古瓦水電站混凝土面板堆石壩填筑施工的質(zhì)量控制

馮 鵬 程， 冉 念

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

古瓦水電站首部樞紐位于四川省甘孜藏族自治州鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，是碩曲河干流鄉(xiāng)城、得榮段“一庫六級(jí)”梯級(jí)開發(fā)方案中的“龍頭水庫”電站，下游為娘擁水電站，總庫容為2.458億m3，總裝機(jī)容量為205.4 MW，多年平均年發(fā)電量8.078億kW·h。攔河大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程3 402 m，最大壩高139 m，壩頂長(zhǎng)313.16 m。

為保證混凝土面板堆石壩填筑施工的質(zhì)量，進(jìn)行了填筑碾壓試驗(yàn)。碾壓試驗(yàn)在大壩填筑前進(jìn)行。試驗(yàn)前成立了專門機(jī)構(gòu)，配足了具有施工經(jīng)驗(yàn)的施工人員和試驗(yàn)人員，制訂了周密、詳細(xì)的試驗(yàn)計(jì)劃，編制了試驗(yàn)大綱。

2 填筑料的碾壓試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)步驟

(1)基礎(chǔ)處理。

所選用的試驗(yàn)場(chǎng)地面積必須滿足規(guī)劃要求，基礎(chǔ)密實(shí)。各試驗(yàn)場(chǎng)地采用與試驗(yàn)相同的材料平整碾壓密實(shí)；墊層料、過渡料要求試驗(yàn)場(chǎng)地表面不平整度不超過±5 cm，其它填料要求試驗(yàn)場(chǎng)地地表面不平整度不超過±10 cm。待其滿足要求后進(jìn)行了碾壓試驗(yàn)，鋪料前需進(jìn)行原始高程測(cè)量。

(2)攤鋪與整平。

碾壓場(chǎng)地規(guī)劃完畢即可開始填筑料的攤鋪和整平工作。其中主、次堆石、過渡料攤鋪采用的方法為：自卸汽車“進(jìn)占法”卸料，推土機(jī)平整；對(duì)于墊層料、特殊墊層料試驗(yàn)采用推土機(jī)配合人工平整；隨后采用全站儀檢測(cè)鋪層厚度，以保證鋪料厚度達(dá)到試驗(yàn)要求。

(3)方格網(wǎng)的布設(shè)。

采用石灰在碾壓試驗(yàn)區(qū)域繪制2 m×2 m的方格網(wǎng)并標(biāo)出車輛進(jìn)場(chǎng)線路和碾壓遍數(shù)。同時(shí)，采用全站儀對(duì)方格網(wǎng)交點(diǎn)進(jìn)行初始高程測(cè)繪。

(4)灑 水。

采用水車對(duì)待碾壓石料灑水，灑水量按加水0%、10%、15%分別試驗(yàn)，特殊墊層不加水。灑水量采用裝配在水車上的水表進(jìn)行控制。

(5)碾 壓。

采用振動(dòng)碾對(duì)試驗(yàn)區(qū)域?qū)嵤┠雺鹤鳂I(yè)，主/次堆石采用“錯(cuò)距法”碾壓。錯(cuò)距尺寸為：碾輪寬度/碾壓遍數(shù)。過渡料、墊層料采用“搭接法”。

(6)測(cè) 量。

碾壓完畢、測(cè)出方格網(wǎng)交點(diǎn)高程，以便計(jì)算沉降量。

(7)取 樣。

過渡(反濾)料3A取樣試驗(yàn)采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測(cè)項(xiàng)目包括：干密度、含水率、顆粒級(jí)配、孔隙率、滲透系數(shù)、相對(duì)密度及比重。

堆石料3B、3BB、3C1、3C2取樣試驗(yàn)采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測(cè)項(xiàng)目包括：干密度、含水率、顆粒級(jí)配、孔隙率、滲透系數(shù)及相對(duì)密度。

墊層料2A、特殊墊層料2B取樣試驗(yàn)采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測(cè)項(xiàng)目包括：干密度、含水率、顆粒級(jí)配、孔隙率、滲透系數(shù)、相對(duì)密度及比重。

