泗南江水電站砼面板堆石壩填筑施工

摘 要 最近幾年來，混凝土面板堆石壩由于它能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)氐牟牧铣浞值倪M(jìn)行利用、投資成本少、施工便捷等大量優(yōu)勢(shì)，發(fā)展迅速，由于混凝土面板堆石壩在設(shè)計(jì)上日趨完善，在混凝土面板堆石壩項(xiàng)目施工的時(shí)候，新的工藝以及方法持續(xù)得到推出以及利用，經(jīng)過對(duì)泗南江水電站壩高115 m的混凝土面板堆石壩項(xiàng)目的施工，得到了一定的經(jīng)驗(yàn)，希望能夠給同行進(jìn)行設(shè)計(jì)施工予以借鑒。

關(guān)鍵詞 泗南江水電站；混凝土面板堆石壩；填筑施工技術(shù)

中圖分類號(hào) TV641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)052-0118-02

1 工程概述

泗南江水電站地處云南省思茅地區(qū)墨江哈尼族自治縣那哈鄉(xiāng)、壩溜鄉(xiāng)和泗南江鄉(xiāng)。電主要用來發(fā)電，開發(fā)方式采取跨流域、混合式，壩址位于泗南江之上，廠址位于阿墨江上，正常的水庫蓄水位達(dá)到900.0 m，對(duì)應(yīng)的庫容是2.46×108 m3；死水位達(dá)到860.0 m，對(duì)應(yīng)的庫容是0.45×108 m3，調(diào)節(jié)庫容達(dá)到2.01×108 m3，調(diào)節(jié)特性是年調(diào)節(jié)（庫容系統(tǒng)0.15）。裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到201 MW。

泗南江水電站是通過混凝土面板堆石壩、左岸的電站進(jìn)水口以及泄洪沖沙（兼放空）洞、右岸的導(dǎo)流隧洞以及溢洪洞、調(diào)壓室、引水隧洞、壓力管道與地面上主廠房和副廠房（開關(guān)站和主變場）等共同構(gòu)成。工程等別達(dá)到Ⅱ等大（2）型工程，水庫工程長久性主要水工建筑物包含有：攔河壩達(dá)到1級(jí)水平，溢洪洞以及泄洪沖沙（兼放空）洞達(dá)到2級(jí)水平，并不重要的建筑物是3級(jí)水平，臨時(shí)的水工建筑物則是4級(jí)。

泗南江水電站在攔河壩方面所采用的混凝土面板堆石壩，壩頂?shù)南鄬?duì)高程達(dá)到905.0 m，壩頂?shù)目偩嚯x達(dá)到了362.463 m，壩頂?shù)膶挾冗_(dá)到了8.0 m，壩頂?shù)纳嫌紊显O(shè)置有防浪墻，墻的頂面高程達(dá)到906.2 m，趾板最小的高程達(dá)到790.0 m，壩高最大值為115 m，總體填筑量大約達(dá)到258萬 m3。

混凝土面板堆石壩是通過主堆石料3B1、次堆石料3B2、過渡料3A、墊層料2A、特殊墊層料2B以及后壩坡干砌塊石等主要材料構(gòu)成的；上游的壩坡在坡比上是1比1.4，下游的壩坡在高程在875.0 m之下的坡比是1比1.7，高程在875.0 m之上的坡比是1比1.4，設(shè)計(jì)位于墊層上的臨水面的坡面之上，采取擠壓式的邊墻當(dāng)作保護(hù)墊層坡面的措施。

2 大壩填筑施工

2.1 填筑一般原則

在填筑大壩之前，要對(duì)大壩的壩基實(shí)施檢驗(yàn)，針對(duì)壩基之中的松軟夾層和別的問題要覆蓋填筑材料之前完工。并應(yīng)該在開始前的一段時(shí)間里實(shí)施碾壓壩料的試驗(yàn)，明確填筑相關(guān)的施工數(shù)據(jù)，對(duì)于設(shè)置的相關(guān)指標(biāo)實(shí)施審查核對(duì)，碾壓壩料的試驗(yàn)?zāi)軌蛞罁?jù)DL/T5129實(shí)施。

填筑過渡料、墊層料以及寬度既定的堆石要同步施工，壩面要保證均衡提高，對(duì)壩石的填筑能夠?qū)嵤┓謪^(qū)、分期進(jìn)行，在縱向以及橫向的坡面之上都能夠設(shè)立臨時(shí)性的施工過道，細(xì)料能夠混合于粗料之中，但是粗料卻不能夠混進(jìn)細(xì)料之中，保證細(xì)料在結(jié)構(gòu)層上的寬度。

