碾壓式土石壩施工技術(shù)的要點(diǎn)探析

尤 臻

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

0 引 言

近年來(lái)，中國(guó)逐步加大了水利水電工程建設(shè)力度，碾壓式土石壩在眾多壩型中有著，就地取材、施工進(jìn)度快、節(jié)約成本的特點(diǎn)，能充分發(fā)揮出水利水電工程應(yīng)有的作用和功能。在工程建設(shè)中，碾壓式土石壩的實(shí)施成效對(duì)整座水利水電工程使用安全、施工質(zhì)量、使用壽命等皆有較大影響。因此，在水利水電工程施工中，碾壓式土石壩開(kāi)挖、選料、碾壓、防滲等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理是大壩的關(guān)鍵?；诖耍恼戮驮颇鲜℃?zhèn)沅縣丙果河水庫(kù)中碾壓式土石壩施工技術(shù)進(jìn)行分析、探討。

1 工程概況

鎮(zhèn)沅縣丙果河水庫(kù)位于云南省普洱市鎮(zhèn)沅縣者東鎮(zhèn)者東村的丙果河上，集農(nóng)田灌溉、集鎮(zhèn)供水、農(nóng)村居民人蓄飲用水等功能的新建蓄水工程，水庫(kù)的總庫(kù)容為435.32萬(wàn)m3。大壩為瀝青混凝土心墻防滲風(fēng)化料碾壓壩，最大壩高66.5m，壩頂長(zhǎng)171.0m，壩頂寬度8.0m；由正槽無(wú)閘控制溢洪道布置在大壩左岸全長(zhǎng)235.7m；采用右岸導(dǎo)流洞導(dǎo)流，并設(shè)有輸水洞、引水渠道總長(zhǎng)19.773km。丙果河水庫(kù)工程為四等工程，主要建筑物攔河壩、溢洪道、導(dǎo)流輸水隧洞為4級(jí)建筑物，次要建筑物及渠道為5級(jí)建筑物。

2 碾壓式土石壩施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工前準(zhǔn)備工作

碾壓式土石壩施工過(guò)程中，在施工前做好技術(shù)交底、施工準(zhǔn)備等綜合管理工作，前期對(duì)建筑材料質(zhì)量、數(shù)量等進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)及設(shè)備的選型等采用大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)，為后續(xù)的碾壓式土石壩施工提供參考數(shù)據(jù)，規(guī)范工程建設(shè)施工過(guò)程的控制，有助于提高碾壓式土石壩技術(shù)水平[1]。

2.2 施工前準(zhǔn)備合理布置施工道路

施工便道是工程建設(shè)的前題，需充分結(jié)合施工區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有道路進(jìn)行布置修建，能提高施工效率，可適當(dāng)?shù)墓?jié)約施工成本。在兩岸壩肩開(kāi)挖工作面修建施工臨時(shí)便道、改擴(kuò)建道路及永久道路等施工道路，各層施工道路之間采用臨時(shí)支線道路連接，總體平面上形成“Z”“工”形道路網(wǎng)絡(luò)，縮短運(yùn)輸距離的同時(shí)，提高道路的通過(guò)能力。各層施工道路之間采用臨時(shí)支線道路連接。施工道路結(jié)合開(kāi)挖區(qū)成型后的馬道高程布置，按每條施工道路控制3個(gè)馬道即30m高差的原則布置，滿足最大開(kāi)挖出渣和邊坡支護(hù)施工。

2.3 工程測(cè)量

在壩基岸坡清理之前，對(duì)提供的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行審核與復(fù)測(cè)，為碾壓式土石壩軸線、高程提供保障。在放線測(cè)量的過(guò)程中，對(duì)放線的高度、距離等進(jìn)行控制，起坡線應(yīng)放大處理。在完成清坡工作后，開(kāi)始填筑施工，以邊測(cè)量邊繪制為基本原則，在心墻、壩殼上料前，開(kāi)始進(jìn)行邊線測(cè)量，并繪制相應(yīng)的圖紙，以此為依據(jù)，保證填筑工作的有序開(kāi)展。

