長河壩水電站高土石壩心墻區(qū)分區(qū)流水施工技術(shù)

，

(1.四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 溫江，611130；2.四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，成都，610072)

1 工程概況

長河壩水電站攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高240.0m。大壩填筑工程量約為3400萬m3，礫石土心墻防滲料約428.3萬m3。心墻土料的最大填筑面積超過了2.2萬m2，參照其他類似工程的分區(qū)施工思路，投標文件中采用的施工設(shè)計為左、中、右三個分區(qū)，順水流方向進料，順壩軸線碾壓。實施過程中發(fā)現(xiàn)以下問題：

(1)會遇到碾壓或質(zhì)量檢驗中某一個流水作業(yè)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致心墻組織流水施工不順暢的情況。如質(zhì)量檢測區(qū)域出現(xiàn)檢測不合格時，需要對該區(qū)域進行復(fù)檢或再次碾壓。而流水施工中，在質(zhì)量檢測后需要馬上進行鋪料，上述質(zhì)量問題則會造成施工作業(yè)沒有鋪料區(qū)域，從而使得鋪料區(qū)域的運輸車輛、推土機、平地機等出現(xiàn)閑置；如果碾壓區(qū)域出現(xiàn)問題，不能提供碾壓后的工作面，就會造成質(zhì)量檢測人員出現(xiàn)窩工?；谏鲜銮闆r，現(xiàn)場需要一個備用區(qū)域進行調(diào)節(jié)，以避免人員窩工和設(shè)備閑置；

(2)在心墻上游側(cè)三個進料口位置附近未鋪筑鋼板的區(qū)域，已填筑完成并經(jīng)質(zhì)量檢測合格的土料在重車反復(fù)碾壓下，存在超碾和剪切破壞問題；

(3)上壩填筑運輸?shù)缆分挥幸粭l，車輛存在相互干擾，車速較慢，效率降低。

2 投標文件中的心墻作業(yè)分區(qū)方法

2.1 分區(qū)情況

心墻部位按順水流方向，分成左中右三個區(qū)，各個區(qū)獨立施工，區(qū)內(nèi)工序作業(yè)流程分為鋪料流水作業(yè)段(含卸料、鋪料、平料工序)、碾壓流水作業(yè)段、檢測驗收流水作業(yè)段(含現(xiàn)場取樣、質(zhì)量評定、質(zhì)量驗收工序)，3個流水作業(yè)段循環(huán)施工。碾壓作業(yè)按順壩軸線方向進行。為避免分區(qū)碾壓形成連續(xù)多次貫通上下游的搭接條帶，上下層分區(qū)需沿壩軸線錯開距離約0.1L(L為沿作業(yè)面壩軸線的鋪料總長度)。

心墻填筑在1537m高程達到最大填筑面積，其上下游寬度達到85.7m，左右岸鋪料總長度為258.55m(左右岸長度264.55m減去左右岸高塑性粘土鋪料寬度，每側(cè)為3m)，面積為22158m2，具體詳見表1。鋪料厚度為30cm，需要6647.4m3堆存方土料。松方/壓實方的換算系數(shù)為1.5647，則碾壓后的壓實方約為6647.4/1.5647=4248m3。

考慮上下層分區(qū)需錯開距離，每區(qū)填筑面積達到22158×(1±0.1)÷3m2，即為6647.4m2～8124.6m2，其鋪料厚度為30cm，需要1994.2m3～2437.4m3堆存方土料。

根據(jù)招標文件，業(yè)主提供上壩主要道路和大壩填筑范圍內(nèi)作為運輸?shù)缆返呐R時之字路。心墻土料從大壩上游側(cè)供料，同時，上游堆石料、過渡料也從上游側(cè)供料。為確保已填筑好的上游過渡料和心墻料在進料口位置處的下層料不被運輸心墻土料的車輛反復(fù)重車碾壓造成剪切破壞，需鋪筑2mm厚的鋼板保護。