填筑各個(gè)壩料通常的次序是：先填堆石料，再填過渡料，最后填墊層料，特別的墊層料能夠使填筑提前，可是一定要在填筑墊層料之前完工。

因?yàn)閷?duì)壩體實(shí)施分區(qū)、分期的進(jìn)行填筑同設(shè)立的填筑施工斜坡道等構(gòu)成的臨時(shí)坡面，針對(duì)堆石體之間的縫隙要使用反鏟來對(duì)坡面實(shí)施相關(guān)的處理，把沒有壓實(shí)的挖出來，和新的填筑層進(jìn)行結(jié)合實(shí)施碾壓，新舊承接面進(jìn)行搭接碾壓。

2.2 填筑工序

填筑大壩壩體的工序：先進(jìn)行測量放線，再進(jìn)行卸料，隨后平料，在實(shí)施灑水，進(jìn)而進(jìn)行碾壓，最后進(jìn)行取樣試驗(yàn)。

測量放線：通過測量人員將壩軸線、壩料分界線和壩軸坐標(biāo)網(wǎng)以及高程點(diǎn)放出去，便于簡易壩體的填筑。卸料：堆石料使用進(jìn)占法，墊層料、過渡料以及特別的墊層料使用后退法。

平料：將過渡料、墊層料以及特別的墊層料應(yīng)用人工和反鏟進(jìn)行配合來平料，堆石料使用推土機(jī)來進(jìn)行平料。

灑水：通常要在對(duì)堆石料以及過渡進(jìn)行碾壓之前以及之時(shí)實(shí)施灑水，強(qiáng)化潤滑度，使得棱角軟化，方便壓實(shí)；為了避免上壩料灑水的不均衡，對(duì)堆石料以及過渡料進(jìn)行灑水使用壩外加水系統(tǒng)來進(jìn)行加水，集中加水站設(shè)立在進(jìn)通風(fēng)洞的洞口的公路之上，一共設(shè)立兩所集中加水站；墊層料同特別的墊層料通常為避免分離開來，在實(shí)施碾壓之前進(jìn)就需要灑上適量的水，對(duì)壩面進(jìn)行灑水使用左右壩肩之上已經(jīng)開通的供水系統(tǒng)來提供水實(shí)施人工灑水。

碾壓：堆石料以及過渡料都使用自行式振動(dòng)平碾碾壓；墊層料使用自行式振動(dòng)平碾碾壓；特別的墊層料、臨近岸坡之處的堆石料、過渡料以及墊層料能夠使用小型振動(dòng)夯碾壓，平碾碾壓使用進(jìn)退錯(cuò)距法。

取樣試驗(yàn)：通過施工方面的相關(guān)單位進(jìn)行自我檢查、工程監(jiān)理實(shí)施抽樣檢查亦或監(jiān)督全部過程中采取追蹤抽樣檢驗(yàn)，對(duì)所有工序在施工質(zhì)量以及參數(shù)上進(jìn)行嚴(yán)格管控，為更加精準(zhǔn)的掌控好填筑的水平以及獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，依據(jù)規(guī)范抽取樣本進(jìn)行試驗(yàn)。

2.3 堆石料填筑

2.3.1 堆石料設(shè)計(jì)要求

堆石料之中囊括有主、次兩種堆石料，主堆石料的主要來源就是石料場之中的弱風(fēng)化以及其下面的砂巖料，次堆石料料主要來源是石料場之中的強(qiáng)風(fēng)化的砂巖料。堆石料在經(jīng)過碾壓之后應(yīng)該具有很好的級(jí)配，堆石區(qū)在被碾壓之后，應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)自由

排水。

堆石料的顆粒直徑最大為800 mm，低于5 mm的顆粒量要小于13%，低于0.075 mm的顆粒量最好在5%到8%之間，主堆石料在經(jīng)過填筑以及碾壓過后干密度要大于每立方厘米2.12 g，在經(jīng)過填筑以及碾壓過后干密度要大于每立方厘米2.15，不能夠使得孔隙率大于22%。