在壩體施工過(guò)程中工程測(cè)量放樣以及壩體開(kāi)挖、填筑等為重點(diǎn)進(jìn)行綜合控制，通過(guò)標(biāo)記樁位的縱橫軸線，水平控制測(cè)量等，對(duì)壩體軸線、平面高程、邊坡坡度、平整度等測(cè)量精度、誤差等進(jìn)行控制調(diào)差、平差。在壩體施工過(guò)程中利用GPS全站儀進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量定位后，開(kāi)展填筑施工作業(yè)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析，對(duì)全過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2.4 壩基與岸坡處理

壩基與岸坡的處理是大壩基礎(chǔ)的重要保障且屬于隱蔽工程，也是土石壩施工中的重要分部工程。在對(duì)壩基以及岸坡進(jìn)行開(kāi)挖及地基處理過(guò)程中，采用“先上后下、實(shí)時(shí)監(jiān)控”分層開(kāi)挖清理的方式，對(duì)壩基以及壩肩等進(jìn)行開(kāi)挖、清理，保證壩基、壩肩的綜合質(zhì)量。壩基與岸坡處理達(dá)標(biāo)后，經(jīng)專(zhuān)業(yè)監(jiān)理工程師驗(yàn)收、審核達(dá)標(biāo)后才能進(jìn)行下一道工序的施工。

在施工過(guò)程中秉承著土方平衡利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，盡可能節(jié)省成本的要求和原則，結(jié)合本工程地質(zhì)資料分析和壩料平衡計(jì)算，大壩開(kāi)挖料70%可用于填筑大壩。工程開(kāi)工后，詳細(xì)制定石料的開(kāi)采和利用計(jì)劃，開(kāi)挖過(guò)程中地質(zhì)工程師配合工程師對(duì)有用料和無(wú)用料進(jìn)行鑒別，無(wú)用料提前剝離揚(yáng)棄，對(duì)用于大壩填筑的石方開(kāi)挖認(rèn)真進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)及生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)，保證開(kāi)挖渣料級(jí)配滿足大壩填筑需要。

2.5 基礎(chǔ)開(kāi)挖方法及措施

1)邊坡開(kāi)口采取“先清、后錨、再開(kāi)挖”的措施。

邊坡開(kāi)口要按照“先清、后錨、再開(kāi)挖”的順序進(jìn)行施工，在邊坡開(kāi)口前，需要對(duì)邊坡進(jìn)行清理，對(duì)砌石進(jìn)行清理，并結(jié)合地質(zhì)環(huán)境，對(duì)邊坡環(huán)境進(jìn)行清理，在清理后進(jìn)行錨固處理，在邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，可通過(guò)支護(hù)結(jié)構(gòu)搭建，穩(wěn)固整體開(kāi)挖環(huán)境，并保證邊坡的整體穩(wěn)定性。

2)按“治坡先治水”的原則，處理好邊坡開(kāi)挖與排水的關(guān)系。

治坡先治水的原則下，對(duì)邊坡開(kāi)挖與排水之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，其中包含截水溝、排水溝等，在排水設(shè)施開(kāi)挖處理下，對(duì)地下水露出情況、排水系統(tǒng)管道等進(jìn)行綜合控制，避免出現(xiàn)邊坡滲漏的情況。馬道排水溝以及地表排水系統(tǒng)在搭建與應(yīng)用中，為避免出現(xiàn)內(nèi)滲的情況，則需要在邊坡穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上，對(duì)邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、排水結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行控制，提高邊坡施工的穩(wěn)定性與有效性。

3)采取“自上而下、逐層開(kāi)挖、逐層支護(hù)”的開(kāi)挖支護(hù)程序。

“自上而下、逐層開(kāi)挖、逐層支護(hù)”的開(kāi)挖支護(hù)施工，是按照從上至下的方式分層開(kāi)挖，并在逐層開(kāi)挖的過(guò)程中，可對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行完善，在工程師同意后，保證邊坡的穩(wěn)定性。為限制卸荷松弛的問(wèn)題，開(kāi)挖工作面以及施工過(guò)程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)各層的高度差要控制在10m以?xún)?nèi)，并逐層控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程，上層的支護(hù)結(jié)構(gòu)要符合下層開(kāi)挖的施工要求。

