淺談瀑布溝大壩現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的一些體會(huì)

孟 慶 珠

(中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072)

1 工程建設(shè)概況

瀑布溝水電站是大渡河梯級(jí)規(guī)劃中的第17個(gè)梯級(jí)，也是大渡河中游的控制性水庫(kù)工程。瀑布溝大壩為礫石土直心墻堆石壩，壩軸線走向?yàn)镹29°E，壩底高程670.00m，壩頂高程856.00m，最大壩高186m，壩頂長(zhǎng)540.5m，壩頂寬度14m，壩底寬約780m。壩體斷面主要分為四個(gè)區(qū)，即：礫石土心墻、反濾層、過渡層和堆石區(qū)；上下游圍堰均與壩體堆石部分結(jié)合。填筑總量約2 250萬(wàn)m3。大壩抗震設(shè)防烈度為8度。

壩基覆蓋層防滲采用兩道各厚1.2m的混凝土防滲墻，墻中心間距14m，主防滲墻位于壩軸線剖面，防滲墻頂與廊道連接，廊道置于心墻底670.00m高程，副墻位于主墻上游側(cè)，墻頂插入心墻內(nèi)部10m。

大壩工程于2004年初開工，2005年11月下旬河床截流后開始進(jìn)行壩基開挖，于2006年4月15日大壩開始先期填筑，在陸續(xù)完成大壩心墻區(qū)覆蓋層固結(jié)灌漿，基礎(chǔ)防滲墻、壩基廊道和副墻上部刺墻混凝土澆筑等多項(xiàng)施工后，2007年4月開始大壩全斷面填筑。截止2009年9月20日完成全部壩體填筑施工。

電站于2009年11月1日2號(hào)導(dǎo)流洞下閘開始水庫(kù)蓄水，一期蓄水至790m 具備發(fā)電條件。2009年實(shí)現(xiàn)年底6號(hào)、5號(hào)機(jī)組雙投。2010年5月8日開始二期蓄水。10月13日水庫(kù)蓄水位達(dá)到正常水位850m 高程。2010年實(shí)現(xiàn) 6臺(tái)機(jī)年底全投。

蓄水至今從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，大壩及兩岸壩肩、防滲墻等建筑物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。目前壩體處于正常工作狀態(tài)。

2 各分區(qū)填筑料主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

2.1 礫石土心墻料填筑設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，并結(jié)合黑馬料場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)論證和多次國(guó)內(nèi)著名專家咨詢，最終確定礫石土心墻料主要設(shè)計(jì)參數(shù)，黑馬料場(chǎng)礫石土料經(jīng)篩分系統(tǒng)調(diào)整后，級(jí)配及設(shè)計(jì)填筑參數(shù)應(yīng)滿足：

(1)小于5mm的顆粒含量宜大于50%，最低不能低于45%；

(2)小于0.075mm的顆粒含量不小于15%；

(3)小于0.005mm的粘粒含量宜大于8%，控制5%，最低不小于3%；

(4)上壩碾壓后其滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10-5cm/s；

(5)全料壓實(shí)度≥98%(修正普氏標(biāo)準(zhǔn))，細(xì)料(<5mm)壓實(shí)度≥100%(標(biāo)準(zhǔn)普氏標(biāo)準(zhǔn))，其壓實(shí)度合格率大于96%，不合格點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)壓后壓實(shí)度不小于設(shè)計(jì)要求的98%；

(6)超徑石含量不大于2%；

(7)小于5mm細(xì)料含水率宜控制在普氏最優(yōu)含水率的-1%～+1.5%范圍內(nèi)。

2.2 其余壩料填筑設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

高塑性粘土料、反濾料、過渡料及堆石料筑料主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)見表1。

3 施工過程質(zhì)量控制

對(duì)心墻土石壩而言，防滲土料的最佳含水率控制和調(diào)整是大壩填筑質(zhì)量控制永恒的課題。

各壩料在施工過程中應(yīng)對(duì)料源進(jìn)行嚴(yán)格控制，主要控制項(xiàng)目有含泥量、最大粒徑和級(jí)配。在壩體填筑施工過程中控制重點(diǎn)為填料質(zhì)量、施工碾壓參數(shù)和施工工藝，同時(shí)對(duì)不同填料分區(qū)接合部位、填筑與岸坡接合部位等容易出現(xiàn)塊石集中架空、接合不良和漏壓欠壓的地方現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加強(qiáng)監(jiān)控，對(duì)碾壓遍數(shù)不足，行走速度過快等現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行糾正，嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行施工。對(duì)于上壩料采取現(xiàn)場(chǎng)巡視目測(cè)結(jié)合取樣檢測(cè)，對(duì)不符合要求的要挖除以保證質(zhì)量。

