澤城西安水電站混凝土面板堆石壩填筑施工

劉建華

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 工程概況

山西省澤城西安水電站（二期）工程地處山西省左權(quán)縣境內(nèi)的清漳河干流上。大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂長(zhǎng)267m，上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1.4，下游壩坡布置"之"字型馬道，下游壩坡面采用干砌塊石護(hù)坡。壩體填筑包括上游粉細(xì)砂鋪蓋填筑、上游石渣蓋重填筑、墊層料填筑、特殊墊層料填筑、過(guò)渡料填筑、主堆石料填筑等。

2 料源及開(kāi)采規(guī)劃

2.1 料源

主堆石料料場(chǎng)布置在大壩右壩肩下游右岸，堆石開(kāi)采面三面臨空，地形條件較好。料場(chǎng)開(kāi)采高度為55m，修筑臨時(shí)運(yùn)料道路，交通便利。

過(guò)渡料料場(chǎng)布置在大壩左壩肩下游左岸，電站廠房左側(cè)，該料場(chǎng)地形為一小山包，爆破條件較好，開(kāi)采高度為37m，交通便利。

墊層料及特殊墊層料填筑量較小，從距大壩上游3.3km的河道內(nèi)自行開(kāi)采與加工。

2.2 料場(chǎng)開(kāi)采規(guī)劃

2.2.1 堆石料

開(kāi)挖采取自上而下、分層、分塊開(kāi)挖，根據(jù)料場(chǎng)地形條件，分為上下兩區(qū)進(jìn)行開(kāi)采，從上自下開(kāi)挖高度30m為I區(qū)，25m為Ⅱ區(qū)。

I區(qū)開(kāi)采前先進(jìn)行施工道路的修建，同時(shí)形成鉆孔平臺(tái)，當(dāng)施工道路修筑長(zhǎng)度達(dá)到80m左右時(shí)，沿平臺(tái)外邊采用液壓鉆機(jī)與潛孔鉆機(jī)鉆孔，鉆孔深度約15m，進(jìn)行石料開(kāi)采，同時(shí)形成施工道路及鉆孔平臺(tái)，沿平臺(tái)外邊采用液壓鉆機(jī)與潛孔鉆機(jī)鉆孔，鉆孔深度約15m，進(jìn)行石料開(kāi)采，同時(shí)形成出渣道路。三層道路完成后，由里向外分兩層三塊依次分段分序進(jìn)行開(kāi)采。

Ⅱ區(qū)面積較大，先將平臺(tái)外側(cè)部分進(jìn)行開(kāi)采，形成施工道路，然后由下游向上游分段分塊進(jìn)行開(kāi)采，直接取料運(yùn)至大壩。

2.2.2 過(guò)渡料

該料場(chǎng)場(chǎng)地為長(zhǎng)方形，頂部有一自然平臺(tái)，開(kāi)挖采取自上而下、分層、分塊開(kāi)挖，按10m一層進(jìn)行開(kāi)采，分四層進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采強(qiáng)度滿足上壩要求。

2.2.3 墊層料及特殊墊層料

墊層料及特殊墊層料分為水上開(kāi)采和水下開(kāi)采，自上而下分層開(kāi)采，每層開(kāi)采厚度為3～4m，開(kāi)采由下游向上游推進(jìn)。在正式開(kāi)采前，先采用TY220推土機(jī)和1.2m3反鏟挖機(jī)清除表層覆蓋層和無(wú)用層，清除料裝20t自卸汽車(chē)后棄至料場(chǎng)附近河道低凹處，并作平整處理。砂石料開(kāi)采后先運(yùn)至篩分加工系統(tǒng)，經(jīng)篩分和調(diào)配后再裝20t自卸汽車(chē)運(yùn)輸至填筑現(xiàn)場(chǎng)。

3 壩體填筑施工進(jìn)度計(jì)劃安排

3.1 壩體填筑進(jìn)度

根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)和合同文件對(duì)節(jié)點(diǎn)工期要求，壩體填筑分三個(gè)階段進(jìn)行填筑，各階段控制節(jié)點(diǎn)工期要求見(jiàn)表1。

