塔貝拉水電站開(kāi)關(guān)站回填工程的施工控制

陳 聰，張 想 斌

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 國(guó)際工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方。此次擴(kuò)建工程是將現(xiàn)有的4號(hào)灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴(kuò)建3臺(tái)新發(fā)電機(jī)組的配套廠房與500 kV開(kāi)關(guān)站。新擴(kuò)建開(kāi)關(guān)站位于印度河左岸灘地上，由現(xiàn)有開(kāi)關(guān)站向下游側(cè)回填形成。回填區(qū)長(zhǎng)340 m，寬160 m，占地面積約54 400 m2，回填區(qū)上游側(cè)銜接現(xiàn)有開(kāi)關(guān)站，下游側(cè)臨水，采用拋石護(hù)坡?；靥畹钠鹗几叱碳s為338 m，頂部高程為348.08 m，主要由3種填筑料組成：最底部的任意料基層，中部的砂礫石料層，頂部的塑性土層。土石方填筑總量約為53萬(wàn)m3。

2 施工準(zhǔn)備

回填施工的準(zhǔn)備工作主要包括技術(shù)交底、現(xiàn)場(chǎng)施工供水、供電、施工道路的修建等工作。其中在開(kāi)關(guān)站上游側(cè)布置了一條施工道路與大壩下游側(cè)的主干道相連，可由此通往土石料場(chǎng)、拌和站等。施工設(shè)備主要包括推土機(jī)2臺(tái)、振動(dòng)碾2臺(tái)、1～1.3 m3斗容的反鏟2臺(tái)、自卸車2臺(tái)、灑水車2臺(tái)，每年6～9月為當(dāng)?shù)氐挠昙?，?huì)對(duì)填筑施工造成較大影響，需提前準(zhǔn)備好現(xiàn)場(chǎng)抽水用的水泵、水管等排水設(shè)備。

由于新擴(kuò)建的開(kāi)關(guān)站上游側(cè)需與現(xiàn)有開(kāi)關(guān)站銜接，因此，需首先對(duì)整個(gè)新舊開(kāi)關(guān)站的銜接區(qū)域進(jìn)行清理，清除現(xiàn)有開(kāi)關(guān)站下游側(cè)的護(hù)坡拋石、雜草、樹(shù)樁等。清理后從料場(chǎng)運(yùn)送任意料進(jìn)行回填、平整、碾壓，當(dāng)整個(gè)基礎(chǔ)表面達(dá)到339.85 m高程時(shí)，任意料基層回填完畢，可以開(kāi)始下一階段的砂礫石料層回填碾壓試驗(yàn)。

3 現(xiàn)場(chǎng)回填碾壓試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

回填碾壓試驗(yàn)的主要目的是在設(shè)備和材料已經(jīng)確定的情況下確定回填的最佳參數(shù)：最經(jīng)濟(jì)攤鋪厚度、最經(jīng)濟(jì)碾壓遍數(shù)、砂礫石料的最佳含水率和最大干密度。

3.2 試驗(yàn)內(nèi)容

(1)選擇3塊試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行不同填筑厚度及碾壓遍數(shù)的回填碾壓試驗(yàn)。填筑層設(shè)計(jì)厚度約為4 m，最終該試驗(yàn)場(chǎng)地亦將填筑至4 m高?？紤]到場(chǎng)地兩側(cè)需留出足夠的空間造出兩個(gè)緩坡以便壓路機(jī)進(jìn)入以及邊角處無(wú)法壓實(shí)，試驗(yàn)場(chǎng)地的實(shí)際可碾壓長(zhǎng)度及寬度將隨著填筑高程的升高而不斷縮減，因此，最終試驗(yàn)場(chǎng)地的長(zhǎng)度選擇為30 m，寬度選擇為15 m。填筑完成后，最終可以在場(chǎng)地中間形成一邊長(zhǎng)為10 m的區(qū)域。在現(xiàn)有任意料平面上選擇了3塊長(zhǎng)約30 m、寬約15 m的長(zhǎng)方形場(chǎng)地，把F2砂礫石料攤鋪到3塊場(chǎng)地中，攤鋪厚度為20 cm，平整后壓實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將該層作為碾壓試驗(yàn)基層。

(2)采用現(xiàn)場(chǎng)選定的施工機(jī)械，按進(jìn)占法在試驗(yàn)基層上鋪料，3塊場(chǎng)地鋪料厚度分別為35 cm、45 cm、55 cm。用進(jìn)退錯(cuò)距法依次碾壓，初次強(qiáng)振4遍后測(cè)量高程，此后每次增加兩遍強(qiáng)振后測(cè)量高程，直至強(qiáng)振遍數(shù)增加到10遍后取樣測(cè)定壓實(shí)度，停止攤鋪。在此過(guò)程中，一定要注意將每一層的邊角盡量壓住，這樣就可以在最高層上形成較大的試驗(yàn)面積用以試驗(yàn)取樣測(cè)定壓實(shí)度。同時(shí)，壓路機(jī)每次必須從同一側(cè)進(jìn)入場(chǎng)地進(jìn)行碾壓作業(yè)，嚴(yán)禁壓路機(jī)在試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎、掉頭等操作，以免對(duì)土層的均勻性造成破壞。

