瀘定水電站大壩填筑的特殊問題及解決辦法

李明輝，楊作才

（中國人民武裝警察部隊水電第三總隊第九支隊，四川 成都 611130）

1 大壩設(shè)計概況

1.1 壩體填筑設(shè)計概況

瀘定水電站大壩為黏土心墻堆石壩，壩頂高程1 385.50 m，最大壩高81.5 m，壩頂長526.7 m，寬12.0 m，上、下游壩坡均為1∶2，填筑方量約730萬m3。心墻頂高程1 383.00 m，頂寬4.0 m，上、下游坡度均為1∶0.25。心墻上、下游側(cè)均設(shè)有反濾層，上游設(shè)兩層厚度均為3.0 m的F1、F2反濾層，下游設(shè)兩層厚度均為4.0 m的F1、F2反濾層。心墻上、下游反濾層與壩殼堆石間設(shè)過渡層，寬度均為12.0 m，與壩殼堆石接觸面坡度為1∶0.25。上、下游過渡層外側(cè)為堆石區(qū)，上游堆石區(qū)外設(shè)置上游壓重區(qū)。

1.2 灌漿廊道設(shè)計概況

灌漿廊道位于心墻高塑性黏土區(qū)內(nèi)，由壩基河床段和右岸斜坡段組成。壩基河床段灌漿廊道坡度為0.5%，長231.42 m，樁號0+052（現(xiàn)場實際地形）～0+308.17，起坡點底板高程1 310.5 m，終坡點底板高程1 311.8 m，斷面凈空尺寸3.5 m×4.5 m（寬×高）；右岸邊坡斜坡段灌漿廊道長195.39 m，樁號為0+308.17～0+497.25，起坡點底板高程1 311.8 m，終坡點底板高程1 374.0 m， 斷面凈空尺寸3 m×4 m（寬×高）。

2 填筑過程中遇到的特殊問題及解決辦法

2.1 灌漿廊道混凝土施工與壩體填筑相互干擾問題

灌漿廊道位于壩體的高塑性黏土區(qū)內(nèi)，其澆筑必須先于壩體填筑，且灌漿廊道混凝土澆筑完成后，表面需涂刷賽博絲防水堵漏劑，之后還需鋪設(shè)土工膜。而右岸斜坡段灌漿廊道無施工道路及平臺，只能將壩體填筑面作為施工道路及平臺，即斜坡段灌漿廊道澆筑時無法進(jìn)行右岸心墻的填筑。因此，灌漿廊道混凝土施工與壩體填筑相互制約、相互影響。經(jīng)過現(xiàn)場多次調(diào)整和試驗，摸索并確定了 “合理布置、靈活機(jī)動”的施工方針。即，在材料堆放方面，將鋼筋、腳手架等大件在加工廠制作好后臨時堆放于過渡料區(qū)，綁扎安裝時再采用吊車吊至倉面；模板、扣件等小件就近存放于斜坡面上，材料堆放量僅需滿足當(dāng)天使用量即可；在斜坡面上采用反鏟修出一平臺，吊車置于平臺上吊裝鋼筋、模板等材料，不占壓填筑工作面，直至倉面準(zhǔn)備好；混凝土澆筑采用泵車，泵車置于過渡料或反濾料填筑面上。采用這樣的布置方式后，廊道所用施工設(shè)備、材料均布置于反濾料、過渡料區(qū)，反濾料、過渡料區(qū)填筑進(jìn)度比黏土快，故在每一段灌漿廊道施工過程中，黏土填筑均可連續(xù)進(jìn)行，且反濾料、過渡料區(qū)先于黏土填筑，高程高于黏土區(qū)，可擴(kuò)大設(shè)備的控制范圍。

2.2 廊道施工進(jìn)度滯后影響壩體填筑速度問題

大壩填筑至1 340 m高程后，右岸斜坡段灌漿廊道的施工進(jìn)度已無法滿足大壩填筑的施工進(jìn)度要求，但大壩又不能停止填筑，因此只能將右岸一定范圍內(nèi)的黏土心墻區(qū)及反濾區(qū)和左岸大面積進(jìn)行分區(qū)填筑。根據(jù)設(shè)計要求，心墻本身鋪土面應(yīng)盡量平起，以免在心墻區(qū)造成過多的接縫，若由于施工需要進(jìn)行分區(qū)填筑時，其橫向接縫坡度不得陡于1∶3。在實際施工過程中，根據(jù)實踐經(jīng)驗提出：①過渡料和堆石料可以連續(xù)上升，但反濾料和黏土料必須平起填筑，以保證黏土心墻區(qū)的有效填筑寬度；②考慮到黏土運(yùn)輸車輛要進(jìn)入右岸滯后填筑區(qū)，黏土心墻區(qū)及反濾區(qū)進(jìn)行分區(qū)填筑的橫向接縫坡度應(yīng)不陡于1∶8，最好是1∶10；③右岸心墻滯后填筑區(qū)的長度控制在50 m以上，以便卸料均勻，保證推平及碾壓質(zhì)量。