表1 壩體填筑節(jié)點(diǎn)工期要求

3.2 壩體填筑強(qiáng)度分析

第一階段大壩右岸填筑達(dá)到渡汛要求，填筑強(qiáng)度為7703.6m3/d。施工工序復(fù)雜，填筑強(qiáng)度高。

第二階段大壩右岸填筑高度6m，填筑強(qiáng)度為2718.4m3/d。施工場(chǎng)地狹窄，填筑難度大，汛期時(shí)間長(zhǎng)。為此，第二階段降低填筑難度。

第三階段，在汛期過(guò)后，首先進(jìn)行泄洪槽填筑，然后大壩全斷面進(jìn)行填筑，12月底前大壩填筑至壩頂。泄洪槽填筑量為106 534.26m3，填筑強(qiáng)度為3804.8m3/d。大壩全斷面填筑至壩頂，填筑強(qiáng)度為3847.4m3/d。本階段共需完成石方填筑375849.1m3，是整個(gè)壩體填筑量的32%，隨著壩體高度的上升，作業(yè)面越來(lái)越小，給壩體填筑帶來(lái)很大難度。

4 壩體填筑施工順序和原則

4.1 各區(qū)填筑順序

根據(jù)本工程的特點(diǎn)及要求，采用“先細(xì)后粗”法施工，填筑順序?yàn)樘厥鈮|層→墊層→過(guò)渡層→堆石區(qū)。

在填筑過(guò)程中，遵循粗料不占細(xì)料的原則，即堆石料不占過(guò)渡料、過(guò)渡料不占?jí)|層料的原則進(jìn)行。

4.2 填筑原則

（1）壩體填筑前，首先對(duì)基礎(chǔ)面進(jìn)行清理驗(yàn)收。清理驗(yàn)收工作包括：基礎(chǔ)面地質(zhì)編錄，地質(zhì)勘探所留坑、槽、孔、洞的處理，基礎(chǔ)面內(nèi)積水排除等工作。

（2）同一填筑層，其填筑順序?yàn)椋合忍钜粚訅|層料、過(guò)渡料并碾壓，后填一層主堆石料；再填一層過(guò)渡料、墊層料，經(jīng)平整后，與主堆石料騎縫碾壓?？傊?，即為一層主堆石料，二層過(guò)渡料及墊層料平起的方法進(jìn)行碾壓。

（3）同一填筑層，較粗一級(jí)填筑料不得侵占相鄰較細(xì)一級(jí)填筑料斷面。

（4）墊層料及過(guò)渡料在裝料、運(yùn)輸、卸料及攤鋪過(guò)程中，盡可能避免粒徑分離，造成局部級(jí)配不良（超出其包絡(luò)曲線范圍）。在與岸坡接觸部位的壩料，盡可能選用相應(yīng)較細(xì)壩料，避免較大塊石集中。

（5）墊層料、過(guò)渡料和一定寬度的主堆石料的填筑應(yīng)平起施工，均勻上升。壩體堆石區(qū)縱橫向接坡采用臺(tái)階收坡法施工，臺(tái)階寬度不小于1m。

（6）應(yīng)經(jīng)常檢查振動(dòng)碾的工作參數(shù)，保持其正常工作狀態(tài)。碾壓應(yīng)按壩料分區(qū)、分段進(jìn)行，各碾壓段之間的搭接寬度不應(yīng)小于1m。

（7）進(jìn)入壩體填筑區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸?shù)缆罚涞缆仿坊鶋簩?shí)指標(biāo)同相應(yīng)壩區(qū)填筑干密度。堆石區(qū)內(nèi)的臨時(shí)道路，應(yīng)設(shè)于填筑碾壓合格的壩段，路基應(yīng)予以相應(yīng)的壓實(shí)。如系未壓實(shí)的道路，在繼續(xù)填筑前必須清除。

（8）每鋪一層壩料，由人工配合反鏟挖掘機(jī)將大于規(guī)定粒徑的塊石清理至下游區(qū)，以備下游護(hù)坡用料。下游護(hù)坡宜與壩體填筑平起施工，護(hù)坡塊石宜選用大塊石，采用機(jī)械整坡、堆碼或人工干砌，塊石間應(yīng)嵌合牢固。