(3)根據(jù)3塊場(chǎng)地中最后一層所測(cè)定的土樣壓實(shí)度，我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)攤鋪厚度為35 cm、碾壓遍數(shù)為8遍時(shí)，施工速度最快且可達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的90%壓實(shí)度并且高程幾乎不再變化，因此選取該參數(shù)為砂礫石料回填施工的基本標(biāo)準(zhǔn)。

(4)對(duì)于塑性土層，亦采用該方法確定回填參數(shù)。

4 針對(duì)質(zhì)量控制采取的主要措施

4.1 驗(yàn)收試驗(yàn)方法的確定

驗(yàn)收試驗(yàn)是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)的方法判斷回填土方的壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)。檢測(cè)方法主要有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法和灌水法。不同的試驗(yàn)方法適用于不同的土質(zhì)特點(diǎn)及質(zhì)量要求，為了滿足設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)選，同時(shí)在施工過(guò)程中對(duì)試驗(yàn)方法不斷改進(jìn)，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況。經(jīng)與監(jiān)理工程師溝通，最終決定采用灌水法作為砂礫石料層驗(yàn)收試驗(yàn)的壓實(shí)度檢測(cè)方法。

4.2 回填區(qū)域的劃分

根據(jù)施工質(zhì)量與程序要求，每回填1 000 m3的土料就應(yīng)該取樣一次進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，只有驗(yàn)收試驗(yàn)合格后才可以開(kāi)始下一層的回填施工。新擴(kuò)建開(kāi)關(guān)站每一層回填量總共約16 320 m3，如果全部回填完畢使用灌水法進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，總共需取樣17次，檢測(cè)總時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2 d，將極大地影響施工進(jìn)度，造成施工資源的大量浪費(fèi)。因此，將整個(gè)開(kāi)關(guān)站分為4個(gè)區(qū)域、錯(cuò)開(kāi)每個(gè)區(qū)域的施工步驟，進(jìn)而對(duì)每個(gè)區(qū)域的施工步驟和質(zhì)量進(jìn)行較為精細(xì)的監(jiān)控管理，避免出現(xiàn)因施工面積過(guò)大而首尾不能兼顧的情況，導(dǎo)致質(zhì)量管理失控，同時(shí)可以保證施工機(jī)械的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，防止發(fā)生人員、設(shè)備閑置的情況。

4.3 施工排水規(guī)劃

每年的6～9月是巴基斯坦的雨季，其中以8月份雨水最為充足。為了保證雨季施工質(zhì)量，防止出現(xiàn)“彈簧土”等現(xiàn)象而造成現(xiàn)場(chǎng)窩工、出現(xiàn)質(zhì)量事故，需要構(gòu)筑一自然排水坡，以便于能將雨水及時(shí)排出場(chǎng)地外。因此，回填時(shí)每一層的表面必須帶有0.3%～0.4%的、面向下游側(cè)的坡度。實(shí)際施工時(shí)可以通過(guò)全站儀進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，控制不同區(qū)域的回填高程構(gòu)筑排水坡。對(duì)于局部區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)的積水情況，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)隊(duì)也要常備水泵、抽水管等排水設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)積水，要及時(shí)將其抽離至場(chǎng)外，以防積水對(duì)回填進(jìn)度和質(zhì)量造成影響。

5 回填施工的程序

5.1 攤鋪粗平

根據(jù)回填碾壓試驗(yàn)結(jié)果，砂礫石層每層的攤鋪厚度為30 cm,16 t振動(dòng)碾碾壓8遍，回填分2個(gè)流水作業(yè)條帶，最初從下游最低處開(kāi)始向上游和外側(cè)進(jìn)行，按后退法鋪料，即20 t自卸汽車從條帶的一端走向另一端，均勻卸料，推土機(jī)跟進(jìn)攤鋪粗平，在卸料與攤鋪過(guò)程中，工人要隨時(shí)觀察土料狀態(tài)，及時(shí)清理雜草、超徑石、建筑垃圾等雜質(zhì)。測(cè)量員與推土機(jī)保持安全距離跟隨，測(cè)量攤鋪粗平后的高程是否符合排水坡的誤差要求，若不符合，立即指導(dǎo)推土機(jī)司機(jī)進(jìn)行改正，直到誤差不超過(guò)3 cm。攤鋪厚度直接影響碾壓效果和最終質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，必須進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，保證厚度在30 cm左右。