2.3 下游壩料穿越心墻運(yùn)輸問題

大壩填筑所用的石料場和反濾料料場均位于大壩上游，心墻防滲黏土料位于大壩下游，壩區(qū)右岸無跨壩運(yùn)輸?shù)缆?，右岸灌漿廊道的施工工期又非常緊，需要連續(xù)性施工，左岸雖然有0號跨壩運(yùn)輸?shù)缆?，但該道路承?dān)著國道318的通行任務(wù)，通行壓力非常大；并且填筑料若通過該道路運(yùn)至上下游，工程成本將大大增加，施工進(jìn)度也無法保證，且道路布置困難，安全隱患嚴(yán)重。因此，根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗，瀘定水電站大壩填筑至1 324 m高程以上時采取了在壩面布置穿越防滲體的臨時道路的措施。

2.3.1 鋪筑壩料形成穿越防滲體臨時道路

此方案為原方案，穿越防滲體臨時道路由兩層組成，即50 cm厚的黏土料緩沖墊層和100 cm厚的過渡料路基、路面層。為了確保能大流量通車，黏土料緩沖墊層鋪設(shè)寬度為13 m，過渡料路基和路面層底寬12 m，頂寬10 m。為將穿心墻臨時道路對心墻區(qū)的影響降至最低，跨心墻臨時道路垂直于壩軸線布置，并延伸至上下游過渡料區(qū)。

穿越防滲體臨時道路應(yīng)盡可能靠近兩岸布置（除埋設(shè)有大壩觀測儀器的位置和壩體集中受力區(qū)的位置），這樣可以將心墻區(qū)、反濾料區(qū)分為左右兩個填筑區(qū)，即左岸區(qū)和右岸區(qū)，先填筑面積較大區(qū)域，預(yù)留靠近岸坡的區(qū)域和臨時道路占壓部位，待另外一條穿越防滲體臨時道路形成后，再對預(yù)留的填筑部位進(jìn)行填筑，這樣既不會對黏土填筑強(qiáng)度造成太大影響，又可以減少黏土心墻的橫向接縫數(shù)量，提高心墻填筑強(qiáng)度的均衡性。如果確實需要在壩體中部布置穿越防滲體的臨時道路，為了不過多減少黏土填筑面積，影響?zhàn)ね亮系纳蠅螐?qiáng)度，可以先進(jìn)行穿越防滲體臨時道路兩側(cè)的壩體填筑，最后進(jìn)行穿越防滲體臨時道路占壓部位的填筑，即將心墻區(qū)分為左岸區(qū)、道路占壓區(qū)、右岸區(qū)三個區(qū)。與兩岸布置穿越防滲體臨時道路相比，中間布置臨時道路增加了一條橫向接縫，對大壩填筑質(zhì)量控制不利。究竟采用哪種填筑方式，以穿越防滲體臨時道路布置位置一側(cè)心墻的填筑長度占總長度比例作為選擇依據(jù)，小于30%時，心墻分成兩個區(qū)進(jìn)行填筑；大于或等于30%時，可在中間布置臨時道路，分三個區(qū)填筑。

穿越防滲體臨時道路隨著大壩的填筑在空間上不斷上升，高程范圍為1 323～1 380 m，大壩填筑過程中，控制相鄰的兩條穿越防滲體臨時道路的高差不大于3 m，且在平面投影上應(yīng)錯開布置。

2.3.2 鋪設(shè)鋼板橋形成穿越防滲體臨時道路

鋪筑壩料形成穿越防滲體臨時道路的方案實施一個月后，發(fā)現(xiàn)該方案比較繁瑣，鋪筑道路時要嚴(yán)格控制所鋪料的厚度，鋪填時間較長，且在挖除時難以清除干凈，對大壩填筑干擾較大。因此對原方案進(jìn)行了優(yōu)化，采取鋪設(shè)鋼板橋形成穿越防滲體臨時道路的方案。鋼板橋采用特別定做的80 t全電子汽車衡面板，其面板鋼材為Q235，尺寸3 m×9 m×10 mm（寬×長×厚），焊接28號槽鋼作為肋骨，以降低面板的變形，增加其壽命。由于其寬度只有3 m，因此鋪設(shè)雙排方可保證車輛雙向通行。鋼板橋兩邊防滲心墻黏土和反濾料區(qū)每上升2層（約60 cm）后必須將其移換位置重新鋪設(shè)，以防止被鋼板橋占壓部位的黏土發(fā)生超壓。注意在鋪設(shè)前其底部松鋪50 mm厚黏土，以緩沖過往車輛對黏土防滲體的碾壓。該方案的優(yōu)點是鋪設(shè)方便，移動靈活，既保證了施工進(jìn)度，又節(jié)約了施工成本，還不會對壩料造成污染和對其他部位填筑造成施工干擾。