（9）對(duì)壩體坡面因沖蝕、塌滑形成局部范圍需二次回填補(bǔ)齊區(qū)域，應(yīng)用比原相應(yīng)壩料略細(xì)，采用薄層輕碾或人工夯實(shí)，且回填區(qū)坡面應(yīng)超填20～30cm，以備削坡。

（10）所有利用振動(dòng)碾碾壓壩料，原則均采用順壩軸線方向進(jìn)退錯(cuò)距法施工（錯(cuò)距寬度不小于20cm），其振動(dòng)碾行走速度控制在2km/h以內(nèi)，且在相鄰分段處搭接碾壓（騎縫）長(zhǎng)度不小于2.0m；對(duì)回填區(qū)至岸坡、角落附近處，因振動(dòng)碾無(wú)法施工，可采用薄層、細(xì)料人工配合機(jī)械攤鋪，振動(dòng)夯板或自行式壓路機(jī)碾壓密實(shí)。

（11）壩體碾壓后密度檢查，采用以碾壓試驗(yàn)參數(shù)控制，試驗(yàn)坑內(nèi)用灌水法檢測(cè)。

（12）對(duì)壩內(nèi)埋設(shè)觀測(cè)儀器區(qū)，以不影響損壞儀器設(shè)備及附屬設(shè)施為原則，采用薄層、靜壓的方式進(jìn)行填筑，施工中應(yīng)保證壩體填筑與儀器埋設(shè)工作同步進(jìn)行。

（13）負(fù)溫下施工時(shí)，各種壩料內(nèi)不得有冰塊存在。經(jīng)試驗(yàn)需要加水碾壓的壩料，在負(fù)溫填筑不能加水時(shí)，應(yīng)減小鋪料厚度，增加碾壓遍數(shù)，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

（14）壩料填筑、墊層料護(hù)坡及混凝土面板施工時(shí)，嚴(yán)禁損傷已安裝好的止水及其防護(hù)裝置。

5 壩體填筑施工方法

壩體填筑工程，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范要求，在壩基開(kāi)挖到設(shè)計(jì)基礎(chǔ)面并按要求完成壩基基礎(chǔ)處理后，經(jīng)監(jiān)理人驗(yàn)收合格，開(kāi)始?jí)误w填筑。

5.1 墊層料、過(guò)渡料填筑

壩體開(kāi)始填筑時(shí)，先填筑河床段趾板下游側(cè)的特殊墊層料、墊層料、過(guò)渡料。

此段的填筑順序?yàn)椋禾厥鈮|層料→墊層料→過(guò)渡料。

5.1.1 特殊墊層料填筑

特殊墊層料是趾板與面板連接的重要部位，其最大料徑為30mm。特殊墊層料由砂石料場(chǎng)采用20t自卸汽車(chē)運(yùn)到特殊墊層料區(qū)卸料，按測(cè)量放線標(biāo)志范圍用推土機(jī)鋪料，每層松鋪厚度28cm，鋪平后按碾壓試驗(yàn)參數(shù)適量加水，用振動(dòng)碾碾壓8遍，逐層鋪料、加水、碾壓，嚴(yán)格按監(jiān)理批準(zhǔn)的碾壓試驗(yàn)成果進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)取樣作干密度、孔隙率及滲透試驗(yàn)，以檢驗(yàn)施工質(zhì)量。

5.1.2 擠壓式混凝土邊墻施工

（1）擠壓式混凝土邊墻工序流程：基礎(chǔ)測(cè)量→墊層料填筑→墊層料人工平整±1.5cm→灑水碾壓→補(bǔ)料補(bǔ)壓→測(cè)量放線→擠壓機(jī)就位→擠壓墻混凝土施工→兩端與趾板接口處理→缺陷處理（錯(cuò)臺(tái)、起包、平整度、坡比、倒塌等現(xiàn)象）。

（2）混凝土拌制由附近的混凝土拌和站提供，混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸?，F(xiàn)場(chǎng)采用混凝土邊墻擠壓機(jī)擠壓成型。