2.3.2 堆石料填筑施工

對(duì)填筑的堆石料進(jìn)行碾壓要使用德國制造的BW-219DH-3振動(dòng)平碾，本身重量達(dá)到19t，震動(dòng)的頻率為20 Hz到30 Hz，機(jī)械行駛速度為2 km/h到3 km/h；堆石料里面不能夠含有粘土、雜草、樹木等相關(guān)的物質(zhì)。BW-219DH-3振動(dòng)平碾技術(shù)參數(shù)見表1。

填筑堆石料以前，對(duì)于清理達(dá)標(biāo)并且檢驗(yàn)河床沖積層的表層，壩軸線到下游的相關(guān)部分，最初鋪設(shè)具有很好級(jí)配的一層細(xì)石料，厚度在0.5 m到0.8 m之間，壩軸線到上游相關(guān)部分，依照設(shè)計(jì)圖需要最開始鋪設(shè)厚度為1.0 m的一層墊層料，之后再在上面鋪設(shè)厚度為2.0 m的一層過渡料，最后來填筑堆石料。堆石料采用載重20的t自卸式運(yùn)輸車來進(jìn)運(yùn)料以及卸料，在采用推土機(jī)將之推平，然后采用自行式振動(dòng)平碾進(jìn)行8次碾壓。

在進(jìn)行裝料的時(shí)候需要嚴(yán)控將超過直徑的石頭遠(yuǎn)上壩，已經(jīng)運(yùn)到壩上面的使用破碎錘將之破碎，亦或是使用推土機(jī)將之推到下游需要大徑石的護(hù)坡區(qū)，使用機(jī)械亦或是人工把石塊緊湊的進(jìn)行排開，石塊之間的縫隙采用細(xì)石料進(jìn)行填筑，采用振動(dòng)平碾來碾實(shí)，通過推土機(jī)將之推平，保證填充的細(xì)石料能夠完全填充到石塊縫隙之間，直徑過大的石塊和壩體堆石之間在上、下層要實(shí)施搭配結(jié)合，形成緊密完整的結(jié)合體。

臨近兩岸的岸坡，采用比較細(xì)亦或是具有很高的顆粒級(jí)配的堆石料來進(jìn)行填筑，如果有大石塊出現(xiàn)，就采用反鏟將之分散，用細(xì)石料進(jìn)行填充，盡可能防止大石塊集中在岸坡之上，臨近岸邊的地方使用振動(dòng)平碾反弧碾壓方式，確保堆石體同岸坡之間的很好銜接。

2.4 過渡料填筑

2.4.1 過渡料設(shè)計(jì)要求

過渡料采用石料場弱風(fēng)化到新鮮的砂巖或洞渣料，料源無粘土、有機(jī)物等雜質(zhì)。過渡料最大粒徑不大于300 mm，其碾壓后級(jí)配應(yīng)符合包絡(luò)曲線要求。

過渡料設(shè)計(jì)干密度2.18 g/cm3，孔隙率不大于20%，滲透系數(shù)大于5×100 cm/s～1×10-1 cm/s，在相鄰堆石料鋪料后，先清除堆石料上游坡面分離的粒徑大于300 mm顆粒后，再進(jìn)行過渡料鋪料，并形成近似水平面。

2.4.2 過渡料填筑施工

過渡料填筑碾壓機(jī)械采用德國生產(chǎn)的BW-219DH-3振動(dòng)平碾，由石老虎山石料場經(jīng)專門控制爆破后獲得，采用反鏟剔除大于300 mm石料后挖裝20 t自卸汽車運(yùn)輸上壩，采用后退法卸料，人工配合反鏟平料，振動(dòng)平碾碾壓?？拷鼉砂栋镀抡駝?dòng)平碾壓不到的部位，采用HCD70B型快速?zèng)_擊夯夯實(shí)，保證過渡料與岸坡的良好連接。HCD70B型快速?zèng)_擊夯技術(shù)參數(shù)見表2。

設(shè)計(jì)在左岸壩坡1#崩塌堆積體范圍內(nèi)的壩坡上設(shè)置了一層1 m厚墊層料和2 m厚過渡料，在左右岸趾板附近H/2壩坡上和河床趾板下游60 m范圍內(nèi)，也同樣設(shè)置了一層1 m厚墊層料和2 m厚過渡料，該部分過渡料填筑在墊層料填筑完成后進(jìn)行。