4)“分區(qū)分層、由外向內(nèi)、梯次施工”，實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖支護(hù)流水作業(yè)。

“分區(qū)分層、由外向內(nèi)、梯次施工”是根據(jù)工程開(kāi)挖要求，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的平行作業(yè)進(jìn)行控制，盡可能的減少邊坡揭露面積以及暴露的時(shí)間，并進(jìn)行快速支護(hù)施工作用。每一梯段在實(shí)際施工中，可按照從外向內(nèi)的順序進(jìn)行開(kāi)挖，每次爆破作業(yè)后，需要對(duì)爆破后作業(yè)面進(jìn)行整形處理，在這一過(guò)程中，盡可能的不采用壓渣爆破的方式進(jìn)行施工，對(duì)自由面進(jìn)行整形處理后，可對(duì)排水孔、錨桿、混凝土等進(jìn)行綜合控制，保護(hù)邊坡開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)。

5)加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)和爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)指導(dǎo)施工。

基坑開(kāi)挖施工要從安全監(jiān)測(cè)以及爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)的角度，對(duì)安全施工過(guò)程、埋設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)作業(yè)等進(jìn)行綜合控制，在加強(qiáng)邊坡變性監(jiān)測(cè)控制下，可對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，對(duì)錨固施工以及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)過(guò)程等進(jìn)行優(yōu)化匯總，可提高施工質(zhì)量控制的綜合水平。為降低爆破作業(yè)對(duì)邊坡穩(wěn)定性以及邊坡結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生影響，在正常作業(yè)的過(guò)程中，可對(duì)爆破質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)頻率、爆破藥量使用等進(jìn)行控制，在對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整與分析的基礎(chǔ)上，可通過(guò)對(duì)爆破藥量以及爆破點(diǎn)的控制，提高爆破震動(dòng)控制的綜合水平。

2.6 壩體填筑施工

壩體填筑施工是在壩基與岸坡工序驗(yàn)收合格后，對(duì)壩體進(jìn)行填筑的質(zhì)量控制過(guò)程。在填筑前，為保障壩體填筑的質(zhì)量，必須開(kāi)展填筑料的碾壓試驗(yàn)工作，明確壩體填筑的材料粒徑、鋪筑厚度、含水量、碾壓機(jī)具選擇、碾壓遍數(shù)等參數(shù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)全過(guò)程動(dòng)態(tài)調(diào)整。

壩體心墻是大壩防滲的關(guān)鍵工序，在心墻填筑過(guò)程中，要保證與壩軸線平行，遵循原材料開(kāi)采→材料加工→運(yùn)輸卸料→機(jī)械攤鋪→機(jī)械碾壓→成型施工流程控制，鋪筑與碾壓作業(yè)應(yīng)連續(xù)施工，如果出現(xiàn)斷歇的情況，則會(huì)影響心墻填筑的綜合質(zhì)量。

壩殼填筑的工作內(nèi)容以及程序與心墻的操作施工過(guò)程基本一致，但是，在實(shí)際施工作業(yè)中，壩殼填筑的技術(shù)要求相對(duì)比較高，在時(shí)機(jī)施工的過(guò)程中，工程材料的選擇要求比較嚴(yán)格，對(duì)浸潤(rùn)線以下的填料，可選擇風(fēng)化石渣為主原料。從壩上的填料角度進(jìn)行分析，避免填筑材料雜質(zhì)超標(biāo)的情況出現(xiàn)，與此同時(shí)，對(duì)壩體本身的含水率進(jìn)行控制。如果壩底水分達(dá)不到技術(shù)要求，需要在碾壓前進(jìn)行灑水處理，并對(duì)填筑厚度進(jìn)行控制，提高碾壓式土石壩的填筑質(zhì)量。碾壓式土石壩的施工質(zhì)量控制，則需要從結(jié)構(gòu)、造價(jià)以及外觀等角度進(jìn)行分析，對(duì)壩基、選料、壩體建筑等進(jìn)行質(zhì)量控制。