3.1 防滲土料的開采及堆存的控制

表1 高塑性粘土料、反濾料、過渡料及堆石料主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)匯總

(1)鑒于黑馬料場(chǎng)形成時(shí)互層嚴(yán)重、料源均勻性較差，造成合格參數(shù)的離散性大，均一性差的情況，因此，要求在開采時(shí)嚴(yán)格采用立采互拌的方法。

(2)土料場(chǎng)的堆存方案及降、排水方案。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，為滿足大壩攔洪度汛快速填筑的需要和減少雨季對(duì)防滲土料合格含水率的影響，都要在壩體附近儲(chǔ)備一定數(shù)量(15%)的防滲體土料。是否堆存取決于料場(chǎng)采挖、運(yùn)輸、上壩的實(shí)際強(qiáng)度能否滿足施工進(jìn)度及能否滿足填筑時(shí)的合格含水率和保證填筑料的均勻性。如果不能滿足以上要求，則應(yīng)考慮堆存措施。

對(duì)堆存料最好使用大土牛堆存的方案，同時(shí)應(yīng)做好土料保水防雨措施，以防雨水沖刷帶走細(xì)料及大量失水影響合格料源的質(zhì)量。

對(duì)高塑性粘土堆存時(shí)，要求控制含水量大于最佳含水量2%～3%。

3.2 大壩基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)處理

(1)根據(jù)(SL274-2001)之7.14的規(guī)定：“與土質(zhì)防滲體連接的岸坡應(yīng)大致平順，不應(yīng)形成臺(tái)階狀、反坡或突然邊坡，岸坡上緩下陡時(shí)，變坡應(yīng)不小于20°；巖石岸坡不宜陡于1∶0.5，陡于此坡度時(shí)應(yīng)有專門論證并采取相應(yīng)工程措施?！?/p>

受地形與總體布置的影響，瀑布溝心墻上游部位左岸坡開挖后局部突變超過規(guī)范允許的20°,且亦超過規(guī)范要求岸坡最陡處不得超過1∶0.5的規(guī)定。這種地形先天不足的現(xiàn)象極有可能在心墻左岸產(chǎn)生壩體橫向開裂。采取加厚高塑性粘土的工程措施。按2%估計(jì)壩體沉降量在岸坡突變處一定高程范圍內(nèi)將混凝土蓋板貼坡高塑性粘土加厚，以適應(yīng)壩體沉降變形和防止開裂。

(2)在遇到有斷層通過或有小地質(zhì)構(gòu)造帶需要相應(yīng)處理，一般要刻槽至較好巖石，小地質(zhì)構(gòu)造帶刻槽深大于20cm，斷層帶深大于50cm。

為確保鋪蓋式固結(jié)灌漿的施工質(zhì)量，心墻范圍內(nèi)的地基，要求預(yù)留厚度不小于3m，待相應(yīng)部位固結(jié)灌漿施工完畢后，再開挖至設(shè)計(jì)開挖高程。對(duì)壩基在填筑前應(yīng)注意排水問題，對(duì)無(wú)法排干的要作排水盲溝。由于瀑布溝水電站上、下游圍堰均為懸掛式防滲墻，加上兩岸邊坡滲水，上、下游分設(shè)了集水井。

(4)河床心墻以外的堆石體地基河床部位的開挖，需清除表部松散層。如河床覆蓋層結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度高、級(jí)配良好，則清除顆粒大于1.5m的大漂石、孤石，并對(duì)地基進(jìn)行振動(dòng)平碾壓實(shí)4～6遍。堆石范圍內(nèi)岸坡必須清除岸坡上的草皮、樹根、含有植物的表土、蠻石、垃圾及其他廢料。開挖后的岸坡，只要不是倒懸體，可以不必過多爆除?？蓪⒍咽瘏^(qū)范圍的邊坡需爆除的巖體放在壩體填筑接近時(shí)再實(shí)施。這樣有利于大壩的搶填和安全。也可根據(jù)地形采取漿砌石或混凝土補(bǔ)坡處理。

(5)心墻兩岸坡混凝土蓋板施工縫及結(jié)構(gòu)縫，在水平向不能形成通縫，水平向縫止水上層必須采用SR填料進(jìn)行封閉，防止形成上下游連通的滲水通道。