2.2 投標文件中的質(zhì)量檢測時間

招標文件規(guī)劃心墻土料1585m高程以下采用湯壩土料場的料源，1585m高程以上采用新蓮?fù)亮蠄龅牧显?。由于料源固定，投標文件中完成質(zhì)量檢測的時間為9h。

2.3 計算的分區(qū)填筑完成時間

按最大填筑面積6647.4m2～8124.6m2計算，每個區(qū)鋪料循環(huán)工作時間約為4.5h，碾壓時間約為2.0h，質(zhì)量檢測時間約為9h，完成3個區(qū)(1層)時間約為15.5h，每天按16h工作時間計算，鋪料厚度為0.3m，碾壓后的層厚為0.27m，則每天上升0.27m×16h/15.5h=0.279m。

3 心墻分成4個區(qū)的條件

參見表1，在1499m高程處，心墻上下游寬度為101.2m，左右岸總長度為220.55m,左右岸高塑性粘土鋪料寬度每側(cè)均為3m，鋪料總長度為214.55m?？偺钪娣e為21712m2，平均分成4個區(qū)，每區(qū)的填筑面積為5428m2。

在1499m～1588m高程之間，心墻的填筑總面積大于2萬m2，最大填筑面積為22158m2。平均分成4個區(qū)，每個區(qū)的最大填筑面積為5540m2，并且均大于5000m2，具備增加布置碾壓設(shè)備的條件。經(jīng)參建各方討論，決定在1499m～1588m高程分成4個區(qū)進行流水施工。

表1心墻部位填筑總面積和分區(qū)面積情況

4 心墻分成4個區(qū)的施工方法

4.1 總體分區(qū)規(guī)劃原則

(1)按照便于鋪料、碾壓、檢測工序組織流水作業(yè)；

(2)避免形成上下游貫通的薄弱條帶；

(3)減少對土體的超壓剪切破壞；

(4)保持平起施工，盡量不在心墻區(qū)域形成橫縫，嚴禁形成縱縫。

4.2 分區(qū)措施

(1)以壩軸線方向為上下分界線，上游兩個區(qū)，下游兩個區(qū)。按鋪料、碾壓、檢測組織流水作業(yè)。為防止重車對心墻區(qū)域的進料口附近土料產(chǎn)生超壓破壞，要求上下游各設(shè)兩個路口，并分別從上下游方向進料，即上游兩個作業(yè)區(qū)從上游進料，下游兩個作業(yè)區(qū)從下游進料。另外，為防止沿左右岸分段碾壓形成貫通上下游的搭接條帶，上游兩區(qū)碾壓分界線與下游兩區(qū)碾壓分界線必須錯位，沿壩軸線錯開距離約0.2L(L為沿作業(yè)面壩軸線的鋪料總長度)。分區(qū)布置如下圖1。

圖1 4個區(qū)的上下游進料布置

(2)隨著壩面填筑上升，心墻填筑區(qū)沿壩軸線方向長度會逐漸變大，而垂直壩軸線方向距離逐漸變小，當壩面上升至1588m高程時，整個心墻區(qū)域?qū)挾葹?1.2m(詳見表1)。向上填筑的寬度逐步縮窄，如再按照上述分區(qū)作業(yè)，壩軸線上下游側(cè)各分區(qū)太窄，不利于組織機械配套施工。故此時不應(yīng)再依照壩軸線上下游側(cè)進行劃分，而改為僅沿壩軸線方向布置碾壓搭接縫。由于此時沿作業(yè)面壩軸線的鋪料總長度較大(336m以上)，故考慮按80m～120m分段布置，此時進料按從上游進料。

