水利工程中面板堆石壩壩體填筑施工技術(shù)

王亞軍

（中鐵十七局集團城市建設(shè)有限公司，貴州 貴陽 550000）

隨著社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的不斷推進，水利工程建設(shè)越來越受到人們的關(guān)注和重視。作為水利工程的重要組成部分，大壩的建設(shè)和維護對于保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會發(fā)展至關(guān)重要。面板堆石壩是一種新型的大壩類型，其采用鋼筋混凝土面板作為主體結(jié)構(gòu)，以石塊為填料進行填筑，具有較高的抗震性能和耐久性能，已經(jīng)成為近年來水利工程建設(shè)的熱點之一。因此，對于面板堆石壩壩體填筑施工技術(shù)的研究，對于提高施工質(zhì)量和效率，保障水利工程建設(shè)的順利進行具有重要的意義和價值。

1 面板堆石壩的相關(guān)概述

1.1 面板堆石壩結(jié)構(gòu)

面板堆石壩是一種新型的大壩類型，其結(jié)構(gòu)特點和施工工藝與傳統(tǒng)的重力式混凝土大壩有很大的不同。面板堆石壩采用鋼筋混凝土面板作為主體結(jié)構(gòu)，以石塊為填料進行填筑，具有以下結(jié)構(gòu)特點：第一，面板堆石壩的主體結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土面板，其具有較高的抗拉強度和彎曲強度，能夠有效抵抗大壩產(chǎn)生的水壓力和地震力，具有較好的抗震性能和耐久性能。第二，面板堆石壩的填筑材料是石塊，填筑面板與面板之間的空隙，形成了壩體內(nèi)部的排水系統(tǒng)，能夠有效排除壩體內(nèi)部的滲漏水，提高了大壩的穩(wěn)定性和安全性。第三，面板堆石壩的壩頂寬度較窄，一般為3～5 m，相對于傳統(tǒng)的混凝土大壩，其占地面積較小，可以節(jié)省大量的土地資源。

1.2 面板堆石壩施工特點

面板堆石壩的施工特點與傳統(tǒng)的混凝土大壩有很大的不同，具有以下施工特點。第一，面板堆石壩的施工工藝相對簡單，施工速度較快。填筑石塊的施工可以采用機械化方式，如挖掘機、裝載機等，可以大大提高施工效率。第二，面板堆石壩的施工工期較短，建設(shè)成本相對較低。由于其填筑材料為石塊，可以采用當?shù)氐氖馁Y源，降低了建設(shè)成本。第三，面板堆石壩的施工需要注重填筑石塊的密實度和均勻度，填筑過程中需要進行多次的壓實和均勻化處理，以確保填筑材料的密實度和穩(wěn)定性。

2 水利工程中面板堆石壩壩體填筑施工工藝

2.1 壩體填筑施工

在面板堆石壩建設(shè)中，壩體填筑施工是一個非常重要的環(huán)節(jié)。在進行壩基兩岸邊坡的質(zhì)量檢驗，并檢驗合格后，才能夠進行最后期的大壩滲漏填筑路基施工，主要施工方法就是澆注水泥。在工程建設(shè)時，需要全面掌握年度的防洪工作需求，以保證整體工程建設(shè)周期內(nèi)達到有關(guān)規(guī)定。當基坑的節(jié)流工作完成后，就必須立即按照水利工程施工設(shè)計要求對大壩的滲漏填筑路基施工區(qū)域全面進行清潔，隨后再開展后面的工程建設(shè)。在壩體施工期間主要以流水組織作業(yè)模式為主，不僅能夠保證水利工程建設(shè)各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量及效率，而且可以提升工程整體的安全性。具體可以將壩體劃分成多個施工單元，并分別實施測量放樣、運輸和卸載壩體填料、填料攤鋪等作業(yè)，壩體填筑施工應(yīng)保障連續(xù)性，并預防漏壓和超壓等問題。