2.3.3 質(zhì)量控制

在以上兩種穿越防滲體臨時道路移除清理后，必須對臨時道路占壓部位黏土層是否發(fā)生剪切破壞或出現(xiàn)超壓等情況進(jìn)行判斷，必要時可挖坑檢查剖面結(jié)構(gòu)，確保道路占壓部位黏土層的質(zhì)量滿足要求?，F(xiàn)場多次檢查試驗表明，臨時道路占壓部位未出現(xiàn)超壓情況，接縫部位亦未出現(xiàn)剪切破壞。

另外，在處理臨時道路占壓部位接縫時，必須將臨時道路兩邊橫向接縫處的坡面采用反鏟逐層削坡至壓實層，并且坡度不陡于1∶3，取樣檢測合格后，灑水、刨毛之后再鋪填新的黏土料。

2.4 如何確保臨時斷面接縫處施工質(zhì)量的問題

瀘定水電站大壩有效填筑工期為9個月，總填筑方量約730萬m3，平均月填筑強(qiáng)度約81萬m3，高峰月填筑強(qiáng)度達(dá)110萬m3。若采取全斷面上升填筑，則無法達(dá)到在2011年4月底填筑至頂?shù)倪M(jìn)度目標(biāo)，從而無法確保5月底具備下閘蓄水條件。因此，大壩填筑時采取臨時斷面上升、預(yù)留斷面跟進(jìn)的辦法，以保證上游壩殼料、反濾料、黏土心墻料及下游反濾料、部分壩殼料的填筑強(qiáng)度和進(jìn)度。預(yù)留下游部分壩殼料作為調(diào)節(jié)工作面填筑。

采取上述方法后，下游堆石料出現(xiàn)大面積的接縫，故需對接縫處嚴(yán)格處理，以確保施工質(zhì)量。壩殼料接縫處理一般采取留臺法和削坡法兩種，本工程采取了削坡法，即采用反鏟削坡并挖出臺階，將松散或半壓實料和較大粒徑的塊石攤鋪至已壓實的層面上，臺階寬度控制在2 m以上，每層臺階厚度較新鋪層薄約30 cm，在新鋪層進(jìn)行填料時，盡量選擇較小粒徑的塊石料，以確保搭接部位密實，防止出現(xiàn)大塊石架空、難以推平及碾壓不密實等質(zhì)量缺陷。

3 結(jié)語

瀘定水電站大壩施工過程中遇到的問題都得到了很好的解決，確保了大壩安全度汛、按期蓄水，保證了大壩工程進(jìn)度、質(zhì)量、效益達(dá)標(biāo)。其施工經(jīng)驗可為其他工程提供參考，總結(jié)如下：

（1）黏土心墻堆石壩施工的關(guān)鍵部位是黏土心墻防滲體填筑，施工時要合理進(jìn)行施工布置，其他項目施工的材料、設(shè)備等盡可能不占壓防滲體及反濾區(qū)，以保證黏土填筑連續(xù)，確保心墻防滲體填筑進(jìn)度。

（2）心墻本身最好是通層平起填筑，若由于施工需要必須進(jìn)行分區(qū)填筑時，橫向接縫處的坡度應(yīng)盡可能放緩，且要經(jīng)過嚴(yán)格處理，檢驗合格后才能進(jìn)行新填料的鋪填。

（3）若由于施工需要，臨時道路必須穿越防滲體時，可以采取鋪設(shè)臨時鋼板橋方案，但必須及時更換鋪設(shè)位置（鋼板橋兩邊防滲心墻黏土和反濾料區(qū)上升2層后），以防防滲體被超壓或產(chǎn)生剪切破壞。

（4）為保證黏土防滲體施工進(jìn)度滿足目標(biāo)進(jìn)度要求，可采取臨時斷面先行填筑上升，臨時斷面較窄時，可采取反鏟削坡臺階法進(jìn)行接縫處理，在搭接部位填筑較小粒徑的塊石，保證搭接質(zhì)量。

［1］SL 274—2001 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］DL/T 5129—2001 碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范［S］.