(3)4個區(qū)按鋪料、碾壓、檢測組織流水作業(yè)，現(xiàn)場實施效果如圖2。在圖2中，以壩軸線方向為上下分界線，上游兩個區(qū)(A區(qū)和B區(qū))，下游兩個區(qū)(C區(qū)和D區(qū))。上游兩區(qū)的碾壓分界線與下游兩區(qū)的碾壓分界進行了錯位。流水循環(huán)施工第1個工序的分區(qū)施工情況為：A區(qū)在鋪料，B區(qū)在質(zhì)量檢測，C區(qū)在碾壓，D區(qū)為備用區(qū)(工作狀態(tài)為待碾)；第2個工序的分區(qū)施工情況為：A區(qū)為備用區(qū)，鋪料完成后準備待碾，B區(qū)進行鋪料，C區(qū)進行質(zhì)量檢測，D區(qū)進行碾壓；第3個工序的分區(qū)施工情況為：A區(qū)進行碾壓，B區(qū)為備用區(qū)，鋪料完成后準備待碾，C區(qū)進行鋪料，D區(qū)進行質(zhì)量檢測；第4個工序的分區(qū)施工情況為：A區(qū)進行質(zhì)量檢測，B區(qū)進行碾壓，C區(qū)為備用區(qū)，鋪料完成后準備待碾，D區(qū)進行鋪料。如此循環(huán)，形成一個完整的流水作業(yè)過程。

圖2 4個區(qū)現(xiàn)場實施情況

4.3 計算的4分區(qū)填筑完成時間

考慮上下層分區(qū)需錯開距離，按最大填筑面積5540×(1±0.2)m2，即4432m2～6648m2計算，每個區(qū)鋪料循環(huán)工作時間約為3.3h，碾壓時間約為1.5h，質(zhì)量檢測時間約為9h(采用投標文件的檢測方法)，完成4個區(qū)(1層)時間約為13.8h，每天按16h工作時間計算，鋪料厚度為0.3m，碾壓后的層厚為0.27m計算，每天上升0.27m×16h/13.8h=0.325m。

5 結(jié)語

長河壩水電站1499m～1588m心墻填筑由3分區(qū)改為4分區(qū)施工，按相同鋪料填筑面積，計算的每天上升強度由0.279m提高到了0.325m，提高效率16.5%，可較快地推動工程進展；高程1588m至壩頂部分由于受到上下游心墻寬度影響，采用3分區(qū)進行施工。

分區(qū)填筑的作法，雖加快施工進度，但需增加現(xiàn)場人員和設(shè)備的投入，業(yè)主將增加工程投資。根據(jù)招投標、合同文件，大壩心墻土料全部從上游供料。從下游供料加權(quán)平均運輸距離增加4.1km，對應(yīng)工程量約為45.6萬m3壓實方，增加費用約為4.1km×1.32元/m3·km×45.6萬m3=246.79萬元。心墻區(qū)分區(qū)流水作業(yè)新增加購置2臺26t凸塊碾壓設(shè)備，購置費用約為95×2=190萬元，兩項合計后增加費用403.78萬元。

由于心墻是大壩防滲的主體和核心，處于大壩填筑關(guān)鍵線路上，其施工進度決定大壩的填筑完成時間。因此，雖然會增加工程成本，但加快心墻施工進度對大壩、整個工程進度以及提前發(fā)電具有重大意義。

心墻部位采用流水作業(yè)施工，不管是分成3區(qū)或4區(qū)，對于流水作業(yè)中鋪料工序搭接部位，需注意要超過分區(qū)的分界線1m～2m，以避免人為分界造成碾壓時漏碾或超碾，在現(xiàn)場質(zhì)量檢測中，需重點加強該處的檢查頻率。否則，一旦質(zhì)量出現(xiàn)缺陷，易在該局部區(qū)域形成順水流方向的滲漏通道，對大壩安全運行造成影響。

長河壩水電站大壩心墻區(qū)分區(qū)流水作業(yè)施工實踐，對正在建設(shè)的雙江口水電站、兩河口水電站等大型電站提供借鑒和參考，可根據(jù)心墻部位鋪料面積、設(shè)備規(guī)格型號、投入情況等進行相互匹配，形成滿足具體工程要求的分區(qū)流水施工技術(shù)。本工程心墻區(qū)的分區(qū)流水作業(yè)和施工技術(shù)，對于堆石料填筑面積大的堆石壩工程，亦可參考使用。