桑河二級水電站土壩施工質(zhì)量控制重難點分析與對策

摘 要：桑河二級水電站工程具有左右岸土壩壩軸線長，施工作業(yè)人員普遍技能水平較低，土壩填筑碾壓過程施工強(qiáng)度高、難度大等特點，施工質(zhì)量難以保證。本文從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等因素分析，找出了土壩填筑質(zhì)量控制的重點與難點，在施工過程中采取了行之有效的應(yīng)對措施，較好地實現(xiàn)了工程質(zhì)量控制目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：土壩填筑；含水率；雨季施工；質(zhì)量控制

1 概況

桑河二級水電站位于柬埔寨王國上丁?。⊿tung Treng）西山區(qū)境內(nèi)的桑河（Se San）干流上，水庫正常蓄水位75.00m，相應(yīng)庫容為17.925億m3，是一等大（1）型水電工程。工程開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，電站裝機(jī)容量400MW，為柬埔寨王國目前在建最大水電站。電站樞紐主要由左右岸土壩、河床擋水重力壩、溢流壩、河床式發(fā)電廠房和混凝土側(cè)墻等建筑物組成，其中兩岸土壩總長6036m，最大壩高35m，整體填筑方量約460萬m3，左右岸土壩為均質(zhì)土壩，采用當(dāng)?shù)夭牧线M(jìn)行填筑。

2 施工質(zhì)量控制重難點分析

2.1 壩軸線長、施工作業(yè)面分散

桑河二級水電站土壩工程由左岸土壩、導(dǎo)流明渠段土壩、右岸主壩及右岸副壩組成，其中左岸土壩壩頂總長3375m，導(dǎo)流明渠段土壩長386m，右岸主壩主壩長1467.0m、副壩長9900m。加上混凝土壩段，整個桑河二級水電站壩軸線總長約為6800m，為亞洲目前在建水電站工程“第一長壩”。同時根據(jù)施工組織設(shè)計，土壩填筑按5個施工分區(qū)同時進(jìn)行填筑。整個土壩工程施工存在施工戰(zhàn)線長、作業(yè)面分散的特點，對現(xiàn)場施工質(zhì)量管控帶來較大的難度。

2.2 料源分布廣、土料均勻性差

左岸壩體填筑的均質(zhì)土料料源除少部分來自于導(dǎo)流明渠開挖土料，主要來自壩前300米以外的靠江側(cè)條帶區(qū)域坡積土開采料，全強(qiáng)風(fēng)化填筑料源選擇左岸土料場開采有用料。右岸壩體填筑的全風(fēng)化料料源選擇壩前300米以外的靠江側(cè)條帶區(qū)域坡積土開采料，及右岸棄渣場下游開采有用料。導(dǎo)流明渠段土料場所需用料開采自大壩0+800～1+500上游300m外EL58.5m高程以上部位。所有料源開采面積總計在200萬m2左右，分散在電站左右岸岸坡及大壩上游側(cè)部位，料源分布范圍廣，且土料的天然含水率、干密度等存在較大的差異性。

2.3 作業(yè)人員勞動技能普遍偏低

因工程所在地處于柬埔寨欠發(fā)達(dá)的西北部內(nèi)陸地區(qū)，從事土料開采、運輸、碾壓等土壩填筑各個環(huán)節(jié)的作業(yè)人員均來自當(dāng)?shù)兀毡榇嬖趧趧蛹寄芩讲桓?、質(zhì)量安全意識薄弱等問題。作業(yè)人員勞動技能普遍偏低，給土壩施工質(zhì)量保證帶來了一定的難度。

2.4 軟硬壩結(jié)合

電站樞紐主要由左右岸土壩、河床擋水重力壩、溢流壩、河床式發(fā)電廠房和混凝土側(cè)墻等建筑物組成，均質(zhì)土壩與混凝土建筑物結(jié)合部位均為最大壩高位置，工作水頭相對較高，該部位的土壩填筑質(zhì)量是整個大壩工程施工質(zhì)量控制的重點。

2.5 雨季持續(xù)時間長，旱季蒸發(fā)量大

桑河二級水電站項目所在地為典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，一年分為明顯的干濕兩季。通常5到10月為雨季，降雨強(qiáng)度大、持續(xù)時間長；11月到次年4月為旱季，高溫少雨、蒸發(fā)量大。針對當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c、如何科學(xué)合理安排施工計劃、采取有效措施來減少各種天氣情況下對料場開采、填筑碾壓作業(yè)、土料含水率波動等各方面的負(fù)面影響，是土壩施工質(zhì)量控制的重點與難點。

