水庫大壩工程填筑施工技術(shù)探析

馬文華

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局焉耆水源地供水管理處，新疆庫爾勒841000)

1 工程概況

某水庫樞紐工程主要包括大壩、溢洪道、灌溉輸水涵管等工程。大壩頂高程240.10m，壩頂全長65 m，壩軸線呈直線型。壩型為均質(zhì)土壩，最大壩高為21.64 m，壩頂寬度4.0 m。大壩壩面平整，壩長65.0 m，壩頂高程240.10 m。水庫工程量相對較小，而大壩左側(cè)原管理處場地面積較大，地形高差較小，經(jīng)簡單平整后可以滿足施工布置需要?，F(xiàn)針對該水庫大壩的填筑施工環(huán)節(jié)進行深入探析。

2 筑壩材料選取

對于本項目碾壓堆石壩體所需的石料直接外購，對于所選取的石料要求其極限抗壓強度≥Mu40，軟化系數(shù)≥0.85，含泥量＜5%。粒度＜2 cm顆粒含量不應(yīng)超過5%，石塊最大邊與最小邊之比≤3，避免針狀、片狀石料上壩。土石混合料要求含石量≥30%，不含腐殖土。

3 壩體填筑施工技術(shù)

3.1 壩體填筑施工工藝

壩體內(nèi)斜坡道的設(shè)置:上游壩料進入壩區(qū)，須在壩體上游面設(shè)置斜坡道特定區(qū)。包含上游面墊層、堆石區(qū)在內(nèi)，斜坡道的水平頂寬≥10 m。壩體內(nèi)運輸斜坡道(包含特定區(qū)斜坡道)最大縱坡不大于10%，特別困難地段不陡于12%，斜坡道的邊坡不得陡于1∶1.4;斜坡道處的堆石料應(yīng)符合所在區(qū)的壩料要求，隨壩體上升找平過程中，斜坡道側(cè)面未壓實的堆石須挖除，將該堆石與后填筑的堆石體一并壓實成符合設(shè)計要求的整體。

對于本項目的堆石區(qū)填筑采用進占法填筑堆石區(qū)的填筑料，以使粗徑石料滾落底層，細石料留在面層，以利于平整和碾壓。卸料的堆與堆之間留0.6 m左右的間隙。采用錯距法順壩軸線方向進行振動碾碾壓，中低速行使。鋪筑碾壓層次分明，平起平升，以防漏振、欠振。在岸坡邊緣靠山坡處，大塊石易集中，故岸坡周邊選用粒徑≤40 cm、級配良好的石料鋪筑。碾壓時滾筒盡量靠近岸坡，沿上下游方向行使，仍碾壓不到之處用小型振動碾加強碾壓。在碾壓前提早進行灑水，并由專人負責。嚴禁草皮、樹根及含泥量大于5%的石料上壩。

對于周邊小區(qū)填筑必須精心操作，以有效地保證其規(guī)定的填筑寬度，嚴格按碾壓實驗成果控制鋪料厚度、碾壓遍數(shù)及灑水量，用振動平板壓實。

3.2 各施工環(huán)節(jié)技術(shù)措施

對于大壩填筑由于施工工序及投入工種和機械設(shè)備較多，本工程采用流水作業(yè)法組織壩體填筑施工，即將整個壩面劃分成若干個單元，在各單元內(nèi)依次完成填筑的各道工序，使各單元上所有工序能夠連續(xù)作業(yè)。單元的劃分可根據(jù)壩面面積的大小、壩體分期分區(qū)分段條件、投入機械規(guī)格數(shù)量等情況。各單元之間可劃線作為標志，以避免超壓或漏壓。壩體填筑的工藝流程下圖。

1)填筑施工準備:填筑前必須對基面或下一層進行檢查驗收，合格后方可填筑，施工準備包括填筑層驗收、測量、立層厚標志桿和分區(qū)界線標定。

2)測量控制:本工程測量控制按三等精度要求控制，壩軸線測設(shè)按四等三角網(wǎng)精度要求控制，高程點按三等水準要求控制?；嫣幚砗细窈螅丛O(shè)計要求測量確定各填筑區(qū)的交界線，灑石灰線進行標識。施工期間定線、進度、方量、驗收等測量原始記錄全部及時整理成冊，提交歸檔，竣工后按設(shè)計和規(guī)范要求繪制竣工平面圖和斷面圖。

3)裝渣、壩料運輸:采用反鏟挖掘機挖裝石碴，自卸汽車運碴。自卸汽車進入壩面應(yīng)對車輪噴水清洗，防止帶入泥團等雜物。

4)壩料攤鋪:壩體填筑從填筑區(qū)的最低點開始鋪料，鋪料方向平行于壩軸線，小區(qū)料、反濾層料及兩岸接坡料采用后退法卸料，堆石區(qū)料采用進占法填筑，自卸汽車卸料后，采用推土機攤料平整，反濾層料由人工配合整平，每層鋪料后采用水準儀檢查鋪料厚度，確保厚度滿足要求。