（3）擠壓墻施工前，墊層料的碾壓檢測(cè)必須合格，而且靠近壩面90cm內(nèi)必須精心整平，不平整度距設(shè)計(jì)高程在±3cm以內(nèi)。人工整平后，再用振動(dòng)碾壓實(shí)1～2遍，滿足擠壓機(jī)的行走要求，從而保證成型擠壓墻外坡面達(dá)到距設(shè)計(jì)線位置±3cm的技術(shù)要求。

（4）混凝土攪拌車(chē)直接卸料入擠壓機(jī)進(jìn)料倉(cāng)，卸料速度應(yīng)均勻連續(xù)，以保證擠壓機(jī)行走速度控制在40～80m/h。在卸料的同時(shí)按一定的比例摻加高效速凝劑，使擠壓墻混凝土強(qiáng)度能在2h內(nèi)滿足墊層料的填筑碾壓要求。

（5）每層混凝土擠壓墻必須進(jìn)行精確放樣，標(biāo)出擠壓墻施工控制線，確保成型坡面滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（6）對(duì)于各層擠壓墻混凝土之間的錯(cuò)臺(tái)，若大于2cm，采用M7.5砂漿進(jìn)行找平勾縫，以減小對(duì)面板混凝土的約束力。

（7）為確保墊層料全線的填筑壓實(shí)質(zhì)量，擠壓擋墻施工澆筑宜緊靠左、右兩岸趾板部位，對(duì)于擠壓機(jī)無(wú)法澆筑到的部位，及時(shí)采用人工鋼模澆筑成型。

5.2 過(guò)渡區(qū)料填筑

填筑時(shí)20t自卸汽車(chē)直接卸料在工作面，卸料方法與墊層料相同，用推土機(jī)推平，再輔以人工整平，厚度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。將接縫處超徑塊石清除至下游主堆石區(qū)或集中后適時(shí)解小，且保證主堆石區(qū)料不占過(guò)渡區(qū)料的位置，過(guò)渡區(qū)料不占?jí)|層區(qū)料的位置。鋪筑方法基本同墊層區(qū)料，并與墊層區(qū)一并碾壓，振動(dòng)碾順壩軸線方向行駛，按規(guī)定的灑水量、遍數(shù)、振幅、頻率、厚度及行走速度進(jìn)行。

5.3 主堆石料填筑

主堆石區(qū)的填筑采用進(jìn)占法施工，以使粗徑石料處于中下層，以利于平整和碾壓。卸料時(shí)根據(jù)運(yùn)輸車(chē)輛規(guī)格在車(chē)與車(chē)之間留適當(dāng)?shù)拈g隙。碾壓采用25t振動(dòng)平碾，振動(dòng)碾碾壓時(shí)采用整輪錯(cuò)距法順壩軸線方向進(jìn)行，中低速行駛V=2.0～3km/h。鋪筑碾壓要層次分明，基本平起平升，以防漏壓欠壓。

主堆石采用挖掘機(jī)和裝載機(jī)裝20t自卸汽車(chē)運(yùn)輸上壩，采用TY320推土機(jī)平料，平料時(shí)，在工作面兩側(cè)及前進(jìn)方向，每20m放置由鋼筋焊接三腳架高80cm標(biāo)志桿，以嚴(yán)格控制鋪料厚度。當(dāng)滿鋪且平整后，即用高壓噴射槍噴水或?yàn)⑺?chē)灑水，噴水量視碾壓成果而確定，用水表控制加水量，標(biāo)志桿要有專人負(fù)責(zé)挪動(dòng)，當(dāng)推土機(jī)平料前進(jìn)時(shí)，要及時(shí)向前挪動(dòng)，并負(fù)責(zé)指揮推土機(jī)平料。

在上游部位與過(guò)渡區(qū)接縫處，要與過(guò)渡區(qū)及墊層區(qū)同步進(jìn)行，即每填一層主堆石，同時(shí)填筑兩層墊層料和過(guò)渡料，并做好各接縫處的界面清理工作。

