西藏結(jié)巴水庫工程大壩干砌石護坡施工技術(shù)

何 桓，羅小和，楊金華

(1.中國水電基礎(chǔ)局有限公司西藏分公司，拉薩，850000；2.西藏自治區(qū)重點水利建設(shè)項目管理中心，拉薩，850000)

1 前言

在水利水電工程施工中，土石壩、堆石壩壩面護坡通常會設(shè)計采用砌筑干砌石，壩面干砌石施工工序簡單，并且節(jié)約成本[1]。坡度較大時，挖機等設(shè)備無法在坡面行走，通常要求干砌石施工稍落后壩體填筑同步進行施工，利用大壩填筑面平臺進行作業(yè)面的修坡、整坡及供料并夯實等；坡度較小時，可利用挖機等設(shè)備在坡面行走進行修坡、整坡、夯實及供料等作業(yè)。當(dāng)大壩坡面坡度很大時，大壩干砌石由于某些制約原因?qū)е聼o法與大壩同步進行施工，并落后大壩填筑進度很多，與大壩填筑作業(yè)面高差很大，此時大壩干砌石施工面臨著極大的困難：施工至一定高程后，無法使用大型機械進行修坡、整坡，原材料難以運送至作業(yè)面，對施工進度及質(zhì)量非常不利。以往對干砌石質(zhì)量保證的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是對于施工方式的研究，特別是陡邊坡及與壩體未同步填筑的施工方式的研究幾乎沒有。因此，以西藏結(jié)巴水庫工程大壩上游壩面干砌石施工為依托，對于這些施工難題，采用了一種創(chuàng)新的施工方法，有效解決了施工面臨的難題，并確保了施工質(zhì)量、進度和安全，為今后類似施工提供經(jīng)驗借鑒。

2 工程概況

結(jié)巴水庫位于西藏中南部地區(qū)，海拔4100m，大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，壩頂高程為4179.35m，最大壩高67.6m，壩頂長335.00m。上游壩坡坡度為1∶1.7，坡面設(shè)計采用干砌石護坡，干砌塊石層厚0.5m，其底部為碎石墊層，厚度為0.3m，在4149.35m設(shè)一個馬道，寬2.0m。

3 施工面臨的難題

目前，國內(nèi)大壩干砌石常見的施工方法是：干砌石施工稍微落后大壩填筑施工，在挖機臂長范圍內(nèi)利用大壩填筑壩面進行坡面修整，運送墊層料及砌石料至工作面以及坡面夯實。但是常規(guī)的施工方法對于干砌石護坡的施工進度存在較大的制約，并且這種施工方式并不能滿足壩體的沉降，大壩施工期的沉降是比較明顯的，這就很有可能導(dǎo)致砌筑的干砌石由于壩體的沉降而產(chǎn)生拉裂，錯位等現(xiàn)象，一方面壩體填筑的時候很容易產(chǎn)生滾石，這些滾石對已完成的干砌石將會造成結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的破壞，修復(fù)起來相當(dāng)困難，而且修復(fù)后很難達到穩(wěn)、緊、平的效果；另一方面，堆石壩的壩面填筑前期料場施工面一般較小，而壩體下部分的填筑量又相當(dāng)大，所以前期施工在豎直方向進度相當(dāng)緩慢，干砌石施工經(jīng)常出現(xiàn)停等的情況，這對于施工質(zhì)量和成本節(jié)約相當(dāng)?shù)牟焕?。所以在條件允許情況下如果給予壩體足夠的沉降時間，給予壩體填筑一定的優(yōu)先填筑條件，在壩體填筑達到一定高度后再進行干砌石護坡的施工，對于實際的施工進度和施工資源節(jié)約是很有好處的。結(jié)合該工程的施工經(jīng)驗，希望得出一種保證安全和質(zhì)量的前提下最大限度地節(jié)約成本，提高施工進度的施工方法。該工程由于前期限制條件太多，大壩填筑至接近40m高時才開始上游壩面干砌石護坡施工，施工存在如下難題：

(1)挖掘機、平板夯等機械設(shè)備無法在坡面站立和行走，無法進行作業(yè)。開始采取從底部修坡并供料的方式進行施工，底部施工一段高程后，挖機無法向坡面繼續(xù)送墊層料及砌石料，墊層料及砌石料無法通過挖機等機械運送至作業(yè)面，而采用人工搬運這種最原始的施工方式實施起來非常困難，將耗費大量的人力和時間，不符合時代發(fā)展的規(guī)律，不能最大限度地解放生產(chǎn)力和提高施工效益。

