26C型振動碾按規(guī)定遍數進行碾壓，水平碾壓時，振動碾在同一碾壓帶上進退碾壓，進退時均起振各算1遍，錯距碾壓時兩條相鄰碾壓帶連接處碾痕重疊20cm。碾壓結束后，對碾壓后的層面高程進行測量。

2.3 測定試驗

采用灌水法測定干密度和空隙率，鐵環(huán)直徑2.5m，試坑深度為填筑層厚。再按照試驗規(guī)程要求測定顆粒級配、滲透系數、最大粒徑等指標。

2.4 試驗成果

對所有的試驗小組成果進行整理，繪制出鋪層厚度、灑水量、碾壓遍數、干密度與含水量的綜合關系曲線。通過對各試驗小組結果進行分析優(yōu)選，形成最終的填筑碾壓施工參數。對于斜坡墊層料，采用BW7552型振動碾，碾壓參數為4遍，不加水。各填筑區(qū)料碾壓參數見表2。

表2 各填筑區(qū)料碾壓參數表

3.填筑施工技術

3.1 施工準備

施工準備內容包括場地平整、測量、立層厚標志桿和分區(qū)界線標志。先對填筑場地進行平整，兩側壩坡清理干凈，并按照規(guī)范要求測量方格網高程。根據填筑料的不同分區(qū)，用石灰線作好標識，制備不同高度的層厚標志桿，作為填筑層厚的參照物。左右兩岸修建若干個蓄水池，用PVC管接至填筑工作面，管子終端安設水表，進行灑水計量。

3.2 壩料鋪設

壩料填筑分區(qū)分塊由低向高鋪料，鋪料方向平行壩軸線方向，主堆石、次堆石、下游堆石均采用進占法鋪料，自卸汽車卸料后由推土機推料平整。墊層料和過渡層料采用后退法卸料，墊層、過渡層料人工配合反鏟平倉整平。在鋪料過程中，嚴格按照分區(qū)石灰線鋪設，如果超出用反鏟挖掘機作修整;厚度按照層厚標志桿進行控制。

3.3 補灑水、碾壓

在碾壓過程中根據壩料含水量補灑水，灑水采用人工拖PVC管均勻噴灑，專用灑水車作為補充。碾壓采用YZ-26C自行式振動碾，碾壓采用進退錯距法碾壓，除施工道路處順坡向碾壓外，其他部位沿平行于壩軸線方向進行。碾壓參數以批準的碾壓試驗成果為準，碾壓不到的部位采用小型振動碾碾壓。

3.4 填筑順序

3.4.1 主堆石、次堆石、下游堆石區(qū)料填筑

壩體主、次堆石區(qū)及下游堆石區(qū)的填筑除料源的級配、質量要求、鋪料厚度、壓實度都各有差異，但其施工方法基本相同。填筑料采用32t或26t自卸車運輸卸料進占法填筑，以使粗徑石料滾落底層，細石料留在面層，以利于推土機的平整和碾壓。卸料的堆與堆之間留1.0m左右間隙。平倉采用山推320型推土機平倉，振動碾采用自行式振動碾碾壓，碾壓時采用錯距法平行壩軸線方向進行。鋪料層厚、灑水量、碾壓遍數、行駛速度嚴格采用碾壓試驗確定的參數施工，鋪筑碾壓層次分明，做到平起平升，以防碾壓時漏振欠振。在岸坡邊緣靠山坡處，大塊石易集中，故岸坡周邊選用石料徑≤40cm，級配良好的石料鋪筑，嚴防架空現象。碾壓時滾筒盡量靠近岸坡，沿上下游方向行駛，仍碾壓不到之處采用平板振動碾壓實，確保岸坡部位碾壓合格。灑水在碾壓前提早進行，專人負責，加水量由水表嚴格控制。在碾壓過程中根據需要補灑水，補灑水由專用灑水車按碾壓先后次序分別灑水。壩體堆石料盡可能做到大面積鋪筑施工，保持壩體均勻上升，以減少接縫，當采用分期分塊填筑時，對層面塊間的接坡處采用臺階式的接坡方式，對接坡處的虛鋪石料、超徑塊石必須挖除重填，以保證接坡處壓實度符合設計。

3.4.2 過渡區(qū)堆石料填筑

填筑前，必須把主堆石區(qū)上游面所有＞30cm的已分離的塊石清除干凈。填筑時采用26t或20t自卸汽車將料直接卸入過渡區(qū)工作面，后退法卸料，倒料順序可從兩端向中間進行，以利灑水車作業(yè)。堆與堆之間留0.5m間隙，用推土機推平，再用反鏟輔以人工整平。鋪層厚度、碾壓遍數、灑水量、行駛速度等施工參數嚴格按確定的碾壓參數執(zhí)行。

