庫(kù)什塔依水電站瀝青混凝土心墻壩壩體填筑施工技術(shù)

吳憲生，郭智勇

（1.中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 712000；2.新疆伊犁庫(kù)克蘇河水電開發(fā)有限公司，新疆 伊犁 835500）

庫(kù)什塔依水電站為二等大 （2）型工程。樞紐建筑物由瀝青混凝土心墻壩、右岸導(dǎo)流兼泄洪洞、表孔溢洪洞、發(fā)電引水洞及廠房等組成。瀝青混凝土心墻壩壩頂高程 1307.60 m，建基面高程1216.5 m，最大壩高 91.1 m，壩頂寬10 m，壩長(zhǎng) 439 m，總填筑方量486.8萬(wàn)m3。壩頂采用瀝青混凝土路面，上游側(cè)設(shè)置 “L”形鋼筋混凝土防浪墻，上游壩坡1∶2.25，下游壩坡 1∶1.8，下游坡設(shè) 10 m 寬、縱坡為 8%的 “之”字形上壩公路。下游壩坡設(shè)預(yù)制網(wǎng)格梁，網(wǎng)格梁內(nèi)種植草皮護(hù)坡；上游壩頂至1282.20 m高程采用素混凝土護(hù)坡，其下采用拋石護(hù)坡。

壩體填筑分區(qū)從上游至下游分為上游砂礫料區(qū)、上游過(guò)渡料區(qū)、瀝青混凝土心墻、下游過(guò)渡料區(qū)、下游砂礫料區(qū)、下游利用料區(qū)、下游排水棱體區(qū)。壩體采取分期分序填筑，填筑遵循均衡平起的原則。填筑時(shí)段為2010年11月10日～2011年11月30日，冬季不停工。本工程壩體填筑分4期施工，其中Ⅰ期分4序施工，壩體分序填筑示意見圖1。

1 壩料開采加工與平衡

1.1 料場(chǎng)復(fù)查

庫(kù)什塔依工程壩體填筑料為砂礫料，主要分布在C2、C4兩料場(chǎng)，該料場(chǎng)與壩址直線距離為2.9～3.7 km，料場(chǎng)復(fù)查采用探坑進(jìn)行，方格網(wǎng)布點(diǎn)，探坑距一般采用50～100 m。料場(chǎng)復(fù)查的目的為:①?gòu)?fù)查C2、C4料場(chǎng)儲(chǔ)量能否滿足工程實(shí)際需要；②砂礫石料分布的均勻性，探明是否有有害夾層；③查明料場(chǎng)料源的級(jí)配分布情況，通過(guò)試驗(yàn)獲得料場(chǎng)原型級(jí)配曲線，獲得C4料場(chǎng)的實(shí)際包絡(luò)線，校核設(shè)計(jì)包絡(luò)線的可靠性；④通過(guò)所獲得的料場(chǎng)原型級(jí)配曲線進(jìn)行室內(nèi)三因素相關(guān)圖試驗(yàn)，結(jié)合壩料碾壓試驗(yàn)以校核設(shè)計(jì)提出的控制標(biāo)準(zhǔn)的合理性；⑤為料場(chǎng)開采規(guī)劃提供必要的數(shù)據(jù)。

圖1 壩體填筑分期示意 （單位:尺寸mm；高程m）

復(fù)查認(rèn)為該料場(chǎng)覆蓋層和無(wú)用層厚1.5～5.0 m，可利用料層厚41～50 m，剝采比達(dá)到6.7%，料場(chǎng)含泥量1.5%～10.0%，最大粒徑670 mm，礫石含量76.47%～85.07%，密度2.71 g/cm3?？捎昧蠈由暗[石級(jí)配均勻，料源潔凈，無(wú)有害夾層；每5 m作為一個(gè)開采層的設(shè)計(jì)方案可行，料場(chǎng)儲(chǔ)量滿足要求。

1.2 料場(chǎng)規(guī)劃

根據(jù)開采時(shí)段、面積、數(shù)量、強(qiáng)度及機(jī)具的不同，將C4料場(chǎng)分為4個(gè)開采區(qū)，其中3個(gè)開采區(qū)為壩殼料開采區(qū)，每個(gè)區(qū)以獨(dú)立工作面分成4個(gè)臺(tái)階 （臺(tái)階高度4～5 m）立面交替進(jìn)行開采。一個(gè)開采區(qū)作為過(guò)渡料開采區(qū)，進(jìn)行過(guò)渡料開采及加工。C2料場(chǎng)分為2個(gè)區(qū)，作為上游圍堰壩殼料開采區(qū)。