2.7 反濾排水設(shè)施與護(hù)坡施工

在反濾排水作業(yè)中，鋪設(shè)反濾層要保證碾壓質(zhì)量。在完成碾壓工作后，可以劃出反濾層的開(kāi)挖線，并根據(jù)開(kāi)挖線進(jìn)行填筑施工處理。在填筑施工的過(guò)程中，對(duì)反濾層的厚度進(jìn)行控制，可有效避免反濾層過(guò)厚或過(guò)薄的情況出現(xiàn)。

在壩趾排水階段，可對(duì)選料質(zhì)量進(jìn)行控制，并選擇堅(jiān)硬的石料，利用石料本身的飽和抗壓強(qiáng)度、幾何尺寸以及軟化系數(shù)等相關(guān)參數(shù)，保證壩趾施工的基本質(zhì)量。從石料分布的角度進(jìn)行分析，考慮反濾層位置，可選擇顆粒相對(duì)較小的石料。壩體的外層則可以選擇顆粒相對(duì)較大的石料。在實(shí)際鋪設(shè)的過(guò)程中，將石料的鋪設(shè)厚度控制在1m以?xún)?nèi)。石料鋪設(shè)結(jié)構(gòu)方面，可采用上下交互填充的方式進(jìn)行作業(yè)，不能預(yù)留過(guò)大的空隙以及縫隙，避免石料之間相互垂直，避免壩體不穩(wěn)的情況出現(xiàn)。

護(hù)坡施工根據(jù)壩體施工高程，逐層填筑待兩岸坡面達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，分層進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)的過(guò)程中，要按照墊層、砌石的順序進(jìn)行鋪設(shè)，并保證墊層的層、面、體的有效統(tǒng)一，保證碾壓式土石壩的護(hù)坡施工質(zhì)量。

2.8 施工安全質(zhì)量管控

由于碾壓式土石壩的工程建設(shè)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，存在潛在的危險(xiǎn)源較多。①施工過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到諸多大型設(shè)備，因此需要施工管理人員要加強(qiáng)對(duì)特種設(shè)備操作人員的安全培訓(xùn)，規(guī)范他們的行為。②要加強(qiáng)對(duì)各種施工材料的質(zhì)量控制。在工程建設(shè)中的原材料、混凝土等的質(zhì)量控制尤為重要，是工程質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié)。例如在混凝土澆筑的時(shí)候，需要做好混凝土的振搗工藝，防止混凝土出現(xiàn)空鼓等現(xiàn)象。另外還要做好混凝土的運(yùn)輸控制，比如在混凝土運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中要合理設(shè)計(jì)運(yùn)輸路線，避免運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)而影響混凝土的性能。③要增強(qiáng)施工作業(yè)人員的質(zhì)量控制意識(shí)。在大壩工程施工芝程中存在諸多隱蔽工程，如果忽視施工質(zhì)量，則會(huì)為后續(xù)水利工程的運(yùn)行埋下安全隱患，造成不可挽回的損失。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)國(guó)家的生態(tài)發(fā)展要求，綠色、生態(tài)、節(jié)能的工程建設(shè)能為社會(huì)節(jié)約能源及成本，并發(fā)揮工程最大的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，就此而言水利水電工程中碾壓式土石壩的“就地取材、節(jié)約成本、綠色生態(tài)”特點(diǎn)，成為目前中小型水利工程中優(yōu)先選擇的方案。為保證工程建設(shè)安全及質(zhì)量，在施工過(guò)程中要對(duì)施工準(zhǔn)備、施工技術(shù)、工序流程、施工機(jī)具、建筑材料質(zhì)量、施工方案、試驗(yàn)參數(shù)、實(shí)施質(zhì)量成果等主要環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合控制，并不斷的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，做好每個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格要求提高碾壓式土石壩的施工控制水平。在國(guó)家不斷發(fā)展的過(guò)程中，同類(lèi)工程還需不斷探究、提高施工效率、優(yōu)化施工方法、增強(qiáng)工程可靠性和安全性，本項(xiàng)目建設(shè)施工可為今后同類(lèi)項(xiàng)目提供參考借鑒。