3.4.3 墊層區(qū)料填筑

墊層料最大粒徑控制在10cm以內，墊層料由大坪砂石料場軋制，經摻拌后符合設計級配要求的成品料，采用20t自卸車運至墊層區(qū)，然后用推土機平倉并輔以人工整平。鋪料前與過渡區(qū)界面上的粒徑＞10cm已分離的石料必須清除干凈，填筑時在上游邊線法線方向超填15～30cm的余量，便于修坡。鋪筑方法同過渡區(qū)料，并與同層過渡料一并碾壓。墊層料和過渡料的填筑需與堆石區(qū)同步進行，即主堆石區(qū)填筑1層，墊層、過渡層填筑2層。墊層料每升高5m，進行一次上游邊坡修整，修整后坡面在法線方向宜高于設計線5～8cm。墊層每升高10～15m進行1次斜坡碾壓，并做M2.5碾壓砂漿護面。

3.5 壩體內斜坡道的填筑施工

本工程壩體較高，上壩道路布置高差較大;壩體填筑工程量大且填筑高峰期強度持續(xù)較長，按照分階段填筑要求，在壩內要設置循環(huán)通道，以保持壩內運輸道路暢通，為此須在壩體分期填筑的高差處均設置壩內斜坡道。壩區(qū)坡道設置:上游墊層、過渡層區(qū)不設置斜坡道，壩內斜坡道的水平頂寬≥12m，壩區(qū)內運輸坡道最大縱坡≤10%，特別地段不陡于12%，斜坡道邊坡不陡于1:1.4。坡道處的堆石料應符合所在區(qū)的壩料要求，并按照該區(qū)標準進行碾壓施工。隨壩體上升找平，找平過程中坡道側面未壓實的堆石必須挖除鋪平，使該堆石與后填筑的堆石體一并壓實成符合設計要求的整體。

3.6 壩體填筑接合部的處理

3.6.1 大壩各區(qū)料的界面處理

大壩填筑各區(qū)料的交接界面必須注意防止大塊石集中，特別是墊層料與過渡料之間、過渡料與主堆石料之間，填筑料的粒徑差距較大，施工時難免有不合格料滾落集中，因此要及時采用反鏟挖掘機或人工清除，保證主堆石區(qū)不侵占過渡區(qū)、過渡區(qū)不侵占墊層區(qū)。

3.6.2 壩體與岸坡接合部的填筑

壩料填筑時，岸坡接合部位易出現大塊石集中現象，且碾壓設備不容易到位，造成接合部位碾壓不密實。因此在接合部位填筑時，應減薄填筑鋪料厚度，或采用過渡層料填筑，碾壓設備順岸坡方向碾壓，碾壓不到的部位采用小型振動碾碾壓密實。

3.6.3 壩體分期接合部的施工

由于本工程施工工期長，面板分三期施工，中間需要預留一定時間的沉降期，且按照臨時擋水要求各區(qū)填筑高程不相同。在壩體分期接合部位，存在一定寬的半壓實狀態(tài)的松散料，必須加以處理才能進行上一層料填筑。處理的方法主要采用反鏟挖土機或推土機削坡處理，在后填筑區(qū)填每一層新料時，超前在先填筑體邊坡處用反鏟挖掘機在邊坡上削坡，把原半壓實狀態(tài)的松散清除到壩內已壓實的面層上。削坡厚度一般為1.5～2.0m，削坡后的臺階與新填筑層同時灑水后，用振動碾順邊坡方向騎縫碾壓結合部，隨著后填區(qū)的升高逐層進行削坡處理，依次邊削邊填邊碾壓到頂部。

3.6.4 雨季施工及反滲水處理

工程所處位置雨季時間長，降雨量大，容易對岸坡交接處，特別是上游墊層區(qū)產生較大的沖蝕作用，因此必須做好岸坡及坡面的排水設施:在壩肩及以外岸坡上開挖截水溝，或在壩區(qū)內有山溝的位置修截水墻，將岸坡、山溝下泄的水流導向壩區(qū)以外，防止岸坡集中水流沖蝕填筑壩面。在填筑過程中，始終保持上游壩面高于下游壩面，避免壩面的集中水流流向墊層區(qū)。施工期間，加強基坑的排水管理，使基坑下游側的水位始終低于基坑上游側水位，防止出現反滲現象。