由于過渡料填筑一般是在同層堆石料填筑完成后進(jìn)行的，過渡料坡面修整僅有上游與墊層料接觸坡面，在過渡料填筑過程中，為保證坡面符合設(shè)計(jì)要求，采用比設(shè)計(jì)邊線超填方法，再用振動(dòng)平碾碾壓，然后用反鏟配合人工削坡，并用反鏟斗夯實(shí)

坡面。

根據(jù)現(xiàn)有道路系統(tǒng)，過渡料運(yùn)輸須通過堆石料區(qū)，因此運(yùn)輸過渡料的車輛應(yīng)經(jīng)常保持車廂、輪胎的清潔，盡量減少由于車廂和輪胎上的附帶泥土等雜物進(jìn)入堆石料區(qū)和過渡料區(qū)。

2.5 墊層料填筑

2.5.1 墊層料設(shè)計(jì)要求

墊層料為半透水性，應(yīng)對(duì)泥漿及粉煤灰有反濾保護(hù)作用，具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度，為非塑性的、級(jí)配良好的人工制備料，要求顆粒堅(jiān)硬、耐久，不含粘土和有機(jī)物等雜質(zhì)。

墊層料的最大粒徑80 mm，小于5 mm含量為33%～53%，小于0.075 mm的顆粒含量不超過8%，級(jí)配連續(xù)，符合級(jí)配要求。

在設(shè)計(jì)墊層料的時(shí)候干密度要達(dá)到每立方厘米2.23g，不能夠使孔隙率超過18%，滲透的系數(shù)為每秒1×10-3 cm～1×10-4 cm，在清理過渡料在上游的坡腳上分離出來的超過100 mm粒徑的顆粒之后填筑墊層料，墊層料的填筑要盡量做到水平并且避免分離亦或是造成大空隙。

2.5.2 墊層料加工制備

墊層料是通過墊層料加工系統(tǒng)所產(chǎn)出的半成品料和機(jī)制砂混合組成的，墊層料加工系統(tǒng)所產(chǎn)出的半成品料使用二級(jí)破碎的生產(chǎn)流程，粗碎使用PEF600×900顎式的一臺(tái)破碎機(jī)，二破車間使用PFQ-1007的強(qiáng)力反擊機(jī)二臺(tái)，利用對(duì)破碎機(jī)在開度上進(jìn)行調(diào)整來對(duì)粒徑進(jìn)行掌控，機(jī)制砂使用700×500錘式打砂機(jī)二臺(tái)以及700×400錘式打砂機(jī)一臺(tái)，利用二破車間之中的一臺(tái)PFQ-1007型號(hào)的強(qiáng)力反擊機(jī)通過溜槽到打砂機(jī)之中獲取。

按照設(shè)計(jì)墊層料在包絡(luò)曲線上的相關(guān)要求、石老虎山上的墊層料加工系統(tǒng)產(chǎn)出的半成品料以及機(jī)制砂所進(jìn)行的篩分曲線在室內(nèi)實(shí)施混合，再利用在現(xiàn)場進(jìn)抽樣之后，進(jìn)而確立機(jī)制砂同半成品石料的之間混合比例是：

機(jī)制砂和半成品石料之間的比為3:7（質(zhì)量比）。

混配使用ZL50C裝載機(jī)，首先按照兩種材料的混配質(zhì)量比計(jì)算出裝載機(jī)的斗容，每次在對(duì)混配量進(jìn)行確立之后，就計(jì)算裝載機(jī)斗容，首先把正確計(jì)算的機(jī)制砂使用裝載機(jī)運(yùn)輸場地之上，隨后把半成品石料使用裝載機(jī)送到機(jī)制砂之上，使用裝載機(jī)進(jìn)行均勻的攪拌，在對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)之后放于成品墊層料之中。

2.5.3 墊層料填筑施工

對(duì)填筑的堆石料進(jìn)行碾壓要使用德國制造的BW-219DH-3振動(dòng)平碾以及HCD70B型高速?zèng)_擊夯輔助碾壓，通過石老虎山的墊層料加工系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)制作準(zhǔn)備。墊層料使用裝載機(jī)裝到載重20 t的自卸運(yùn)輸車送到壩上，使用后退法進(jìn)行卸料，采用人工和反鏟配合的方式平料，采用振動(dòng)平碾壓實(shí)。臨近兩岸岸坡的地方以及迎水面砼擠壓式邊墻周圍的50 cm之中使用小型沖擊夯來夯實(shí)，確保填筑墊層料的質(zhì)量。