2.2 測量控制

在堆石壩基礎(chǔ)面的施工作業(yè)完成后，需要對不同填筑區(qū)域的交界線依據(jù)設(shè)計要求進行確認和區(qū)分。為了做好標識以便于后續(xù)施工，可以采用撒石灰線的方式將各個區(qū)域分開。同時，需要控制墊層上游區(qū)域，針對兩岸坡體，標記出樁號，準確計算破體的位置，為了確定過渡層與上下游墊板的邊境線，需要通過確定下游邊條和主次邊境線的方法，從二層到三級都有一個測量，這樣可以確定堆石壩區(qū)域的交界線區(qū)域。在具體的施工測量控制工作中，需要全面分析壩體斷面結(jié)構(gòu)狀態(tài)，全面考慮地基沉陷引起的高程和尺寸變化，將管理層設(shè)計要求作為填筑作用預留高度的依據(jù)，一般來說，壩基沉降量在0.5%～1%之間。在進行填筑施工時，往往需要每填筑一次就必須測量一次分區(qū)邊條，從而實現(xiàn)對橫斷面圖的精確制圖。通過在施工作業(yè)中進行多次的定線放樣和檢驗，充分保證了堆石壩施工的計量準確度。

2.3 壩料攤鋪作業(yè)

壩體鋪設(shè)期間，應(yīng)堅持在主要填筑材料的最低點處逐步向上鋪設(shè)施工的方式。而混合材料攤鋪作用的方式則應(yīng)平行于軸線，主要填筑基礎(chǔ)物料為基礎(chǔ)墊層料、小區(qū)料、砂礫材料和過渡物料等。在進行對主堆石副堆石和壓縮料等進行的填筑壓實工藝中，還必須使用進占法。在具體的實施過程中，填筑物料必須采用由自卸車裝運及裝卸后，再通過電動車進行攤鋪并平整填充料的方法，完成物料的填充。實際攤鋪工作開展時，可以使用小型房產(chǎn)挖機將材料與界面完全分開，另外需要讓專人進行過渡與墊層材料的平整處理，完成攤鋪作業(yè)后，要及時采用水準儀檢查材料鋪設(shè)厚度，確保鋪設(shè)厚度能夠滿足設(shè)計要求以及填筑作業(yè)標準。

2.4 壓實施工

壩料壓密實是壩體填筑施工中非常關(guān)鍵工作環(huán)節(jié)，需要在壩料攤鋪完成后進行作業(yè)，通常采用自行式振動碾壓法進行過渡才能進行墊層填筑材料的壓實工作，碾壓過程中保持進退錯距的方式進行反復壓實；而利用分區(qū)填筑碾壓方法進行砂礫材料和主次堆砌材料的壓實工作。具體施工需要注意以下方面，在開展振動壓實作業(yè)過程中，應(yīng)當按照平行于大軸線的方向來推進壓實。對于道路邊坡位置以及岸坡位置，應(yīng)當采取由內(nèi)往外的碾壓方式，并對填料進行振動夯實。在壓實主次堆石填料的過程中，一般會采取進退錯距法，在碾壓作業(yè)中要確保碾壓次數(shù)與碾壓寬度滿足具體施工要求和相關(guān)標準。通常來說，需要將碾壓次數(shù)控制在8 次以上，碾壓寬度需要保持在2 m 左右為宜。此外，在壓實過程中還需要注意碾壓速度、碾壓壓力和碾壓次數(shù)的協(xié)調(diào)，以保證填料的密實度和均勻度。最后，完成壓實施工后，還需要進行密實度檢查，確保填料達到設(shè)計要求和標準。

3 水利工程中面板堆石壩壩體填筑施工技術(shù)實踐應(yīng)用

3.1 項目概況

項目名稱：貴州省興義市花生寶水庫建筑及安裝工程。

建設(shè)地點：貴州省興義市三江口鎮(zhèn)。

花生寶水庫建設(shè)工程為Ⅳ等?。?）型水庫工程。水庫正常蓄水位951 m，死水位930 m，水庫設(shè)計洪水位953.15 m（P=2%），校核洪水位為953.72 m（p=2%），水庫總庫容為2.87×106m3，正常蓄水位2.085×106m3。主要建設(shè)內(nèi)容有擋水建筑物（大壩）、溢洪道、導流兼引水隧道、灌區(qū)管道、辦公樓等。大壩為混凝土面板堆石壩，壩長278 m，壩頂高程954.50 m，壩頂寬8.0 m，最大壩高48.5 m。溢洪道布置于左壩肩，全長274 m，采用正槽無閘控制，堰頂高程951.0 m，堰寬16 m，泄槽寬8 m。導流引水隧洞布置于右岸，由隧洞和箱涵組成，全長480 m（隧洞340 m，箱涵140 m），隧洞斷面尺寸寬4 m×4 m 城門洞型。工程渣場布置于花生寶水庫壩址下游灘地，臨時用地2.757 hm2；工程料場距大壩2.2 km，位于大壩下游花生寶組村寨北側(cè)。

