河口村水庫面板堆石壩壩體填筑質(zhì)量控制綜述

□建劍波 □盧金閣 □武鵬程（河南省河口村水庫工程建設(shè)管理局）□馬 敏（河南省水利科學研究院）

1 工程概況

河口村水庫壩型為混凝土面板堆石壩，大壩全長530m，壩頂寬9m，最大壩高122.50m，壩頂高程288.50m，防浪墻高1.20m，上下游壩坡均為1:1.50，壩后220m高程以下為堆渣平臺，堆渣邊坡1:2.50，堆渣平臺以下設(shè)“之”字形上壩路，壩下游為網(wǎng)格梁異性混凝土預(yù)制塊護坡。

壩體從上游至下游為：上游石渣壓蓋（粉煤灰、壤土鋪蓋和石碴蓋重）、混凝土面板、擠壓邊墻、墊層料（特殊墊層料）、過渡料、主堆石、次堆石（下游坡主堆石）、下游護坡及壩后石渣壓坡、基礎(chǔ)設(shè)有反濾料和過渡料，壩后基礎(chǔ)設(shè)有排水帶。壩體填筑總量約為540萬m3，壩基上下游面底寬約368m。主要壩料來源：上游壤土鋪蓋來源上游謝莊土區(qū)，粉煤灰來源沁北電廠，石碴蓋重來源開挖石碴備料，墊層料（特殊墊層料）、反濾料來源石料場人工加工，過渡料、主堆料、次堆料來源石料開采場。

2 工程施工特點

第一，大壩壩高122.50m，建在覆蓋層厚達42m的河床上，采用高壓旋噴樁基礎(chǔ)處理，在國內(nèi)同類高壩及深覆蓋層壩基處理尚屬首例。第二，壩體填筑量大、工期緊、技術(shù)要求高、質(zhì)量標準嚴。該工程大壩及上下游壓蓋填筑量約743.98萬m3，高峰時段平均強度29.16萬m3/月。施工過程中必須做到高標準、嚴要求、科學組織、精心施工，確保各期施工任務(wù)的完成。第三，工程地處“V”字型峽谷中，河床狹窄，兩岸高峻陡峭，局部地段幾乎直立，施工道路布置困難，確保運輸?shù)缆窌惩ㄊ潜ＷC填筑強度的關(guān)鍵問題。第四，采用大壩GPS碾壓施工質(zhì)量實時監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)（簡稱數(shù)字大壩），對保證大壩填筑質(zhì)量，起到了關(guān)鍵作用，在河南省類似工程建設(shè)中首次應(yīng)用。

3 壩體填筑質(zhì)量控制要點

大壩填筑質(zhì)量的好壞直接影響大壩建成后安全運行的關(guān)鍵和核心。因此，只有嚴控各個施工環(huán)節(jié)，才能確保填筑質(zhì)量達到設(shè)計要求和運行安全。

一是壩體填筑石料開采粒徑應(yīng)符合設(shè)計包絡(luò)線要求，級配良好，上壩料其他物理力學性質(zhì)也要符合設(shè)計要求，不合格料嚴禁上壩。二是超徑石應(yīng)在石料場解小處理，對個別已運至壩面的超徑石采用破碎錘現(xiàn)場及時分解處理或直接運至填筑面外。三是大壩填筑質(zhì)量GPS監(jiān)控倉面建倉，采用GPS衛(wèi)星測量配合全站儀測量定線，并用白灰線標示，并及時上報至GPS分控室建倉。四是鋪料采用“高程餅”法控制鋪料厚度，嚴禁大石集中或架空，保證碾壓質(zhì)量。五是振動碾的噸位、擊振力到達設(shè)計要求，行進速度控制在2～3 km/h，嚴禁超速行進，碾壓方向順壩軸線，碾壓遍數(shù)不少于碾壓試驗參數(shù)要求。六是各壩料分界處填筑，只允許細料侵占粗料，不允許粗料侵占細料。七是分區(qū)填筑時，壩體各區(qū)壩料應(yīng)基本平起填筑，避免出現(xiàn)不均勻沉降。八是周邊料和擠壓邊墻后墊層料的碾壓采用小型振動碾和液壓夯板配合壓實。九是嚴格壩料加水量控制，達到碾壓試驗含水率要求。

4 料源質(zhì)量控制

壩料質(zhì)量應(yīng)從源頭控制，滿足設(shè)計級配、巖性、含泥量及物理力學性質(zhì)的合格壩料。壩體填筑料設(shè)計主要技術(shù)指標見表1。

表1 壩體填筑料設(shè)計主要技術(shù)指標表

5 壩體填筑施工質(zhì)量控制

在施工過程中，有效地控制填筑密實度是保證大壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。為了保證壩體填筑施工質(zhì)量，建管局制定了《河口村水庫工程大壩填筑質(zhì)量管理辦法》，規(guī)范大壩填筑管理，保證填筑施工質(zhì)量。