(2)工程地處高寒高海拔地區(qū)，天氣惡劣、缺氧，施工人員身體機能下降，工作效率相當(dāng)?shù)?，然而干砌石護坡的砌筑屬于人工手工作業(yè)，砌筑質(zhì)量和進度與砌筑工人的技術(shù)差異相關(guān)，有較大的不穩(wěn)定性[2]。聘用本地施工人員，體力和適應(yīng)性相對好很多，但存在語言溝通困難，技術(shù)不嫻熟，管理存在一定難度；聘用非本地施工人員，高原環(huán)境對其產(chǎn)生較大影響，身體機能下降明顯，施工效率不高。因此，在如何做好人員選擇、配置和調(diào)整施工方法上需要思考的因素太多，對于確保施工人員發(fā)揮最大的施工效率的工作方式及管理制度的制定顯得非常的困難。

(3)由于大壩填筑與干砌石砌筑存在較大高差，且交叉作業(yè)，存在很大的安全隱患，大壩填筑時石塊滾落會傷及下部干砌石施工作業(yè)人員。因此，施工安全保障成為一大難題。

目前，對于該水庫所面臨的干砌石護坡施工難題，國內(nèi)外均鮮有人員對其進行研究，大家關(guān)注的基本都是如何保證施工質(zhì)量，然而很少有人將施工方式、人員配置等因素考慮進去?；旧蠜]有可參考的施工案例及施工技術(shù)經(jīng)驗。結(jié)巴水庫項目結(jié)合本工程實際，對施工方法進行改進創(chuàng)新，力求從現(xiàn)有條件出發(fā)，以最小的代價，最優(yōu)的資源配置達到預(yù)期的進度、質(zhì)量和安全目標。

4 施工技術(shù)創(chuàng)新

4.1 施工技術(shù)方案比選

針對目前干砌石護坡施工存在的難題：機械在坡面無法作業(yè)，碎石墊層料及砌石料無法通過設(shè)備運送至作業(yè)面。初選了幾種方案，均可以進行施工，主要為以下幾種：

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方案1：創(chuàng)造挖機、裝載機能在坡面施工的條件，通過挖機、裝載機等將墊層料及砌石料運送至作業(yè)面，并能對作業(yè)坡面進行修坡和夯實。

方案2：創(chuàng)造墊層料及砌石料從外部輸送至作業(yè)面的條件，采用壩面安置溜槽、安置推車軌道、長臂挖機等進行墊層料及砌石料等必須的原材料輸送至作業(yè)面的方式，采用桶、鐵鍬、鋤頭等方式進行碎石墊層的鋪筑，用手持打夯機對坡面進行夯實。

方案3：以最原始的方式，采用大量的人工將墊層料及砌石料從坡面外部向作業(yè)面搬運，采用桶、鐵鍬、鋤頭等方式進行碎石墊層的鋪筑，用手持打夯機對坡面進行夯實。

方案2中，坡面安置溜槽，對于300多米壩軸線，需安置大量的溜槽或頻繁移動溜槽，溜槽在輸送墊層料時可行，但輸送砌石料時，砌石料短邊≥25cm，長邊≥35cm，很容易出現(xiàn)卡住的情況，大粒徑砌石料通過溜槽輸送時，對溜槽尺寸、質(zhì)量要求很高，同時，作業(yè)面處需設(shè)置有效的擋坎，防止石塊砸壞已砌筑好的護坡面。然而加入擋板或緩沖材料之后石材的取用相當(dāng)麻煩，且溜槽輸送石塊存在很大安全隱患；安置軌道，隨著作業(yè)面上升，軌道需頻繁拆卸和安裝，頻繁移動，造價成本很高；長臂挖機輸送效率低，成本高，而且相當(dāng)容易損壞。

方案3中，人工運輸墊層料及砌石料功效極低，并沒有解放生產(chǎn)力，對于長久的發(fā)展相當(dāng)不利，不滿足施工進度要求。

以上分析，采取方案1較為合理，創(chuàng)造挖機、裝載機能在坡面施工作業(yè)的條件，通過挖機、裝載機等將墊層料及砌石料運送至作業(yè)面，并能對作業(yè)坡面進行機械修坡和夯實。

4.2 施工方法

在前一層馬道回填時，按照80cm一層逐層填筑，用振動碾和平板夯按照大壩填筑標準壓實，與壩體搭接寬度符合大壩填筑搭接設(shè)計要求，并于上級馬道進行坡面修整后采用平板夯夯實。

由于高程4160m至4174m段大壩鋪設(shè)了5層抗震土工格柵，采用臨時馬道施工方法將嚴重破壞抗震土工格柵完整性，此段施工無法采用臨時馬道施工方法，針對該段施工，采取了上下分區(qū)交替施工的方法進行，方法如下：