本項目處于三江口鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)，本區(qū)域無蓄水工程，供水保證率低，村民和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民飲水困難，嚴重影響人民群眾的生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，花生寶水庫建成后可以解決三江口鎮(zhèn)及周邊村寨的安全飲水問題。灌區(qū)布置于花生寶水庫壩址下游甘壩子河河道兩岸坡地及丘陵平面上，涉及團社區(qū)、安沙村、紅落萬村，總面積502 hm2；其中水田282.67 hm2，旱地219.33 hm2。灌區(qū)管道全長21.98 km，分為干管及5 條支管，管徑DN350900。人飲支管共布置4 座提水泵站，分別位于大黑溝、甘壩子、花地坡、田壩。

3.2 面板堆石壩壩體填筑施工技術(shù)實踐應(yīng)用

3.2.1 填筑原料質(zhì)量控制

堆石是面板壩體填筑的主要原料之一，其結(jié)構(gòu)比較松散，沒有黏合能力，因此在施工過程中需要進行碾壓處理，以提高堆石料的密實度，從而使得堆石之間的結(jié)合更加緊密。這樣可以提高整體壩體的變形模量，降低壓縮變形。填筑原料的材質(zhì)與級配要求對碾壓密實效果造成嚴重的影響。首先，墊層區(qū)材料為了達到平整密實的要求，應(yīng)合理控制墊層材料級配，不僅規(guī)定填充質(zhì)地堅硬以和耐久性良好的材料，還要確保沒有黏土與有機物等雜質(zhì)，所以常常使用的填充石料為弱風化層巖石。在加工堆石料時，要嚴格控制石料粒徑在100 mm 以內(nèi)，這樣可以提高調(diào)料的抗剪強度。其次，過渡區(qū)域主要發(fā)揮保護墊層區(qū)，能夠減緩高水頭的沖擊，降低高水頭對墊層區(qū)的沖刷。為此，需要控制過渡區(qū)材料粒徑為300 mm 以內(nèi)，這樣可以起到良好的反濾功能以及排水性，在對過濾區(qū)壓實后可以提升其抗剪強度。最后，水利工程整個水荷載的重點作用區(qū)域為主堆石區(qū)域 ，其填筑材料的質(zhì)量會直接影響面板的安全運行，通常會設(shè)置于上游區(qū)域。次堆石區(qū)域一般位于下游區(qū)域。能夠確保下游邊坡和主堆石體的穩(wěn)定性，為此，在選擇此區(qū)域石料時，要注重石料的 耐久性、硬度、強度以及抗風化能力，要求石料加工后粒徑不超過設(shè)計壓實厚度，同時排水性要達到設(shè)計需求。

3.2.2 壩基基礎(chǔ)處理

對壩基最終開挖線以下的所有地質(zhì)缺陷部位，如間距較小的薄層夾層、斷層、易于被水流侵蝕的區(qū)域等，按照設(shè)計圖紙，需作用挖置換小料處理；對兩岸岸坡內(nèi)陡坡與倒懸突兀部位，需作削坡開挖處理，其成型坡比不陡于1 ∶0.5；對陡坡與倒懸低凹部位，作混凝土、漿砌石及過渡料處理，其成型坡比不陡于1 ∶0.5；對趾板基礎(chǔ)及趾板下游陡坡部位，作混凝土補坡處理。

3.2.3 壩體分區(qū)填筑作業(yè)