5.1 各區(qū)料填筑和質(zhì)量控制

墊層料區(qū)的填筑:墊層料位于壩體最上游側(cè)，是面板的基礎(chǔ)。墊層料采用2m3挖掘機裝20 t自卸汽車運到工作面卸料，采用SD7推土機粗平、人工精平。在墊層料上游進行擠壓邊墻施工，再鋪墊層料。每層墊層料與過渡料同碾壓，碾壓后擠壓邊墻范圍內(nèi)拉線找平，機器定位便于施工。過渡料區(qū)的填筑:過渡料位于主堆石料與墊層料之間，對墊層料起反濾作用。過渡料填筑方法與墊層料施工基本相同。過渡料因塊徑較大，含水量少，碾壓前必須加水。鋪料層厚40 cm，采用26 t自行振動碾碾壓。主堆料區(qū)的填筑:主堆石料是大壩的主體，起著骨架作用。2m3挖掘機挖裝，20～25 t自卸汽車運到工作面，以進占鋪料為主、混合法鋪料為輔，采用SD7推土機進行平料，“高程餅”法控制填筑厚度。次堆料區(qū)的填筑:次堆石填筑區(qū)位于壩軸線以下的270m高程以下的部分壩體，施工方法與主堆石區(qū)基本相同。特殊墊層料（小區(qū)料）的填筑:小區(qū)料在趾板后緊靠趾板和面板，局部在河床趾板下面，底部坐落在墊層料上，兩側(cè)在岸坡防滲板表面上。

5.2 壩體各區(qū)及岸坡結(jié)合部的質(zhì)量控制

壩體填筑各分區(qū)及結(jié)合部是壩體填筑的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，以下部位填筑控制原則：第一，反坡處理。壩體左右岸坡度陡，高差大，巖溶發(fā)育，岸坡局部易出現(xiàn)反坡現(xiàn)象，先填混凝土或漿砌修復(fù)成順坡后，再進行壩料填筑。第二，堆石體與岸坡或混凝土建筑物接合部，填筑時易出現(xiàn)塊石集中現(xiàn)象，對壩體填筑質(zhì)量及趾板周邊縫變形有較大影響，對周邊碾壓不到地方采用液壓振動夯板夯實。第三，臺階結(jié)合部分質(zhì)量控制。由于施工分倉或分區(qū)填筑等因素，導(dǎo)致兩填筑區(qū)高差較大而形成梯田式的臺階問題，施工時預(yù)留≥3m寬的臺階。

5.3 壩體填筑料技術(shù)參數(shù)控制

壩體填筑主要控制鋪料厚度、灑水、碾壓遍數(shù)等，監(jiān)理單位采用GPS監(jiān)控和旁站監(jiān)理的控制方法，對壩體填筑進行全過程控制。

鋪料厚度：各區(qū)壩料鋪料厚度嚴格控制。采用GPS測量和“高程餅法”控制。碾壓遍數(shù)：除墊層料（小區(qū)料）邊角采用3tXS120A型振動碾和液壓振動夯板配合壓實外，其余均采用26 tBW225D和XS262重型振動碾進行碾壓，主堆料靜1高振7遍，次堆料高振8遍，過渡料靜1低振6遍，振動碾錯距20～30cm進行碾壓控制。同時采用GPS碾壓實時監(jiān)控系統(tǒng)對碾壓過程進行監(jiān)控。上壩料加水：上壩料采用壩外、壩內(nèi)綜合加水。壩外設(shè)加水站集中加水站，采用花管空中加水，專人控制，量化加水；壩內(nèi)采用移動皮膠軟管和20 t灑水車進行壩面補充灑水。大壩填筑GPS監(jiān)控質(zhì)量控制：面板堆石壩填筑施工質(zhì)量實時GPS監(jiān)控系統(tǒng)主要組成及總體構(gòu)成見圖1。

圖1 填筑碾壓質(zhì)量實時監(jiān)控系統(tǒng)的總體構(gòu)成圖

通過安裝在碾壓機械上的監(jiān)測終端，實時采集碾壓機械的動態(tài)坐標、激振力輸出狀態(tài)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實時發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；現(xiàn)場分控站和總控中心的監(jiān)控終端計算機通過有線網(wǎng)絡(luò)，讀取上述數(shù)據(jù)，進行碾壓車軌跡、碾壓遍數(shù)、壓實高程和壓實厚度等實時計算和分析的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的標準作比較，判斷碾壓參數(shù)是否符合要求；根據(jù)偏差，以指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場反饋與控制措施。

碾壓達到設(shè)計遍數(shù)后關(guān)倉，及時輸出碾壓軌跡圖、碾壓遍數(shù)圖、壓實厚度圖和倉面高程圖，把整個建設(shè)期所有施工倉面的碾壓質(zhì)量成果保存后臺網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，可隨時查詢，真正形成“數(shù)字大壩”。

6 質(zhì)量控制和檢測

壩體填筑質(zhì)量控制以碾壓遍數(shù)和試坑法檢測干密度（滲透系數(shù)）“雙控”。

主堆料、過渡料、墊層料的干密度、滲透系數(shù)、顆粒級配和彈性模量檢測結(jié)果均符合設(shè)計要求。大壩填筑碾壓質(zhì)量GPS監(jiān)控系統(tǒng)，實時全面監(jiān)控主堆料區(qū)158個倉面，過渡料區(qū)127個倉面,碾壓質(zhì)量均滿足設(shè)計要求。

7 結(jié)語

加強混凝土面板堆石壩料源頭控制和過程質(zhì)量指標控制，采用大壩填筑GPS監(jiān)控先進技術(shù)和擠壓邊墻施工工藝，減少人員投入，從GPS監(jiān)控數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果，保證填筑質(zhì)量，加快施工進度，為后期混凝土面板施工贏得寶貴時間。