在岸坡邊緣靠山坡處，大塊石易集中，故岸坡周邊應(yīng)選用石料粒徑較小、級(jí)配良好的石料鋪筑。碾壓時(shí)滾輪盡量靠近岸坡，仍碾壓不到之處用液壓夯板加強(qiáng)振壓。灑水在碾壓前進(jìn)行，專人負(fù)責(zé)，適量即可。嚴(yán)禁不合格的石料上壩，對(duì)爆破料中的超徑塊石除可用于下游護(hù)坡砌石外，其余可用液壓錘在料場(chǎng)或壩面解小。

5.4 壩料填筑的接縫處理

壩料碾壓按壩料分區(qū)、分段進(jìn)行，各碾壓段之間的搭接不小于1.0m。壩面分塊填筑時(shí)堆石區(qū)縱橫向接坡一般采用臺(tái)接收坡法施工，臺(tái)階寬度不小于1.0m。在臨時(shí)斷面時(shí)，下游坡面因場(chǎng)地空間限制按穩(wěn)定邊坡收坡，坡比為1:2，在回填接坡時(shí)，采用反鏟或推土機(jī)削坡至合格面后方可鋪料，并使振動(dòng)碾緊貼接坡面碾壓。

壩體下游坡面設(shè)計(jì)為大塊石護(hù)坡，塊石的最大尺寸不宜小于800mm。坡面應(yīng)有均勻的顏色和外觀。

5.5 干砌石護(hù)坡

在砌筑護(hù)坡前，采用反鏟對(duì)砌筑壩坡面進(jìn)行修整，使之滿足要求。上下游壩坡塊石護(hù)坡層隨著壩體上升逐層砌筑。將經(jīng)挑選合格的塊石運(yùn)至每一填筑層上，沿著靠近壩坡邊緣堆成條帶狀，用推土機(jī)將其推至壩坡邊緣，由測(cè)量配合定位。要求塊石大面朝外，其外緣與設(shè)計(jì)壩坡線誤差不超過(guò)10cm。各層的護(hù)坡塊石與同層的堆石料采用交替鋪筑的方法進(jìn)行。

塊石護(hù)坡的施工，要求塊石大面朝外，表面砌縫的寬度不應(yīng)大于25mm，砌石邊緣應(yīng)整齊牢固。砌體外露面的坡頂和側(cè)邊，用較整齊的石塊砌筑平整。

5.6 特殊天氣條件下上壩料填筑施工

特殊情況施工是指冬、雨季施工。堆石壩填筑受氣候影響較小，冬、雨季一般都可照常施工。只有當(dāng)降大雨影響機(jī)械操作時(shí)或壩面積雪厚度超過(guò)10cm才停工。負(fù)溫下時(shí)，鋪筑厚度減半，碾壓遍數(shù)增加一半，不加水的方法進(jìn)行施工。

5.6.1 雨季施工

本工程大壩為面板堆石壩，僅壩前面板有少量黏土填筑，壩體填筑受降雨和氣溫等氣象條件影響較小。

避免出現(xiàn)雨季施工的一個(gè)重要措施就是在生產(chǎn)進(jìn)度上合理安排，即調(diào)整土料的填筑時(shí)間，將黏土料的填筑安排在干季進(jìn)行施工。

黏土料填筑時(shí)控制壩面應(yīng)略向上游傾斜，以利排除積水；填筑作業(yè)面在下雨時(shí)應(yīng)采取覆蓋防雨彩條布等措施，防止雨水下滲，雨后應(yīng)將填筑面堆料攤平晾曬，使含水量調(diào)整至合格范圍，待監(jiān)理驗(yàn)收認(rèn)為合格后才能復(fù)工。

5.6.2 干季壩體填筑施工

干季天氣對(duì)壩體填筑的直接影響就是壩料含水率損失較快、土料干松難以壓實(shí)。因此為了滿足壩料的壓實(shí)干密度和最優(yōu)含水率要求，需采取措施改變上壩料含水量，采取壩面固定2臺(tái)8 t灑水車(chē)進(jìn)行灑水，以調(diào)整壩料含水率。