壩頂堆石區(qū)填筑料取樣試驗(yàn)采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測(cè)項(xiàng)目包括：干密度、含水率、顆粒級(jí)配、孔隙率、滲透系數(shù)及相對(duì)密度。

2.2 試驗(yàn)檢測(cè)方法

(1)含水率及顆粒級(jí)配試驗(yàn)。

采用烘干法進(jìn)行含水率測(cè)定，含水率測(cè)定后，對(duì)試樣采用水洗法測(cè)定顆粒級(jí)配。

(2)比重試驗(yàn)。

比重試驗(yàn)采用虹吸筒法或比重瓶法測(cè)定。對(duì)粒徑等于、大于5 mm的礫石和顆粒采用虹吸筒法進(jìn)行比重測(cè)定；對(duì)粒徑小于5 mm的土壤顆粒采用比重瓶法進(jìn)行比重測(cè)定。

(3)密度試驗(yàn)。

試驗(yàn)采用灌水法，堆石料采用直徑為0.8 m/0.6 m的套環(huán)，過渡料及墊層料采用直徑為30 cm/10 cm的套環(huán)，墊層料采用直徑為4 cm的套環(huán)，用水準(zhǔn)尺找平并固定好，環(huán)內(nèi)鋪一層塑料薄膜，向塑料薄膜中注水至薄膜內(nèi)水面與套環(huán)邊緣齊平，記錄注入水的質(zhì)量；撤走薄膜后開始挖試坑，邊挖邊將坑內(nèi)的試樣裝入盛土容器內(nèi)，稱量試樣的質(zhì)量；試坑挖好后，再將塑料薄膜鋪于試坑內(nèi)并將水緩慢注入坑內(nèi)至水面與套環(huán)邊緣齊平，記錄注入水的質(zhì)量。

(4)相對(duì)密度試驗(yàn)。

采用表面振動(dòng)法進(jìn)行試驗(yàn)，振動(dòng)器質(zhì)量為27 kg，振頻為47.5 Hz，激振力為4 218 N，試樣筒內(nèi)徑為30.5 cm，高度為28.8 cm，試驗(yàn)允許最大粒徑為80 mm，對(duì)最大粒徑大于80 mm的部分采用等量代替法進(jìn)行試樣制備。

(5)滲透試驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)垂直滲透試驗(yàn)參照《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5355-2006中的原位滲透試驗(yàn)方法進(jìn)行?？紤]到堆石料為粗粒料，最大粒徑為800 mm，滲透環(huán)采用單環(huán)，環(huán)直徑為0.8 m，高20 cm。試驗(yàn)時(shí)將滲透鋼環(huán)嵌入試體15～20 cm，用濕黏土將環(huán)下口外側(cè)密封，防止水流向環(huán)外。加水后測(cè)記滲透速度，當(dāng)滲透穩(wěn)定后，在1 h內(nèi)測(cè)記滲入量5～6次，計(jì)算平均滲透系數(shù)；過渡料和墊層料為細(xì)粒料，滲透環(huán)采用雙環(huán)，外環(huán)直徑為30 cm，內(nèi)環(huán)直徑為20 cm，高20 cm。

3 填筑施工中的質(zhì)量控制

3.1 料源質(zhì)量控制

(1)壩料開采中，嚴(yán)格按照爆破試驗(yàn)確定的鉆爆施工參數(shù)進(jìn)行爆破施工并及時(shí)進(jìn)行顆粒分析，優(yōu)化爆破參數(shù)，使爆破料滿足設(shè)計(jì)級(jí)配要求，超徑石在料場(chǎng)解小后挖裝上壩。

(2)嚴(yán)格控制壩料開采質(zhì)量。對(duì)于在料場(chǎng)開采過程中產(chǎn)生的不合格爆破石料(夾層、強(qiáng)風(fēng)化料、泥團(tuán)等)堅(jiān)決予以剔除，作棄料處理。

(3)料場(chǎng)爆破料及回采料挖裝時(shí)實(shí)行分選挖裝，不合格的料不準(zhǔn)上壩。該工程的開挖石方利用料經(jīng)監(jiān)理人員確認(rèn)合格后方能用于壩體填筑。

