浅谈面板堆石坝填筑施工优化与质量控制

下面是鲁班乐标给大家带来关于面板堆石坝填筑施工优化与质量控制相关内容，以供参考。

1、基本资料

新疆开都河柳树沟水电站混凝土面板堆石坝为2级建筑物。坝高102.0m，坝顶长186.4m，坝顶宽10.0m，正常蓄水位1494.50m，总库容约7710×104m3，装机容量180MW。上游坝坡1：1.4，下游坝坡马道以上1：1.3，马道以下坡比1：1.5，综合坡比1：1.77。坝址区为典型的峡谷地形，河谷呈基本对称的“V”型。两岸均为基岩边坡，山势高陡，自然边坡坡度一般50°～75°，局部近直立。坝体防渗结构为钢筋砼面板，坝体主要受力结构为堆石料填筑体。坝体填筑从上游到下游依次分为面板上游面粉质壤土铺盖（1A）及石渣盖重区（1B）、垫层区（2A）、过渡层区（3A）、主堆石区（3B）、下游堆石区（3C）及干砌石护坡（3D），与趾板结合处填筑长0.3H的垫层小区料（2B），坝体填筑总量166.33万m3。

2、施工方案优化

在坝体填筑前期，就对上游围堰防渗方式进行了优化，将原来的高压旋喷防渗方式改为控制性灌浆，全力保证了基坑开挖及坝体填筑的干地施工环境，后提出利用坝肩及坝基开挖石料进行下游小断面回填、上坝石料不加水碾压、料场及上坝道路优化等方案，在保证了施工节点目标与经济效益的前提下确保了施工质量。

（1）、挖填平衡，采用下游小断面回填

在坝肩开挖未完成、全断面坝体填筑无法实现的情况下，提出先进行下游小断面回填，充分利用坝肩开挖石渣料及上游基坑开挖可利用料，直接运至下游进行回填，减少二次倒运工程量[1]，既节约了成本又保证了施工进度。

（2）、上坝石料不加水碾压

合同文件对堆石料的材质、粒径、施工方法提出了明确要求，未明确加水事宜，但根据规范“坝体堆石料填筑宜加水碾压，加水量宜通过碾压试验分析确定”、“天然砂砾石的加水量宜为填筑方量的10%～20%，爆破石料的加水量以为10%～25%”[2][4]、“在无试验资料情况下，砂砾料加水量宜为填筑量的20%，堆石料……一般不超过填筑量的15%”[3]的要求，针对本工程的石渣料主要为凝灰质岩及结晶灰岩，属坚硬岩类，岩石致密坚硬，具有强度高、吸水率低等特点，通过认真研究土石坝设计及施工规范，经过碾压试验的充分论证，提出坝料不加水碾压的施工工艺，确保了施工质量及进度。

（3）、料场及上坝道路优化

进场后，对独树沟料场施工道路进行了现场勘察，发现必须修筑近2km的石渣道路，修筑成本较高，故放弃修筑，仅修筑料场底部至主路之间的道路；前期只修筑人工、慢性机械道路，提供料场开挖施工人员机械使用，分台阶对料场进行爆破，由推土机、挖机集中至料场底部供上坝时直接装车使用。

针对施工场地狭小、相邻标段施工干扰大、施工道路难以布置的特点，对上坝道路进行了优化。前期将下游小断面回填面积加大，直接填筑至1442高程，在填筑过程中上游预留“之”路直接与从4号洞出口相接（原来需通过下游围堰、厂房布置施工道路，后经坝后“之”路方可上坝），直接到达坝体填筑区，以便全断面填筑使用，节约运距近1km，既节约了上坝料运输时间，保证了施工进度，又创造了很好的经济效益。

3、施工质量控制

（1）、坝体填筑的流水作业

坝体填筑作业包括各种坝料铺填、推平、洒水（本工程取消）、碾压等主要工序，还包括超径石处理、上游垫层坡面整理、边角处理、斜坡碾压及防护、下游护坡铺设等项工作。填筑过程中必须采用流水作业法组织施工，既将整个坝面根据实际情况划分为若干个面积大致相等的工作面，在各工作面依次完成填筑的各个工序，使各个工作面上所有的工序能够连续进行，同高程上升，后进行接缝处理，避免超压或漏压现象，确保坝体填筑质量与进度。