5)加水:加水的目的在于使石料表面充分濕潤，以便在振動碾強烈激振力的作用下，使塊石相互接觸部分棱角被擊碎從而減少孔隙率，細料充填空隙，以增加碾壓的密實度。采用壩面加水和壩外加水相結(jié)合的方式。壩外加水是在運輸石料的車輛在進入壩體前，在近壩入口處設(shè)置一座專門的加水站，在上壩前先進行預加水，以充分濕潤堆石料，上壩卸料經(jīng)平料后再加水，使其充分濕潤，按壩外加水10%，壩面灑水10%進行控制，確保加水量達到20%以上，對于有風化巖的摻配料，在料場增加一次灑水，以便使摻配的風化巖料提前濕潤軟化，以減少風化巖料的后期變形。

6)填筑壓實采用Y—22振動碾以進退錯距法碾壓，在岸坡、施工道路處順坡碾壓，其他一般沿平行壩軸線方向進行。邊角部位及墊層料、小區(qū)料可用裝置于反鏟上的液壓振動夯板進行壓實。

7)質(zhì)量檢查。為了有效地確保大壩填筑施工質(zhì)量，本工程填筑施工嚴格按照《碾壓土石壩施工規(guī)范》(DL/5128— 2001)以及招標文件的有關(guān)規(guī)定進行壩體填筑的質(zhì)量檢查與取樣試驗，服從監(jiān)理工程師的質(zhì)量監(jiān)督和指導。日常的檢查項目主要有:檢查各種石料的級配情況、鋪層厚度、加水量、碾壓遍數(shù)，按規(guī)定測量沉降量和干密度。

圖1 堆石的鋪料方法 (a)進占法;(b)后退法

4 減少壩體沉降變形的措施

對于壩址地質(zhì)條件復雜，大壩沉降變形要求高，為了有效地減少運行期壩體的沉降變形，確保填筑濕化變形在施工完成，對風化巖摻合料的均勻性控制、灑水濕化和填筑碾壓質(zhì)量作為本工程填筑質(zhì)量的重點控制對象。為此，本工程在填筑施工中，采取以下措施來控制壩體的沉降變形。

4.1 摻合料摻配均勻措施

開挖前，先進行較為詳細的料場復勘工作，在裝料前必須做級配試驗，摻合均勻的料才允許裝運;在裝料時安排專人指揮，并派質(zhì)檢工程師在現(xiàn)場嚴格把關(guān)，對摻配不均勻的料，要求在裝車時通過挖掘機摻合，并通過備料、卸料、攤鋪等工序做進一步的摻合，并加強填筑區(qū)的施工管理，填筑壩面上由專人負責指揮卸料，對巖質(zhì)較差的石料盡量用于下游次堆石區(qū)填筑，摻合不均勻的堆石料禁止使用。

4.2 上壩料充分濕化措施

對風化料的充分濕化，是減小壩體沉陷變形的有效措施?，F(xiàn)場實際情況擬采用3種措施來實施:①上壩料在開挖料場和堆料場通過灑水，使強風化料提前濕潤軟化;備料場和摻配料在灑水后可不立即上壩，濕化一段時間后再上壩，在開挖料場灑水有困難時，考慮在運輸?shù)淖孕盾嚍⑺?。②在上壩后的主要上壩道路設(shè)置專門的加水站加水。③上壩后碾壓前灑水，上壩料攤鋪好后采用壩面輻射灑水管灑水，按碾壓試驗確定的加水量嚴格灑水。

4.3 優(yōu)化施工工藝，提高堆石體的壓實度

堆石體的后期變形與堆石體填筑壓實度密切相關(guān)，填筑壓實度大，壓縮模量的量值就大，堆石體變形量則小;反之也然。填筑壓實度是控制壩體后期沉降變形的關(guān)鍵，要提高堆石體的填筑壓實度，只有通過優(yōu)化填筑碾壓施工工藝，對壩體填筑滿足設(shè)計要求的各項技術(shù)指標。根據(jù)以往類似工程的施工經(jīng)驗，本工程擬采用以下2個措施:①對堆石料場嚴格進行控制堆石料的級配、材質(zhì)，嚴格按照經(jīng)監(jiān)理工程師批準的摻加料進行施工。做好堆石體的填筑碾壓試驗，確保堆石料的碾壓質(zhì)量。②施工過程中加強填筑碾壓施工質(zhì)量管理，嚴格控制堆石料的級配、鋪料厚度、灑水量和碾壓遍數(shù)，嚴格按照填筑碾壓試驗參數(shù)進行施工，特別是對壩體填長的一些關(guān)鍵部位，如壩體分期填筑接合部的處理、壩體與岸坡接合部位的填筑、墊層斜坡碾壓的分期接合部處理、大壩周邊縫的碾壓、壩體墊層區(qū)與過渡層區(qū)以及過渡層區(qū)與主堆石區(qū)的界面處理等，應(yīng)重點控制，做到精工細作，由專人負責現(xiàn)場施工監(jiān)督，嚴把質(zhì)量關(guān)。

5 結(jié)語

文章通過結(jié)合大壩填筑施工實例，闡述大壩填筑過程的施工工藝，對填筑的各個施工環(huán)節(jié)提出其控制技術(shù)，同時就大壩填筑施工中控制壩體變形問題，總結(jié)出本工程所采取的施工策略，為同類工程提供參考借鑒。

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