水庫(kù)大壩土方開(kāi)挖及其填筑施工技術(shù)探析

1 張磊 2 黨玲煥

（1 中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2 河南省南陽(yáng)市城市規(guī)劃測(cè)繪院，河南 南陽(yáng) 473000）

一、工程概況

（一）主要施工項(xiàng)目

主要施工項(xiàng)目包括混凝土壩段（混凝土排漂壩段、混凝土表孔泄洪壩段、混凝土底孔泄洪壩段）、左右岸混凝土連接壩段、左右粘土心墻壩壩段等土石方明挖工程。

土石方明挖工作內(nèi)容包括：基坑的排水、腐殖土清理（覆蓋層的開(kāi)挖）、施工期排水、土方開(kāi)挖、石方開(kāi)挖，以及將開(kāi)挖可利用或廢棄的土方運(yùn)到指定的堆放區(qū)等工作。

（二）工程地質(zhì)條件

河流左岸坡坡度為6°～10°左右，右岸坡坡度為9°～27°左右，壩軸線河床寬度約94.0m，河床高程EL597 ～EL598m。壩址區(qū)兩岸植被覆蓋嚴(yán)重，在河床及右岸有基巖零星出露。壩址區(qū)基巖主要為前寒武紀(jì)花崗巖，根據(jù)勘探資料，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度較薄，一般0~1m，局部達(dá)2.5m，其下為弱風(fēng)化花崗巖。中等透水帶厚度較大，最大約80m，地下水位與河水位基本一致，隨河水位動(dòng)態(tài)變化。壩基下有F1斷層通過(guò)，F(xiàn)1斷層屬壓扭性斷層，斷層帶及影響帶物質(zhì)主要為斷層角礫夾斷層泥。

二、開(kāi)挖施工方法

（一）壩基土石方明挖工藝

壩基土石方開(kāi)挖工程主要包括上層土方剝離、一般石方開(kāi)挖、底板及兩側(cè)保護(hù)層開(kāi)挖等項(xiàng)目。根據(jù)不同壩段，土、石方的工程量分布特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)邊線的要求及施工條件不同，采取的開(kāi)挖方法也有區(qū)別。

（二）土方開(kāi)挖施工方法

1.場(chǎng)地清理。施工前由測(cè)量放出的設(shè)計(jì)邊線，對(duì)開(kāi)挖范圍內(nèi)的原始地形、地貌進(jìn)行復(fù)測(cè)，核實(shí)開(kāi)挖原始斷面，確定開(kāi)挖及清理范圍，人工配合液壓反鏟挖掘機(jī)清理開(kāi)挖區(qū)內(nèi)的植被、雜物，清理范圍延伸至開(kāi)挖線外側(cè)3m，并將開(kāi)挖區(qū)域上部孤石、險(xiǎn)石排除。并在開(kāi)挖邊線外按設(shè)計(jì)要求做好排水溝。

開(kāi)挖自上而下分層進(jìn)行，分層高度為3 ～5m。用1.6m3 反鏟直接開(kāi)挖、裝車(chē)（15t 自卸車(chē)），人工輔助開(kāi)挖和邊坡修整。大面積土方開(kāi)挖完成后，人工配合反鏟處理邊坡表面弱風(fēng)化層的松動(dòng)或破碎巖石，以確保邊坡穩(wěn)定和施工安全。

2.土方開(kāi)挖。覆蓋層開(kāi)挖采用反鏟削坡，人工配合修整邊坡。按照測(cè)量放樣開(kāi)口線沿馬道方向形成邊坡開(kāi)口，然后自上而下分層開(kāi)挖。同一層面開(kāi)挖施工，按照“先土方開(kāi)挖，后石方開(kāi)挖，在修整邊坡”的順序進(jìn)行，使開(kāi)挖面同步下降。開(kāi)挖土料翻落至下部集渣平臺(tái)或直接裝車(chē)。

土方邊坡開(kāi)挖接近設(shè)計(jì)坡面時(shí)，按設(shè)計(jì)邊坡預(yù)留20 ～30cm 厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修邊坡的控制方法為：制作一個(gè)與設(shè)計(jì)邊坡相同坡比的角尺，削坡時(shí)，用角尺檢查邊坡的超欠挖情況，邊檢查邊整修。在開(kāi)挖施工過(guò)程中，根據(jù)施工需要，經(jīng)常檢測(cè)邊坡變形情況，如出現(xiàn)異常，立即采取應(yīng)急處理措施。

（三）石方開(kāi)挖施工方法

石方開(kāi)挖分兩層進(jìn)行施工，局部巖石層分布較厚部位分三層，分層高度為7m，底部保護(hù)層2m 采用水平光面爆破，手風(fēng)鉆鉆孔。梯段爆破孔采用JK590 鉆孔，邊坡預(yù)裂爆破孔采用TQ100B 鉆孔，1.6m3 反鏟裝15t 自卸車(chē)出渣。對(duì)巖層較薄或機(jī)械難以到達(dá)部位，采用淺孔小梯段微差爆破采用YT-28 手風(fēng)鉆鉆孔。