（2）料源质量控制

面板坝主要的坝料为垫层料、过渡料及堆石料，主要从坝料的料源及制备控制，主要在级配、粒径入手，把好质量关。

垫层料的级配是在面板坝的坝料中是要求最为严格的。其集中表现在谢腊德级配界限，这个界限的关键是保证5mm以下的组份不小于35%～55%。最大粒径为80mm，粒径≤5mm含量为35%～50%，粒径≤0.1mm含量为2%～7%，在制备过程中往往掺加一定含量的细沙，以确保级配的连续性。过渡料最大粒径为300mm，粒径小于5mm含量为14%～25%，小于0.1mm含量小于7%，级配连续，不得有断径，不得有树根、杂草等杂物。

堆石料主要采用台阶深孔微差挤压爆破法制备，必须在施工过程中严格控制，特别是要做好爆破参数的选择。最大粒经为800mm，粒径小于5mm含量≤20%，小于0.1mm含量小于5%，级配连续，不得断径，不得有树根、杂草等杂物。

（3）坝料铺填及碾压

在坝体填筑前，按照设计图纸施放出各坝料分界线，由自卸车将合格坝料运至坝面填筑区，3m宽垫层料采用1.2m3反铲的斗子沿上游边线进行铺填，并辅以人工整理，考虑到碾压安全一般向上游超填30cm，水准仪校核整平；垫层小区料人工铺填，其余各料按照“先粗后细”的原则采用进占法进行坝料铺填，下游次堆石向下游方向超填1m。铺填完成后16T自行碾按照碾压参数平行于坝轴线进行碾压，与趾板结合处垫层料和小区垫层料、岸坡结合处过渡料采用4kw（激振力30kN）平板振动夯进行夯实（8～10遍）。

（4）坝体各区的填筑与结合部位的质量控制

面板坝堆石坝体各种料的颗粒组成、填筑碾压参数均不同。在铺料厚度上，一般垫层、过渡区层厚取0.4m，主堆石和次堆石区取0.8m，确保在铺料时堆石厚度比垫层和过渡料厚2倍，以便过渡区与堆石区的良好搭接，保持上游坝面平起填筑。铺料过程中确保各填筑料的同步上升，人工处理结合部位的超径石及大块集中、架空现象，垫层和过渡区每层（过渡区2层后和堆石区）进行一次骑缝碾压，碾压遍数在试验确定的参数基础上多碾压2遍。

（5）坝体与岸坡结合部位的质量控制

按照施工规范及设计要求面板坝堆石体地基不得存在反坡。一般采用削坡或处理，阳坡一般削为1：0.5的自然顺坡，阴坡一般采用填塞混凝土（或浆砌石）至1：0.3～1：0.4的自然顺坡。本工程为了考虑施工进度和质量，避免开挖对周围岩石的再次扰动，经设计提出在反坡部位采用过渡料掺加水泥（掺加标准100kg/m3），加水拌湿后分层碾压（每层不超过20cm）的方案。

（6）坝体分区分段填筑时结合部位的质量控制

考虑施工进度的需要，在不能确保全断面回填施工时，可根据实际情况进行分区分段填筑。为了避免超、欠压，确保碾压质量和施工安全，靠近外坡都存在约30cm～50cm的虚料无法碾压密实，在填筑过程中堆石体也无法避免向下滑落，同样也加大了虚料的厚度，在后期全断面补填时必须提前采用挖机或推土机将虚料刷为不缓于1：2的坡（至密实状态），后分层接缝，骑缝碾压。

4、效果分析

新疆开都河柳树沟面板堆石坝填筑从2011年9月1日开始，2012年5月30日结束，共填筑151.01万m3（未含坝后护坡工程量）。在填筑施工过程中，按设计及规范要求的频次对各种坝料检测干密度、孔隙率、颗粒级配、渗透率数等，均符合设计及规范要求。各质量评定结果见下表1：混凝土面板堆石坝工程坝体回填质量评定汇总表。

5、结语

新疆开都河柳树沟面板堆石坝工程在坝体回填过程中，结合工程实际，经过多种方案的优化和质量控制，保质保量的完成了坝体回填工作，且取得了较好的经济效益。102m高大坝累计沉降量仅为381mm，完全达到了设计及规范要求的小于1%的标准，为后期面板施工奠定了良好的基础，并为同类型坝体施工提供了很好的借鉴和参考。