1.3 壩料加工

壩料包括壩殼砂礫石料、過(guò)渡料、反濾料Ⅰ、反濾料Ⅱ、排水棱體料、壩前拋石。其中，壩殼砂礫石料、過(guò)渡料、反濾料Ⅰ、反濾料Ⅱ分別為粒徑為 0～600、 0～80、 5～40、 40～80 mm 的砂礫全料， 排水料為粒徑≥80 mm的卵石，壩前拋石為粒徑300～500 mm的卵石。

（1）過(guò)渡料加工。過(guò)渡料在C4料場(chǎng)選取適當(dāng)位置進(jìn)行開采，1.6 m3挖掘機(jī)挖裝，20 t自卸汽車運(yùn)輸至蓖條篩作業(yè)平臺(tái)，經(jīng)蓖條篩過(guò)濾后，用3 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車運(yùn)輸至堆存場(chǎng)；填筑時(shí)用3 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車運(yùn)輸至填筑作業(yè)面。

（2）排水棱體料、壩前拋石加工。以上兩種料采用過(guò)渡料加工的超徑石，采用3 m3裝載機(jī)收集、堆存、裝車，填筑時(shí)用3 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車運(yùn)輸至填筑作業(yè)面。

（3）反濾料加工。粒徑為5～40 mm反濾料利用砂石料廠進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)；粒徑為40～80 mm反濾料利用過(guò)渡料二次加工，用自制蓖條篩篩制，蓖條篩間距40 mm，3 m3裝載機(jī)裝車。

1.4 壩料平衡計(jì)劃

壩體填筑總量為486.8萬(wàn)m3，其中，過(guò)渡料21.89萬(wàn)m3，反濾料 3523.9 m3，排水棱體料 16130 m3，砂礫石填筑料442.95萬(wàn)m3，利用料20萬(wàn)m3。壩體填筑平衡計(jì)劃見表1。

表1 壩體填筑料平衡計(jì)劃

2 碾壓試驗(yàn)

壩體填筑碾壓生產(chǎn)性試驗(yàn)選擇在施工區(qū)下游側(cè)進(jìn)行，主要進(jìn)行壩體過(guò)渡料及壩體填筑砂礫石料碾壓試驗(yàn)，包括壩體不同區(qū)域鋪料方式、鋪料厚度、振動(dòng)碾的類型及質(zhì)量、碾壓遍數(shù)、鋪料過(guò)程中的加水量、壓實(shí)層的孔隙率和干密度等試驗(yàn)。

試驗(yàn)場(chǎng)地面積50 m×120 m，在該場(chǎng)地中按不同層厚和碾壓遍數(shù)布置試驗(yàn)單元，每一試驗(yàn)單元面積14 m×30 m，每個(gè)單元內(nèi)布置2.0 m×2.0 m的方格網(wǎng)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，具體的碾壓參數(shù)見表2。

表2 可利用料、壩殼料控制標(biāo)準(zhǔn)及施工參數(shù)

3 現(xiàn)場(chǎng)施工

壩體填筑總體上遵循與瀝青混凝土心墻碾壓全斷面平起均衡上升的施工方法。對(duì)壩殼料，根據(jù)壩面面積大小及各類壩料分序、分區(qū)的不同，將壩面沿壩軸線方向按50～100 m分成若干個(gè)單元。在各單元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)流水作業(yè)。各單元之間進(jìn)行鮮明標(biāo)識(shí)，標(biāo)明攤鋪、碾壓、檢驗(yàn)等工作狀態(tài)，以避免超壓或漏壓。壩體填筑施工工序見圖2。

圖2 壩體填筑施工工序

3.1 建基面基礎(chǔ)清理與驗(yàn)收

在壩基最終開挖線以下的所有勘探坑槽和平洞均按施工圖紙的要求回填密實(shí)，防滲帷幕線附近的勘探鉆孔亦予以封堵。壩基中布置有觀測(cè)設(shè)備時(shí)，在觀測(cè)設(shè)備埋設(shè)完畢并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后才能開始?jí)误w填筑。