(4) 在料場(chǎng)設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)，由專職質(zhì)檢員對(duì)每車料進(jìn)行合格確認(rèn)后方可放行上壩。

(5)壩料運(yùn)輸車輛設(shè)置由反光材料制作的料源標(biāo)識(shí)牌以區(qū)分各類上壩料。壩面上用白灰劃出料區(qū)分界線，擺放由反光材料制作的料區(qū)標(biāo)示牌，指示運(yùn)輸卸料地點(diǎn)。

填筑作業(yè)單元面上設(shè)專職人員指揮卸料，卸料指揮員未發(fā)出卸料信號(hào)，駕駛員不能隨意卸料。

3.2 運(yùn)輸、卸料和攤鋪質(zhì)量控制

(1)上壩料運(yùn)輸車應(yīng)在車前掛石料標(biāo)識(shí)牌。進(jìn)入填筑區(qū)的車輛輪胎應(yīng)經(jīng)水槽清洗，以免夾帶泥塊入內(nèi)。

(2)堆石料采用進(jìn)占法卸料。墊層料、過渡料采用后退法卸料。

(3)料堆的間距應(yīng)根據(jù)鋪料層的厚度確定，過密將增加推土機(jī)的工作量，過稀則需二次補(bǔ)填。自卸汽車卸料時(shí)應(yīng)有專人指揮，以保證料物分布位置合理。

(4)鋪料填筑時(shí)，其平整度近似水平。鋪料時(shí)應(yīng)防止物料分離形成大空隙。根據(jù)各料區(qū)層厚，在距填筑面前沿20 m距離設(shè)置移動(dòng)式控制層厚的標(biāo)桿，嚴(yán)格控制松鋪厚度滿足要求。

(5)推土機(jī)平料時(shí)，刀片應(yīng)從料堆一側(cè)的最底處開始推料，逐漸向另一側(cè)移動(dòng)。推土機(jī)平料后，對(duì)于暴露于表面的大塊石及尖角凸塊應(yīng)及時(shí)用液壓沖擊錘進(jìn)行處理。

(6)填筑區(qū)應(yīng)標(biāo)明料源分界線，填料時(shí)嚴(yán)格控制料區(qū)分界線；對(duì)于侵占料則采用反鏟及時(shí)清理。

3.3 壩面灑水質(zhì)量控制

壩料灑水采用壩外加水和壩面補(bǔ)水相結(jié)合的方案。

(1)壩外加水：壩料上壩前，通過上壩入口加水站加水。加水站由專人負(fù)責(zé)，自動(dòng)控制與手動(dòng)控制相結(jié)合。

(2)壩面補(bǔ)水：利用灑水車在供水點(diǎn)處接水，運(yùn)至工作面進(jìn)行補(bǔ)充灑水。

(3)加水量控制：按照已經(jīng)批準(zhǔn)的碾壓試驗(yàn)確定的加水量在加水站加水。加水站采用自動(dòng)計(jì)量裝置，根據(jù)不同車型、單車方量確定自動(dòng)加水控制時(shí)間；壩面補(bǔ)充灑水主要是針對(duì)局部灑水量不足、鋪筑時(shí)間過長(zhǎng)而失水的上壩料進(jìn)行碾壓前的二次補(bǔ)充灑水。

3.4 碾壓質(zhì)量的控制

(1) 在壩體填筑中，采用以控制碾壓參數(shù)為主、以試坑法檢測(cè)干容重為輔的“雙控”法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

(2) 振動(dòng)碾行駛方向平行于壩軸線，采用進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓，中低速行駛(1～2 km/h)，靠岸邊處順岸碾壓。

(3) 嚴(yán)格按照規(guī)定的錯(cuò)距寬度進(jìn)行碾壓。操作手應(yīng)經(jīng)常下車檢查，質(zhì)檢人員應(yīng)經(jīng)常抽查。一個(gè)填筑單元的起始碾壓條帶(一個(gè)滾筒寬度)先完成規(guī)定的施工碾壓遍數(shù)。應(yīng)特別加強(qiáng)對(duì)單元與單元結(jié)合部位的碾壓。