2.6 特殊墊層料填筑

2.6.1 特殊墊層料設(shè)計(jì)要求

特別的墊層料放于趾板同面板周圍的縫隙下面，也別的墊層料使用篩除粒徑大于40 mm的級(jí)配曲線。

特別墊層料的別的設(shè)計(jì)要求參照于設(shè)計(jì)墊層料填筑的相關(guān)要求。

2.6.2 特殊墊層料加工制備

特殊是墊層料通過榪娘新寨同骨料加工系統(tǒng)所產(chǎn)出的成品的中小石同機(jī)制砂混配構(gòu)成，按照設(shè)計(jì)特殊墊層料在包絡(luò)曲線上的相關(guān)要求、榪娘新寨砼骨料加工系統(tǒng)產(chǎn)出的成品的中小石以及機(jī)制砂的篩分曲線在室內(nèi)實(shí)施混配，再利用對(duì)現(xiàn)場的抽樣檢測，最終明確特殊墊層料的中小石同機(jī)制砂之間的混配比是：

中石、小石和機(jī)制砂三者之間的比為1:2:7（質(zhì)量比）。

混配使用ZL50C裝載機(jī)，首先把三種材料的混配質(zhì)量比計(jì)算為裝載機(jī)斗容，每次在確立混配量之后，換算成裝載機(jī)斗容，首先把正確計(jì)算的機(jī)制砂通過裝載機(jī)送到場地之上，隨后把小石通過裝載機(jī)送至機(jī)制砂之上，然后把中石通過裝載機(jī)送到小石之上，再通過裝載機(jī)均勻的攪拌，通過隨機(jī)現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)之后放于成品特殊墊層料之中，在需要上壩進(jìn)行填筑的時(shí)候在通過裝載機(jī)把這些成品料裝到載重15 t的自卸運(yùn)輸車上送上壩。

2.6.3 特殊墊層料填筑施工

填筑特殊墊層料的碾壓使用HCD70B高速?zèng)_擊夯，通過榪娘新寨砼骨料加工系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)制作準(zhǔn)備。特殊墊層料使用裝載機(jī)裝到載重15 t的自卸運(yùn)輸車上送上壩，卸在已經(jīng)碾壓過的墊層料之上，使用小反鏟送到填筑區(qū)之上，人工同反鏟相互配合實(shí)施平料，在采用HCD70B高速?zèng)_擊夯進(jìn)行夯實(shí)。

按照目前的路徑系統(tǒng)，運(yùn)輸特殊墊層料一定要穿過堆石料區(qū)、過渡料區(qū)以及墊層料區(qū)，所以輸送特殊墊層料的運(yùn)輸工具一定要時(shí)常維持車廂以及輪胎上的衛(wèi)生，盡可能的避免因?yàn)檐噹约拜喬ド系母街?，如泥土等有關(guān)的雜物被帶到堆石料區(qū)、過渡料區(qū)以及墊層料區(qū)之中。

3 結(jié)束語

泗南江水電站的混凝土面板堆石壩高達(dá)115 m基于百米級(jí)的混凝土面板堆石壩施工之中有著代表意義，堆石壩在施工上的優(yōu)勢(shì)即是能夠全年進(jìn)行施工，能夠減短工期，在需要合理的組織施工的時(shí)候，填筑大壩的提升速度不能夠太快，依據(jù)填筑泗南江水電站的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，放到每個(gè)月5 m到8 m，就能夠確保工期和填筑料自然的沉陷期，在完成填筑大壩3個(gè)月之后在實(shí)施砼面板項(xiàng)目施工，此時(shí)大壩的沉陷量會(huì)完成9成之上，對(duì)于砼面板以后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂痕極為關(guān)鍵。總的來講，壩料的填筑是及其關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)方面的處理、設(shè)計(jì)料場、開采材料、設(shè)置施工路線等均要得到重視。

參考文獻(xiàn)

[1]闕進(jìn)彬等.泗南江水電站混凝土面板堆石壩填筑施工[A].2006年面板堆石壩年會(huì)暨深厚覆蓋層筑壩技術(shù)研討會(huì)，2006.

[2]闕進(jìn)彬等.泗南江水電站混凝土面板堆石壩填筑施工[J].云南水力發(fā)電，2006.

[3]儲(chǔ)茂成.龍馬水電站混面板堆石壩壩體填筑施工[J].云南水力發(fā)電，2010.