壩基范圍內(nèi)的F1 斷層處理開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆鉆孔，兩側(cè)采用預(yù)裂爆破，中間梯段爆破孔底部填充黃土作為柔性墊。形成斜坡道至底部采用反鏟出渣，斜坡道拆除后底部開(kāi)挖石渣由人工配合反鏟清理出齒槽部位。

（四）棄渣場(chǎng)

壩基土方開(kāi)挖棄渣場(chǎng)為1#、2#渣場(chǎng)，石方開(kāi)挖棄渣場(chǎng)地主要為1#渣場(chǎng)，石渣運(yùn)輸途中不得隨意丟棄。

（五）基坑排水

1.基坑初期排水。在靠近上游圍堰部位的基坑內(nèi)布置4 臺(tái)排水量為100m3/h 的潛水泵，接4 寸鋼管經(jīng)上游圍堰將積水排入河道內(nèi)，管路經(jīng)圍堰部位深埋。

2.基坑經(jīng)常性排水。在靠近上游圍堰部位，樁號(hào)D 0+375，DU 0-90附近開(kāi)挖一水泵坑，收集基坑滲水。水泵坑頂部搭設(shè)簡(jiǎn)易平臺(tái)，外部采用鋼管、木板搭設(shè)防護(hù)棚，內(nèi)部布置HDV410/328KW 柴油發(fā)電機(jī)組，用以供應(yīng)水泵用電。水泵坑內(nèi)布置2 臺(tái)100m3/h 的潛水泵，接4 寸鋼管將積水抽排至上游圍堰上游側(cè)。

三、大壩填筑施工技術(shù)

（一）粘土心墻料的填筑

心墻同上下游反濾料及部分壩殼料平起填筑，跨縫碾壓，按“先砂后土”的順序鋪填各種壩料，見(jiàn)《“先砂后土”法填筑示意圖》。粘土心墻料位于壩體中心部位，底部是混凝土面板作為基礎(chǔ)。粘土心墻填筑面寬度，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的斷面進(jìn)行控制，鋪層厚度35cm 或50cm(右岸粘土料為35cm，風(fēng)化砂摻配料為50cm)。粘土料為右岸上游土料場(chǎng)翻曬合格料和副壩處風(fēng)化砂摻配料。在鋪料時(shí)，先沿已經(jīng)修好的壩體內(nèi)部臨時(shí)施工道路進(jìn)行鋪料。粘土料采用3m3 裝載機(jī)或PC400 反鏟裝20t 自卸車(chē)運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅嫘读?，采用D8R 或PD320Y 推土機(jī)平料，19t 凸塊碾進(jìn)行碾壓。

（二）防滲土料填筑

根據(jù)防滲料場(chǎng)實(shí)際情況，采用液壓挖掘機(jī)立面開(kāi)采，直接挖料裝車(chē)，有利于表層土料與深層土料均勻混合。若含水量較大時(shí)則采用平采，用推土機(jī)翻推積土，裝載機(jī)裝車(chē)。

（三）反濾過(guò)渡層填筑

反濾料在篩分場(chǎng)地?fù)胶屯瓿珊螅肞C400 反鏟或3m3 裝載機(jī)裝20t 自卸汽車(chē)運(yùn)輸至壩面，順壩軸線方向后退法卸料，并控制卸料高度，防止出現(xiàn)石料分離現(xiàn)場(chǎng)。采用“先砂后土”法施工，D8R 或PD320Y 推土機(jī)平料，19t 自行式振動(dòng)碾順壩軸線方向進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，碾壓層厚0.5m，靜碾2遍振碾8 遍，具體碾壓遍數(shù)以碾壓達(dá)到干密度要求為準(zhǔn)。每層的反濾料與同層的過(guò)渡料一起碾壓。填筑每上升幾層后進(jìn)行實(shí)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)掛線采用反鏟進(jìn)行削坡。

反濾料采用土石壩碾壓試驗(yàn)報(bào)告中采用的摻配比例進(jìn)行摻配。摻配時(shí)用20t 自卸車(chē)將摻配原料運(yùn)至摻配場(chǎng)地，3m3 裝載機(jī)按摻配比例取料和集堆一次摻配，PC400 反鏟進(jìn)行二次倒堆摻配后在裝自卸車(chē)上壩。

四、總結(jié)

結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)出水庫(kù)土方開(kāi)挖及其回填施工技術(shù)措施，在施工過(guò)程中通過(guò)采取合理的施工程序、有效的開(kāi)挖控制措施，有效地確保了土方開(kāi)挖及其回填質(zhì)量。