5.2 精 平

推土機(jī)完成粗平后，使用平地機(jī)對(duì)所攤鋪的礫石料進(jìn)行精細(xì)平整。通過(guò)精細(xì)平整，最多可以將每一層的高程誤差控制在1 cm左右，從而保證排水坡的排水效果并防止出現(xiàn)局部區(qū)域土料過(guò)厚無(wú)法碾壓密實(shí)而導(dǎo)致驗(yàn)收試驗(yàn)不合格的情況。因此，回填土料的精細(xì)平整十分重要。平地機(jī)施工時(shí)，需要保證測(cè)量人員的全程值守，根據(jù)測(cè)量結(jié)果指導(dǎo)平地機(jī)作業(yè)，直到整個(gè)區(qū)域高程誤差不大于2 cm。精平過(guò)程的質(zhì)量控制重點(diǎn)在于測(cè)量人員要全程跟隨平地機(jī)、隨時(shí)測(cè)量地面高程并保證土層厚度和坡度符合要求。精平的控制好壞與否直接決定現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度和質(zhì)量，如果監(jiān)理工程師發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域高程明顯偏高，其有權(quán)直接拒絕驗(yàn)收并要求削減過(guò)高的土層，而土層高程過(guò)低則直接影響填筑效率。因此筆者在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)安排了2組測(cè)量隊(duì)同時(shí)進(jìn)行水平高程控制，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)初次精平完成后，2個(gè)測(cè)量組快速地以點(diǎn)陣的分布形式每隔5～10 m測(cè)一處高程，然后將高程偏差值用生石灰直接標(biāo)記于地上，以便于平地機(jī)和推土機(jī)駕駛員能實(shí)時(shí)了解場(chǎng)地各處高程偏差情況并迅速對(duì)高程不合格區(qū)域的土層進(jìn)行削減或加填。

5.3 碾 壓

由于日照強(qiáng)烈，土層表面水分蒸發(fā)迅速，實(shí)際含水率往往低于最優(yōu)含水率。因此，碾壓開(kāi)始前，先由灑水車對(duì)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行均勻?yàn)⑺?，待土層表面微干、確認(rèn)不粘碾輪后使用16 t振動(dòng)碾從區(qū)域的一側(cè)開(kāi)始碾壓。為了防止出現(xiàn)碾壓不均勻與局部產(chǎn)生剪切破壞的現(xiàn)象，采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，碾壓條帶之間的搭接寬度不小于30 cm，行進(jìn)速度不大于2 km/h。對(duì)于振動(dòng)碾無(wú)法進(jìn)入的邊角區(qū)域，使用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行碾壓。對(duì)于常見(jiàn)的彈簧土現(xiàn)象，前期由于土質(zhì)干濕情況難以辨別而導(dǎo)致該現(xiàn)象難以預(yù)防；而在碾壓過(guò)程中，由于壓路機(jī)質(zhì)量較大，在經(jīng)過(guò)彈簧土區(qū)域時(shí)可以明顯看到土體的伸縮變形，因此，碾壓作業(yè)時(shí)應(yīng)派專人跟隨振動(dòng)碾監(jiān)測(cè)其是否出現(xiàn)彈簧土現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)，需及時(shí)翻曬或換填。對(duì)于所劃分的不同區(qū)域，由于其面積基本固定，也可以通過(guò)觀測(cè)各個(gè)區(qū)域的碾壓作業(yè)時(shí)長(zhǎng)來(lái)區(qū)分壓路機(jī)是否嚴(yán)格按照要求進(jìn)行碾壓。

5.4 驗(yàn) 收

每一個(gè)區(qū)域碾壓完成后，可以使用灌水法進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。根據(jù)要求，每個(gè)區(qū)域至少需要選取四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，平均每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)耗時(shí)2～3 h；另外，土樣的水分測(cè)試也要花費(fèi)1 h，試驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)往往達(dá)到8～12 h左右。在此期間，振動(dòng)碾應(yīng)前往其他區(qū)域進(jìn)行碾壓作業(yè)。采用灌水法試驗(yàn)時(shí)，需要在地面上挖掘一直徑1 m左右、深度約30 cm的試洞，試驗(yàn)完成后，應(yīng)及時(shí)抽出試洞中灌入的水，將挖掘出的土樣填回、平整并再次碾壓密實(shí)，碾壓遍數(shù)不小于原先的標(biāo)準(zhǔn)遍數(shù)。由于施工現(xiàn)場(chǎng)日照強(qiáng)烈，為防止試驗(yàn)過(guò)程中試洞內(nèi)灌入的水蒸發(fā)過(guò)多而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，應(yīng)在試洞旁支一遮陽(yáng)傘防止陽(yáng)光直射水面。

6 結(jié) 語(yǔ)

巴基斯坦塔貝拉水電站500 kV開(kāi)關(guān)站擴(kuò)建工程施工回填量大、質(zhì)量要求嚴(yán)。項(xiàng)目部技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，通過(guò)回填碾壓試驗(yàn)確定了不同回填層的施工參數(shù)，同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量控制，所取得的經(jīng)驗(yàn)可為其他類似工程參考和借鑒。