3.2 砂礫料填筑

砂礫石料必須在壩基處理及隱蔽工程驗(yàn)收合格后才能填筑。鋪筑前，采用萊卡TCR-402型全站儀測(cè)量放樣確定各填筑料區(qū)的界線，白灰撒線并插標(biāo)志牌標(biāo)識(shí)，在兩岸岸坡基巖面上標(biāo)寫高程及樁號(hào)。

自卸汽車卸料時(shí)，采用 “進(jìn)占法”或 “后退法”，堆料高度不大于1.5 m，砂礫石料中不允許夾雜粘土、草、木等有害物質(zhì)，在裝卸時(shí)特別注意避免分離，不允許從高坡向下卸料。

砂礫石料碾壓質(zhì)量重在過(guò)程控制，重點(diǎn)監(jiān)控碾壓遍數(shù)、振幅、行駛速度、碾輪搭接寬度等。碾壓方向一般平行于壩軸線，岸坡一般沿坡腳碾壓。碾壓完成后，按布點(diǎn)測(cè)量其高程，以控制壓實(shí)厚度。碾壓后的表面平整度按0～±10 cm控制，若出現(xiàn)0～±30 cm的不平整現(xiàn)象，推平表面重新鋪壓。

填料的縱橫坡部位，優(yōu)先用臺(tái)階收坡法，碾壓搭接長(zhǎng)度不小于1.5 m，如無(wú)條件時(shí)，接縫坡度不陡于1∶3。岸坡處不允許有倒坡，防止大徑料集中，其2 m范圍內(nèi)，用較細(xì)砂礫石料 （d＜200 mm）填筑，而且先于壩體填筑料填筑，此處施工按小面積施工法鋪筑壓實(shí)，嚴(yán)防出現(xiàn)架空現(xiàn)象。

砂礫石料壓實(shí)后，按規(guī)范要求由工地試驗(yàn)室取樣，取樣數(shù)量不小于5000～10000 m3一個(gè)，根據(jù)土工試驗(yàn)要求，試坑按直徑 D≥（3～5）dmax和D≥100 cm控制，壓實(shí)度試驗(yàn)采用灌水法。試坑測(cè)試項(xiàng)目主要為濕密度、含水量、含泥量、顆粒級(jí)配 （包括粗料d＞5 mm顆粒含量），最終求出干密度和相對(duì)密度。碾壓后取樣結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，否則再次進(jìn)行鋪壓，直至滿足質(zhì)量控制指標(biāo)要求為止，且每層必須檢查邊坡結(jié)合部，檢查合格后，發(fā)碾壓合格證，并組織三檢，合格后方可進(jìn)行下道工序。壩基砂礫石料永久坡位置，每填筑3 m厚進(jìn)行測(cè)量放線，對(duì)壩坡進(jìn)行修整，以保證邊坡符合要求。

3.3 過(guò)渡料填筑

瀝青混凝土心墻兩側(cè)過(guò)渡料與心墻施工同時(shí)進(jìn)行，上下游分區(qū)寬度均為3.0 m。過(guò)渡料由自卸汽車?yán)\(yùn)至壩面，后退法卸料，其中1.5 m由瀝青混凝土攤鋪機(jī)自行攤鋪、整平，剩余部分由1.6 m3反鏟挖掘機(jī)配合修整，其攤鋪厚度為25 cm，并由2.7 t自行式振動(dòng)碾碾壓。對(duì)振動(dòng)碾無(wú)法到達(dá)的邊角部位，由人工配合小型振動(dòng)夯壓實(shí)。

對(duì)過(guò)渡料與壩殼料搭接處，總體遵循平起施工原則，即三層過(guò)渡料 （層厚25 cm）與一層壩殼料（層厚75 cm）平起施工，并在最后一層填平后進(jìn)行騎縫碾壓。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理的安排施工，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，庫(kù)什塔依水電站瀝青心墻壩提前10天完成壩頂節(jié)點(diǎn)填筑工期。最大月填筑量達(dá)75萬(wàn)m3，共評(píng)定1137個(gè)填筑單元，全部合格，優(yōu)良率到達(dá)95.3%。

［1］DL/T 5129—2001 碾壓式土石壩施工規(guī)范［S］.

［2］SL 237—1999 土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］DL/T 5388—2007 水電水利工程天然建筑材料勘察規(guī)程［S］.