3.3 大壩填筑

3.3.1 心墻分區(qū)與大壩各分區(qū)間的高差

為加快大壩填筑速率，便于各分區(qū)料施工中的縱向合理搭接，其碾壓前的攤鋪厚度一般互為倍數(shù)關(guān)系，如堆石料與過渡料等厚或?yàn)?.5倍；過渡料與反濾料等厚或1.5倍；反濾料與礫石土等厚或2倍關(guān)系。要求合理安排施工進(jìn)度，確保大壩填筑均衡上升。各層厚度嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行鋪料。

若由于施工需要進(jìn)行分區(qū)填筑時(shí)，其橫向接縫坡度不得陡于1∶3。在接合的坡面上，應(yīng)配合填筑的上升速度，將表面松土鏟除至已壓實(shí)合格的土層為止。坡面須經(jīng)刨毛處理，并使含水率控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，然后才能繼續(xù)鋪填新土進(jìn)行壓實(shí)。

3.3.2 壩料的填筑順序

正確的填筑順序是：在同一高程，礫石土料應(yīng)先攤鋪上下游第一層反濾B3料，再上下游第二層反濾B4料，再過渡料和堆石料。每攤鋪一層前應(yīng)測(cè)量畫線,確定攤鋪寬度和準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)位置。當(dāng)一層4種料整個(gè)攤鋪好后再統(tǒng)一騎縫碾壓，輪番進(jìn)行下一層攤鋪。強(qiáng)調(diào)無(wú)特殊情況時(shí)防滲體礫石土料的攤鋪應(yīng)堅(jiān)持先填筑上下游B3反濾料，在其夾持下后攤鋪礫石土料的施工順序。心墻從第二層填土開始，與兩岸接觸的高塑性粘土接觸帶應(yīng)先于同層土料進(jìn)行鋪筑。礫石土心墻鋪料時(shí)，應(yīng)避免產(chǎn)生礫石集中而形成土體架空的現(xiàn)象。

堆石體兩壩肩的填筑順序應(yīng)該是在每一層填筑前應(yīng)先沿坡角填筑一層級(jí)配連續(xù)的小料進(jìn)行仰斜式碾壓，以保證壩肩接觸帶的填筑質(zhì)量。

3.3.3 上下游反濾層填筑質(zhì)量控制

上下游反濾層是保壩的生命線，為防止繞壩滲流及岸坡接觸沖刷引起的滲流破壞，應(yīng)特別關(guān)注兩壩肩的反濾料的填筑。填料應(yīng)嵌入岸坡混凝土面板外側(cè)底部，并考慮適當(dāng)加寬延長(zhǎng)，以防止壩肩接觸沖刷造成的破壞，確保聯(lián)合抗?jié)B比降。

與基礎(chǔ)和岸邊的接觸處填料時(shí)，不允許因顆粒分離而造成粗料集中和架空現(xiàn)象，與相鄰層次之間的材料界線應(yīng)分明。分段鋪筑時(shí)，必須做好接縫處各層之間的連接，防止產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)或折斷現(xiàn)象。在斜面上的橫向接縫應(yīng)收成緩于1∶2的斜坡。

反濾層與心墻連接時(shí)，可采用鋸齒狀填筑，并先鋪筑反濾料后鋪筑心墻，必須保證心墻的設(shè)計(jì)厚度不受侵占。反濾層與過渡料連接時(shí)，亦可采用鋸齒狀填筑，但必須保證反濾層的設(shè)計(jì)厚度不受侵占。

3.3.4 壩料的碾壓

在碾壓過程中必須嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)的參數(shù)執(zhí)行。對(duì)壩面施工人員和監(jiān)理人員要進(jìn)行崗前培訓(xùn)和技術(shù)交底。心墻碾壓機(jī)具的行使方向以及鋪料方向應(yīng)平行壩軸線，而靠?jī)砂兜慕佑|帶粘土則應(yīng)用小型機(jī)具、或滿載的運(yùn)料汽車或裝載機(jī)輪胎順岸邊進(jìn)行壓實(shí)。

心墻的每一填土層按規(guī)定參數(shù)施工完畢，并經(jīng)監(jiān)理檢查合格后才能繼續(xù)鋪筑上一層。在繼續(xù)鋪筑上層新土之前，應(yīng)對(duì)壓實(shí)層表面殘留的、被碾子凸塊翻松的半壓實(shí)土層進(jìn)行處理，撿出超徑礫石，對(duì)結(jié)合面的板結(jié)部分進(jìn)行刨毛處理，并及時(shí)壓實(shí)土體不得出現(xiàn)漏壓虛土層、干松土、彈簧土、剪力破壞和光面等不良現(xiàn)象。監(jiān)理工程師檢查認(rèn)為不合格時(shí)，必須返工至監(jiān)理工程師認(rèn)可為止。