3 主要對策

3.1 科學(xué)制定碾壓工藝方案

土壩填筑施工啟動前，根據(jù)各分區(qū)填筑壓實指標(biāo)及料源種類、碾壓設(shè)備型號參數(shù)等不同，制定了較為嚴(yán)謹(jǐn)碾壓試驗大綱，左右岸土壩工程施工啟動前共計完成碾壓工藝試驗35場，覆蓋了全部的施工分區(qū)及料源類型，以及常用的施工參數(shù)，最終根據(jù)施工質(zhì)量保證及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，確定用于各部位各分區(qū)的填筑碾壓工藝參數(shù)。

3.2 嚴(yán)格料源質(zhì)量把關(guān)

鑒于本工程料場分布范圍較廣，土料存在一定的不均勻性，需重點加強(qiáng)料源質(zhì)量的把關(guān)。

（1）實行料場驗收制度。在料場覆蓋層大規(guī)模剝離前，按照一定的比率在料場各個部位選取探坑進(jìn)行土料取樣，對土的顆粒級配、天然含水率、最優(yōu)含水率、最大干密度等指標(biāo)進(jìn)行檢測，各主要指標(biāo)滿足設(shè)計要求后料場方可進(jìn)行開采。

（2）加強(qiáng)上壩土料檢測。填筑料必須經(jīng)檢驗合格并由監(jiān)理工程師確認(rèn)后才能裝運，挖裝時實行分選挖裝，不合格的料不準(zhǔn)上壩。現(xiàn)場滲透試驗如發(fā)現(xiàn)滲透系數(shù)大于設(shè)計要求值時，對該部位進(jìn)行補(bǔ)碾處理或挖除不合格料源。土料施工填筑含水率按最優(yōu)含水率偏干2%～最優(yōu)含水率偏濕3%標(biāo)準(zhǔn)控制。

3.3 加強(qiáng)松鋪層厚控制

作為碾壓施工中的一個重要參數(shù)，松鋪厚度對碾壓壓實效果有著直接的影響。為減少施工中的人為因素，確保按照既定的厚度進(jìn)行土料的攤鋪，施工過程中主要采取了增加厚度標(biāo)尺、測量驗收等措施。鋪料過程中利用填筑區(qū)兩側(cè)厚度標(biāo)桿（間距10m）控制層厚，發(fā)現(xiàn)超厚時，立即指揮推土機(jī)輔以人工減薄超厚部位。在每倉土料鋪筑前，測量人員在該倉位采用10m×10m網(wǎng)格控制進(jìn)行放樣，松鋪完成后，再次測量松鋪高程，層厚偏差按-5～0cm控制，不得超厚。對超出松鋪高程部位采用推土機(jī)推平，待測量結(jié)果合格后方可進(jìn)行碾壓施工。

3.4 含水率控制

（1）旱季土料含水量偏低時，可在料場采用溝畦蓄水的方式補(bǔ)水。當(dāng)風(fēng)力或日照較強(qiáng)時，在填筑工作面采用灑水車進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)水。

（2）在旱季進(jìn)行大規(guī)模填筑作業(yè)時，為減少倉面土料松鋪后的水分蒸發(fā)，本工程對倉面面積進(jìn)行了嚴(yán)格控制，按照單倉面積不大于2000m2進(jìn)行倉面規(guī)劃，倉面土料可在3小時之內(nèi)完成攤鋪，隨后立即進(jìn)行碾壓作業(yè)，減少了受風(fēng)力和日曬等造成的含水量損失。

（3）雨晴后，及時清除填筑面上積水。壩料含水量較高時，進(jìn)行晾曬降低含水量。局部浸泡軟化嚴(yán)重的土料應(yīng)挖除。當(dāng)填筑面的壩料含水率滿足要求后，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后方可恢復(fù)施工。

3.5 雨季施工措施

（1）土料填筑雨天應(yīng)停止施工。降雨時及雨后，已碾壓面上禁止車輛通行。

（2）在壩體填筑作業(yè)面上，降雨前，采用光面振動碾碾壓2遍使土料填筑層表面封閉，以利于自然排水。雨停后填筑前，先晾曬或去掉表層土，待含水率達(dá)到要求后，鋪設(shè)新土。

（3）在多雨季節(jié)停工填筑時，采用光面振動碾及時壓實作業(yè)面表層的松土，將填筑面形成頃向上游的坡面，坡度為2%～3%，以利排泄雨水。旱季恢復(fù)施工時，采用推土機(jī)清除表面受沖刷影響的土料，進(jìn)行壓實度、滲透系數(shù)的復(fù)檢，不合格土料清除完全后方可繼續(xù)進(jìn)行鋪料填筑。