(4)碾壓設(shè)備需進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)與保養(yǎng)，按照規(guī)定的時(shí)間做激振力、頻率的測(cè)定，以保證設(shè)備處于良好的受控狀態(tài)。

3.5 特殊部位的施工質(zhì)量控制

(1)對(duì)于壩體與岸坡結(jié)合部因地質(zhì)情況形成的反坡應(yīng)將其處理成順坡后再填筑。對(duì)于不易處理的局部反坡，按設(shè)計(jì)和監(jiān)理人員的要求先填混凝土或漿砌石修復(fù)成順坡后再進(jìn)行壩料填筑。

(2)對(duì)于填筑體與岸坡結(jié)合部振動(dòng)碾沿岸坡方向碾壓不到的地方采用小型振動(dòng)碾或振動(dòng)夯板補(bǔ)壓。

(3)對(duì)因布置施工道路需要或分期填筑形成的先期塊與后期塊施工結(jié)合縫，先期填筑區(qū)坡面采取臺(tái)階收坡方法施工(臺(tái)階寬度不小于1 m)；先期填筑面的碾壓應(yīng)在保證安全的條件下盡量碾壓到邊，使邊坡上的松散填筑料減小到最低限度；后期填筑時(shí)，將先期填筑體坡面用反鏟清除表面松散料，并與新填筑料混合然后一并碾壓，超徑石應(yīng)剔除或采用液壓破碎錘處理。碾壓時(shí)，進(jìn)行騎縫加強(qiáng)碾壓，增加2～4遍碾壓遍數(shù)。

(4)對(duì)于上壩路與壩體和壩肩結(jié)合部應(yīng)嚴(yán)格分層填筑施工，禁止用推土機(jī)直接無層次地送料與壩體接通。

3.6 壩體填筑質(zhì)量的控制

在壩體填筑中，采用以控制碾壓參數(shù)為主、以試坑法檢測(cè)干容重為輔的“雙控”法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

(1)檢查項(xiàng)目及要求。

壩體填筑質(zhì)量檢查項(xiàng)目、取樣次數(shù)及試驗(yàn)方法等需滿足表1中的要求。

表1 壩料壓實(shí)檢測(cè)項(xiàng)目和取樣次數(shù)表

注：滲透系數(shù)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢測(cè)。

(2)檢查方法。

墊層料、過渡料和堆石料壓實(shí)干密度的檢測(cè)采用挖坑灌水法，并采用GPS軌跡監(jiān)控、附加質(zhì)量法等作為第三方平行檢測(cè)的方法。墊層料亦可采用核子密度儀法。

墊層料試坑的直徑應(yīng)不小于最大粒徑的4倍，試坑深度為碾壓層厚。

過渡料試坑直徑應(yīng)為最大粒徑的3～4倍，試坑深度為碾壓層厚。

堆石料試坑直徑為壩料最大粒徑的2～3倍，試坑的最大直徑不超過2 m，試坑深度為碾壓層厚。

(3)施工過程中采用的質(zhì)量控制方法。

填筑料的質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求，施工過程中應(yīng)重點(diǎn)檢查以下項(xiàng)目是否符合要求：

① 填筑部位的壩料質(zhì)量；

② 壓實(shí)機(jī)具的規(guī)格、振動(dòng)頻率、激振力等，應(yīng)定期進(jìn)行檢查；

③ 負(fù)溫下施工時(shí)填筑面上的冰雪已清除干凈，填筑無凍結(jié)現(xiàn)象；

④ 鋪層厚度、碾壓參數(shù)、加水量等碾壓參數(shù)應(yīng)符合碾壓試驗(yàn)成果報(bào)告要求，鋪料厚度誤差不宜超過層厚的10%；

⑤ 試坑取樣試驗(yàn)質(zhì)量檢查項(xiàng)目的成果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；

⑥ 按規(guī)定取樣所測(cè)定的干密度其平均值不小于設(shè)計(jì)值，標(biāo)準(zhǔn)差不大于50 g/m3。當(dāng)樣本數(shù)小于20組時(shí)，應(yīng)按合格率不小于90%、不合格點(diǎn)的干密度不低于設(shè)計(jì)干密度的95%控制。