在進行填筑施工之前，需要對基層進行徹底清理，以確?；鶎颖砻娓蓛魺o雜物，有利于后續(xù)填筑作業(yè)的正常進行。填筑材料的選擇應(yīng)根據(jù)不同壩體的受力情況進行，以確保填筑質(zhì)量和壩體穩(wěn)定性。在填筑碾壓的過程中，需要根據(jù)不同位置采取不同強度的填筑碾壓，以避免大壩整體形變或沉降，并有助于不同區(qū)域的平起施工。然而，填筑作業(yè)受到氣候環(huán)境、施工組織和石料運輸?shù)纫蛩氐挠绊?，無法確保壩體斷面呈現(xiàn)整體上升趨勢。因此，在實施填筑作業(yè)時通常會采用分區(qū)、分期的方式，以確保填筑質(zhì)量和壩體穩(wěn)定性。第一，劃分填筑區(qū)域：根據(jù)設(shè)計要求和實際情況，將整個壩體劃分為若干個填筑區(qū)域。第二，確定填筑順序：根據(jù)填筑區(qū)域的大小、高度和位置等因素，確定填筑的順序和進度。在花生寶水庫的建設(shè)中，填筑順序一般是從下游向上游逐步填筑，先填筑低區(qū)域，再填筑高區(qū)域。第三，準備填筑材料：根據(jù)設(shè)計要求和填筑區(qū)域的特點，準備好相應(yīng)的填筑材料，包括石料、土壤和混凝土等。在花生寶水庫的建設(shè)中，采用的主要是石料和土壤。第四，進行填筑作業(yè)：按照填筑順序和進度，對各個填筑區(qū)域進行填筑作業(yè)，逐步提高填筑高度，保證填筑質(zhì)量和穩(wěn)定性。在填筑過程中，要注意控制填筑的厚度和坡度，確保填筑均勻和穩(wěn)定。第五，完善填筑工程：在填筑過程中，及時進行巡視和檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理和修正，確保填筑質(zhì)量和工程安全。同時，要加強對填筑區(qū)域的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，確保填筑質(zhì)量和壩體穩(wěn)定性。為此，壩體填筑壩體分區(qū)填筑作業(yè)是一種科學、合理、高效的填筑方式，能夠有效地控制填筑質(zhì)量和進度，提高填筑效率和壩體穩(wěn)定性，從而確保大壩的安全可靠。

4 水利工程中面板堆石壩壩體填筑施工注意事項和未來發(fā)展趨勢

4.1 注意事項

面板堆石壩是一種常見的水利工程建筑形式，其壩體填筑施工需要注意以下幾點：①壩體填筑施工前，需要對基層進行徹底地清理，確?；鶎颖砻娓蓛魺o雜物，有利于后續(xù)填筑作業(yè)的正常開展。②填筑材料的選擇應(yīng)根據(jù)不同壩體的受力情況進行，以確保填筑質(zhì)量和壩體穩(wěn)定性。③填筑碾壓的過程中，需要根據(jù)不同位置采取不同強度的填筑碾壓，以避免大壩整體形變或沉降，并有助于不同區(qū)域的平起施工。④在填筑過程中，需要加強對填筑區(qū)域的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，確保填筑質(zhì)量和壩體穩(wěn)定性。

4.2 未來發(fā)展趨勢

未來，隨著科技的不斷發(fā)展和水利建設(shè)的不斷完善，面板堆石壩的建設(shè)也將面臨新的發(fā)展趨勢，主要包括以下幾個方面：①采用新型材料：隨著新型材料的不斷涌現(xiàn)，如高性能混凝土、鋼纖維混凝土等，將有望在面板堆石壩的建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，從而提高壩體的強度和穩(wěn)定性。②引入智能技術(shù)：隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，將有望在面板堆石壩的建設(shè)中引入智能監(jiān)測和控制技術(shù)，實現(xiàn)對壩體施工和運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和控制，從而提高壩體的安全性和可靠性。③實現(xiàn)生態(tài)化建設(shè)：隨著社會對環(huán)境保護的重視，未來的面板堆石壩建設(shè)將更加注重生態(tài)化建設(shè)，采用生態(tài)材料和生態(tài)設(shè)計，實現(xiàn)壩體和周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而提高壩體的可持續(xù)性和環(huán)保性。

5 結(jié)語

作為水利工程中常見的建筑形式，面板堆石壩的壩體填筑施工技術(shù)不僅關(guān)系到壩體的穩(wěn)定性和安全性，同時也是保障水利工程質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。在填筑施工過程中，需要注意選擇合適的填筑材料、嚴格控制填筑質(zhì)量、加強對填筑區(qū)域的監(jiān)測等，以確保壩體的穩(wěn)定性和耐久性。隨著科技和社會需求的不斷發(fā)展，面板堆石壩的建設(shè)也將面臨新的發(fā)展趨勢，包括新型材料的應(yīng)用、智能技術(shù)的引入和生態(tài)化建設(shè)的實現(xiàn)等，這些都將為水利工程的發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。