圖1 上游干砌石抗震土工格柵段施工示意

(1)高程4160m處，從左岸至右岸修筑一條臨時馬道，臨時馬道標準為確保能使運料重車把石料運送至臨時馬道。

(2)為確保單個作業(yè)面能在挖機操作范圍內(nèi)，以寬15m，高7m劃分為一個作業(yè)面，挖掘機1進行作業(yè)面1修坡，修坡完成后進行作業(yè)面1碎石墊層鋪設(shè)和砌石施工，利用挖機1對作業(yè)面1進行供料。

(3)作業(yè)面1砌至可以從上往下供料后，挖機1進行作業(yè)面3修坡，同時挖機2對作業(yè)面2進行修坡。

(4)作業(yè)面2和作業(yè)面3修坡完成后，作業(yè)面2和作業(yè)面3同時進行墊層鋪設(shè)和砌石作業(yè)。

(5)以此類推，挖機1以15m一段不斷向右岸修坡創(chuàng)造工作面，上部工作面和下部工作面交替進行施工。

此施工方法有效解決了抗震土工格柵段干砌石護坡施工難題。

4.3 人員選擇、配置優(yōu)化

該工程地處高寒高海拔地區(qū)，天氣惡劣、缺氧，施工人員身體機能下降，工作效率相當(dāng)?shù)停欢善鍪o坡的施工方式?jīng)Q定了這是一項更偏向于體力勞動的工作方式，這對施工人員的身體素質(zhì)是一項重大考驗。經(jīng)過綜合考慮，本工程選擇當(dāng)?shù)厥┕と藛T進行施工，當(dāng)?shù)厥┕と藛T更能適應(yīng)高海拔的環(huán)境，施工效率更高，但是，由于語言不同，溝通、管理存在一定困難。

因此，結(jié)巴水庫工程在干砌石施工中，采取了分組帶班制進行管理，即現(xiàn)場選取幾名會說、會聽普通話的本地人為帶班組長，讓其分別帶領(lǐng)一組人員進行施工，再選一名現(xiàn)場總負責(zé)，技術(shù)人員直接與總負責(zé)溝通，總負責(zé)與帶班組長直接溝通，以此解決了語言不通造成的溝通困難問題。同時，通過多次組織施工人員進行技術(shù)交底，以圖片等通俗易懂的方式確保施工人員能掌握施工技術(shù)要點。除此之外，確定了明確的施工進度計劃，根據(jù)進度計劃和施工功效配備足量的施工人員，確保工期計劃滿足要求。

4.4 安全保障措施

結(jié)合本工程干砌石施工特點分析，安全形勢較嚴峻，主要存在的安全隱患如下：

(1)與大壩填筑存在上下交叉作業(yè)，干砌石作業(yè)面與大壩填筑作業(yè)面高差大，大壩填筑時存在石塊從坡面滾落砸傷下部干砌石作業(yè)人員的隱患；

(2)臨時馬道修筑時與砌石作業(yè)存在交叉，臨時馬道修筑時可能產(chǎn)生滾石砸傷作業(yè)人員，臨時馬道回填碾壓時，振動可能引起臨時馬道上部坡面垮塌砸壞機械設(shè)備。

針對以上安全隱患，為保障施工安全，采取了如下安全措施：

(1)大壩填筑面靠近上游坡面處設(shè)立攔渣坎，壩面推土機推料時靠內(nèi)側(cè)推料，靠近上游邊緣處利用挖機進行補充和修復(fù)，防止石塊滾落，大壩上游填筑時，壩面和下部干砌石施工均指派專人進行指揮，利用對講機保持聯(lián)系；

(2)臨時馬道修筑時間安排在砌石施工下班后進行，臨時馬道碾壓時派專人進行坡面觀察，隨時關(guān)注坡面穩(wěn)定情況，并與設(shè)備操作人員保持聯(lián)系。

5 施工成果

截止2018年6月，西藏結(jié)巴水庫工程大壩上游干砌石護坡施工3個月時間，已完成干砌石施工面積13000余平方米，確保了工程施工進度，截止目前，安全控制良好，未發(fā)生一起安全事故。

6 結(jié)語

西藏結(jié)巴水庫大壩上游壩面干砌石護坡施工，在面對干砌石護坡坡度大、未與大壩同步進行施工導(dǎo)致的難題時，積極分析問題，尋找對策。結(jié)合工程實際，采取了臨時馬道法、上下分區(qū)交替施工的創(chuàng)新施工方法，有效解決了干砌石施工難題，提高了施工進度，從而確保了施工質(zhì)量。同時，面對高原地區(qū)人員身體機能下降較大，工作效率低，本地施工人員溝通困難等問題，通過采用當(dāng)?shù)厥┕と藛T和采取分組帶班制進行人員選擇和人員配置，有效確保了施工進度和施工質(zhì)量；通過采取修筑攔渣坎、上下專人指揮等方式確保施工作業(yè)安全，取得了一定的施工成果，以期能夠為今后類似施工提供經(jīng)驗借鑒。