對(duì)礫石土區(qū)邊界區(qū)域碾壓，特別是與高塑性粘土區(qū)域結(jié)合帶，應(yīng)要求礫石土碾壓過線至粘土區(qū)以提高結(jié)合帶抗?jié)B性，避免接觸滲漏。兩岸貼坡混凝土板接觸的表面鋪筑水平3m寬的高塑性粘土，距蓋板1m寬范圍內(nèi)采用輕型碾壓機(jī)具碾壓，其它2m寬可采用凸塊碾靜碾。岸坡邊角應(yīng)采用電動(dòng)夯板等小型機(jī)具碾壓。

防滲墻兩側(cè)的填土應(yīng)平衡上升，兩側(cè)鋪土高程差應(yīng)小于60cm。心墻碾壓機(jī)具的行駛方向以及鋪料方向應(yīng)平行壩軸線?？繅ι淼奶钔良翱?jī)砂兜慕佑|帶粘土則應(yīng)用小(輕)型機(jī)具順壩軸線方向(順岸邊)進(jìn)行壓實(shí)，并應(yīng)嚴(yán)格防止重型機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中碰撞損壞混凝土廊道和墻體。

過渡料區(qū)與反濾料B4區(qū)接觸帶應(yīng)注意勿使過渡料大料集中，以免當(dāng)大壩蓄水后產(chǎn)生B4料的流失，造成反濾料脫空，在每層過渡料攤鋪后對(duì)≥300mm的超徑料棄至堆石填筑區(qū)，以確保接觸帶的均勻過渡。大壩堆石區(qū)及過渡料區(qū)與岸坡接觸帶同樣要注意大料集中問題，最好沿岸坡接觸帶攤鋪1～2m寬的細(xì)料過渡，并使其向岸坡上仰以便碾壓密實(shí)。

壓實(shí)堆石料的振動(dòng)碾行使方向應(yīng)平行于壩軸線，為保證堆石與岸邊基礎(chǔ)處壩料碾壓密實(shí)，可在岸坡部位超填形成緩坡，用振動(dòng)平碾進(jìn)行壓實(shí)。振動(dòng)碾難于碾及的地方，應(yīng)用小型振動(dòng)碾或其它機(jī)具進(jìn)行壓實(shí)。

岸邊地形突變及坡度過陡而振動(dòng)碾碾壓不到的部位，應(yīng)適當(dāng)修整地形使振動(dòng)碾到位，局部可應(yīng)用振動(dòng)板或振動(dòng)夯壓。

壩體填筑石料應(yīng)采取大面積鋪筑，以減少接縫。當(dāng)分塊填筑時(shí)，應(yīng)對(duì)塊間接坡處的虛坡帶采取專門的處理措施，如采取臺(tái)階式的接坡方式，或采取將接坡處未壓實(shí)的虛坡石料挖除的措施。堆石先填筑區(qū)壩體坡度不得陡于1∶1.5。

3.3.5 重車過心墻防護(hù)措施

過心墻的道路應(yīng)高于填筑面1～2m，并注意每層道路變換位置的間距應(yīng)大于兩倍的路寬，且相鄰三層間不要重復(fù)設(shè)置。道路上鋪鋼板以免陷車。同時(shí)應(yīng)做到每層道路更換清除時(shí)，要清除剪切破壞層，并按1∶3的橫坡進(jìn)行重新搭接回填，以確保換填質(zhì)量。

3.3.6 高塑性粘土、礫石土料、反濾料的含水率控制

高塑性粘土若施工時(shí)嚴(yán)重干裂，塑性指標(biāo)喪失殆盡，極不利于施工期及完工初期的壩體變形，會(huì)加大大壩防滲體變形時(shí)的拱效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在壩肩連接區(qū)產(chǎn)生橫向裂縫。填筑前高塑性粘土含水量須調(diào)整至較最佳含水量高2%～3%，用平碾靜壓至設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度(壓實(shí)度不大于96%即可)，表面灑水，用帆布覆蓋保濕，當(dāng)與下一層填筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，要灑水防裂。