5.7 施工排水

大壩壩體填筑中，特別是在雨季施工時(shí)，應(yīng)做好壩面及兩岸的排水工作。

（1）在壩體填筑過(guò)程中，盡可能保持上游壩面高于下游壩面，盡量避免集中水流流向墊層。

（2）在兩壩頭岸坡上，需挖排水溝，將岸坡上下游的水流導(dǎo)向壩區(qū)以外，防止集中水流泄到填筑壩面。

6 壩體填筑施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全施工的保證措施

6.1 施工進(jìn)度保證措施

（1）組織骨干力量成立工程項(xiàng)目部，全面負(fù)責(zé)工程的施工管理，為工程按施工進(jìn)度計(jì)劃如期、保質(zhì)保量完成提供組織保障。

（2）從施工工藝、施工工序、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量安全等方面進(jìn)行合理優(yōu)化安排，協(xié)調(diào)控制，在保證施工安全的前提下，確保目標(biāo)工期順利實(shí)現(xiàn)。

（3）施工中廣泛開(kāi)展技術(shù)革新活動(dòng)，積極推廣高科技應(yīng)用，盡可能采用各種施工新技術(shù)、新工藝、新方法，不斷提高施工技術(shù)水平和管理水平，優(yōu)質(zhì)高效地完成工程施工任務(wù)。

6.2 施工質(zhì)量保證措施

（1）建立以項(xiàng)目經(jīng)理為領(lǐng)導(dǎo)，總工程師為負(fù)責(zé)人的項(xiàng)目質(zhì)量管理體系，編制本項(xiàng)目的質(zhì)量計(jì)劃，作業(yè)指導(dǎo)書(shū)等文件，做到體系完善。

（2）嚴(yán)格控制上壩料，使壩料符合設(shè)計(jì)要求，不合格料決不上壩。

（3）壩體每填筑一層，檢查驗(yàn)收一層，下層達(dá)不到要求，決不進(jìn)行上層填筑。

（4）鋪筑前對(duì)分區(qū)界線進(jìn)行測(cè)量放線，采用白灰線標(biāo)識(shí)，兩岸坡上用紅油漆進(jìn)行高程標(biāo)記，中部設(shè)置高程標(biāo)志桿，使各區(qū)鋪料邊界一目了然，鋪層厚度得到控制。

6.3 施工安全保證措施

（1）建立完善的安全管理體系，由項(xiàng)目經(jīng)理直接領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)、認(rèn)真貫徹執(zhí)行“安全第一、預(yù)防為主”的方針，對(duì)本工程項(xiàng)目范圍內(nèi)生產(chǎn)活動(dòng)全過(guò)程的施工安全、交通安全、防火、防盜等工作進(jìn)行全方位的控制。

（2）定期進(jìn)行安全生產(chǎn)大檢查，對(duì)事故苗頭，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，不留隱患。

（3）加強(qiáng)壩前墊層料區(qū)填筑的安全管理，現(xiàn)場(chǎng)由專人負(fù)責(zé)指揮，確保人員和機(jī)械設(shè)備的安全。

（4）壩體填筑前對(duì)兩岸岸坡進(jìn)行徹底的安全處理，清除邊坡浮石和松散體并及時(shí)支護(hù)，兩岸岸坡坡頂搭設(shè)安全攔渣網(wǎng)，以保證壩體和岸坡相交部位人員和機(jī)械設(shè)備的安全。

7 結(jié)束語(yǔ)

澤城西安水電站面板堆石壩是山西省第一座面板堆石壩，建設(shè)單位組織監(jiān)理單位、施工單位到省外觀摩學(xué)習(xí)并結(jié)合本工程實(shí)際情況，總結(jié)出了一套成功的面板堆石壩填筑施工經(jīng)驗(yàn)。澤城西安水電站大壩填筑從2010年4月開(kāi)始，到2010年10月結(jié)束，歷時(shí)7個(gè)月。在施工過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)組織和管理，每道工序嚴(yán)格把關(guān)，合理安排，科學(xué)調(diào)度，比計(jì)劃工期提前兩個(gè)月完工。