3.6 接頭部位施工質(zhì)量控制

導(dǎo)流明渠段土壩、右岸土壩與混凝土側(cè)墻之間的接觸部位承載水頭高、是整個擋水建筑物的薄弱部位，為防止水庫蓄水后形成滲透通道、造成滲透破壞，需高度重視土壩與混凝土交接部位施工質(zhì)量控制。本工程主要采取了以下措施：

（1）壩體與混凝土結(jié)合部位處理嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行施工，先對混凝土表面進(jìn)行深鑿毛，以形成凹凸不平的粗糙結(jié)合面，然后接觸部位涂刷濃泥漿，再進(jìn)行填筑碾壓。

（2）嚴(yán)格控制接觸粘土質(zhì)量，挑選高塑性粘土進(jìn)行該部位的填筑，并對與混凝土交界面土料中土團(tuán)清除，避免集中造成碾壓不密實。

（3）在振動碾無法碾壓部位采用蛙夯機(jī)進(jìn)行碾壓。每倉填筑、碾壓安排專職人員進(jìn)行旁站監(jiān)控，碾壓合格后可進(jìn)行后續(xù)施工。

3.7 碾壓過程實施監(jiān)控系統(tǒng)

為對大壩填筑碾壓施工環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)控，減少人為因素影響，本工程引入了大壩填筑碾壓過程實時監(jiān)控系統(tǒng)。從大壩填筑碾壓過程實時監(jiān)控系統(tǒng)在桑河二級水電站工程的運行情況來看，該系統(tǒng)在碾壓機(jī)運行速度、激振力及碾壓遍數(shù)達(dá)標(biāo)率等施工質(zhì)量控制方面起到了較好的監(jiān)控作用，大大提高了質(zhì)量驗收的一次通過率，減少了因質(zhì)量不合格而返工的現(xiàn)象，克服了施工戰(zhàn)線長、柬埔寨籍勞工作業(yè)技能水平低、施工條件差等不利因素的影響，達(dá)到了輔助控制土壩填筑施工質(zhì)量的目標(biāo)。

3.8 作業(yè)人員教育與培訓(xùn)

作為工程實施環(huán)節(jié)的主體，現(xiàn)場作業(yè)人員的技能水平及質(zhì)量意識是影響土壩填筑質(zhì)量的關(guān)鍵。針對目前現(xiàn)場作業(yè)人員多為柬籍勞務(wù)、技能水平及質(zhì)量意識較差的實際情況，本工程主要采取了以下措施：

（1）編制柬文作業(yè)指導(dǎo)書，通過圖文結(jié)合的資料結(jié)合現(xiàn)場指導(dǎo)，不斷加強(qiáng)工人的技能水平。

（2）每個班組配置一定數(shù)量的中國籍熟練工人，通過現(xiàn)場傳幫帶，促進(jìn)柬籍工人技能水平的提升，同時對工序施工質(zhì)量把關(guān)。

（3）積極推行樣板單元創(chuàng)建和觀摩活動。在各個施工段內(nèi)，針對各典型施工工藝創(chuàng)建了一大批樣板施工單元，通過各作業(yè)班組、施工隊之間的互相觀摩和交流、促進(jìn)了現(xiàn)場作業(yè)人員操作技能水平及質(zhì)量意識的提高。

4 小結(jié)

柬埔寨桑河二級水電站作為中國企業(yè)在柬埔寨投資建設(shè)的最大水電站工程，在整個東南亞水電站建設(shè)行業(yè)有著“窗口工程”的特殊意義，其工程質(zhì)量的重要性不言而喻。通過對土壩工程施工質(zhì)量的重難點分析，并采取了一系列行之有效的應(yīng)對措施，對保證土壩工程施工質(zhì)量起到重要作用。目前，桑河二級水電站已經(jīng)按計劃實現(xiàn)了下閘蓄水，從現(xiàn)場安全監(jiān)測及巡視檢查來看，目前各擋水建筑物穩(wěn)定，土壩穩(wěn)定、滲漏量滿足設(shè)計要求，未發(fā)生任何有害變形，土壩工程施工質(zhì)量可靠。

參考文獻(xiàn)：

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[2]賴歷青.小型水庫土壩施工中除險加固研究與探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2016，（03）：58-59.

作者簡介：

楊鑫（1985-），男，湖南長沙人，工程師，現(xiàn)從事建設(shè)工程監(jiān)理工作。