心墻兩岸坡混凝土面板的接觸面上填高塑性粘土?xí)r，應(yīng)灑水濕潤(rùn)，并涂刷濃粘土漿，邊鋪土邊夯實(shí)，粘土漿涂刷高度與鋪土厚度應(yīng)保持一致并與下部涂層銜接，嚴(yán)禁粘土漿干涸后再鋪土和壓實(shí)。粘土與水質(zhì)量比宜為1∶2.5～1∶3.0，粘稠度以掛壁為準(zhǔn)，涂層厚度3～5mm。在廊道、防滲墻等混凝土接觸帶也按該方法處理。

為保持土料正常的填筑含水率，當(dāng)日降雨量大于5mm時(shí)，對(duì)于心墻礫石土料和高塑性粘土料，應(yīng)立即停止填筑，并采取措施保護(hù)。當(dāng)風(fēng)力或日照較強(qiáng)時(shí)，施工單位應(yīng)按監(jiān)理工程師的指示，在壩面上進(jìn)行灑水潤(rùn)濕，以保持合適的含水率。

心墻填筑面應(yīng)略向下游傾斜，以利排除積水。降雨來(lái)臨之前，施工單位應(yīng)將已平整尚未碾壓的松土，用振動(dòng)平碾快速碾壓形成光面，防止雨水下滲，雨后應(yīng)將填筑面含水率調(diào)整至合格范圍，才能復(fù)工。心墻表面鋪設(shè)的保護(hù)層，復(fù)工前予以清除。

反濾料B3、B4含水量不足，應(yīng)在制備場(chǎng)適當(dāng)噴淋加水，將含水量宜控制在4%～5%左右，過低其碾壓后的相對(duì)密度難以達(dá)到，過高則做滲透系數(shù)檢測(cè)時(shí)不易保證。這樣既便于反濾料能迅速碾壓至相對(duì)密度≥0.8的設(shè)計(jì)要求，又減少了二次破碎后≤0.075mm含量的增加，更有利于B3料與礫石土料騎縫碾壓后的壓實(shí)度。

3.3.7 護(hù)坡塊石填筑

用于護(hù)坡的石料，應(yīng)從石料場(chǎng)專門選取，要求塊石質(zhì)地堅(jiān)硬，平均塊徑應(yīng)符合施工圖紙規(guī)定。將經(jīng)挑選合格的塊石運(yùn)至每一填筑層上，隨著壩體上升逐層填筑。

大塊石護(hù)坡可采用機(jī)械施工，坡面應(yīng)拍打密實(shí)、平整。

干砌石護(hù)坡不得使用有尖角或薄邊的石料砌筑，石料最小邊尺寸不宜小于20cm，砌石應(yīng)墊穩(wěn)填實(shí)，與周邊砌石靠緊，嚴(yán)禁架空、通縫、疊砌和浮塞；不得在外露面用塊石砌筑，而中間以小石填心；不得在砌筑面以小塊石、片石找平。砌石坡面按設(shè)計(jì)邊坡砌筑。

3.3.8 設(shè)計(jì)院施工質(zhì)量抽檢

為了使設(shè)代對(duì)大壩施工質(zhì)量有更清楚的了解，掌握第一手資料，瀑布溝電站從2007年6月開始，大壩每上升10m或每月進(jìn)行一次大壩各填筑區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)抽檢試驗(yàn)工作，同時(shí)結(jié)合黑馬料場(chǎng)開采情況，不定期對(duì)開采面料源進(jìn)行一定的抽檢。內(nèi)容主要包括：過渡料、反濾料、礫石土、高塑性粘土各區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)密度、滲透、壓實(shí)度、孔隙率，和室內(nèi)物性、顆分級(jí)配等指標(biāo)。

截止到2008年12月底，現(xiàn)場(chǎng)抽檢試驗(yàn)工作完成16次，其成果反映了工程施工實(shí)際情況。

根據(jù)2008年的大壩蓄水前專家審核意見，由我院科研所完成了礫石土心墻區(qū)原狀樣室內(nèi)試驗(yàn)工作。主要包括原狀樣的室內(nèi)滲透變形(垂直、水平)、室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)及少量上壩礫石土料三軸和配套物性指標(biāo)試驗(yàn)。

以上抽檢對(duì)大壩填筑質(zhì)量的控制起到了很好的監(jiān)督作用。所完成的試驗(yàn)為大壩穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算提供了參數(shù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

大壩施工過程中，設(shè)代非常重視現(xiàn)場(chǎng)巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并出具文函，要求承包商對(duì)心墻料含水量、污染、鋪土厚度土料、超徑、汽車穿越心墻不規(guī)范、壩料填筑高差過大及橫向施工連接縫等問題進(jìn)行整改，使現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量得到了較好的控制。