复合土工膜心墙堆石坝施工参数选择和质量控制

【摘要】：期登沃代水电站堆石坝填筑施工主要包括堆石料、级配碎石过渡层、级配碎石垫层、级配碎石保护层组成，以土工膜为界，两侧填料交替碾压上升。由于堆石坝在柬埔寨施工较少，根据柬埔寨实际情况确定各施工参数，严格按照试验参数进行施工，特别是复合土工膜焊接、铺土厚度及碾压遍数要严格控制

【关键词】：水电站施工参数 质量控制复合土工膜

中图分类号：TV74文献标识码： A

0工程概况

斯登沃代二级水电站为引水式电站，总装机容量100MW，在沃代河道上建一座壅水坝，通过坝左端的引水隧洞引水发电。壅水坝由混凝土重力坝、溢流坝、两岸接头土工膜心墙堆石坝等建筑物组成，坝顶全长364.00m，其中左、右岸堆石坝共224.5m，坝顶高程479.50m，最大坝高49m。

土工膜上游侧布置有500mm厚干砌石护坡、坝体堆石区、平均厚度为500mm粒径小于20mm的上游级配碎石保护层；下游侧依次布置有平均厚度为2m粒径小于20mm的级配碎石垫层、平均厚度为3m粒径小于80mm的级配碎石过渡层、无纺土工布反滤层、平均厚度为1.3m粒径小于80mm的下游级配碎石保护层、坝体堆石及500mm厚的干砌石护坡。

1施工参数的选择及试验方法

1.1堆石坝施工参数选择依据

目前，对于中小型石坝工程，一般可根据设计要求及借鉴同类工程选择施工参数，并结合本地区的实际原料情况，通过生产性试验验证施工参数合理性，并优化参数。施工参数的选择依据如下：

在保证压实功率最小的条件下满足施工要求；对关键的结合部位要保证压实不分层；铺层厚度就根据碾压机具选择，而且在施工中严格控制铺层厚度，过厚结合部不密实，过薄表层易剪切破坏。

1.2坝接头垫层及上游保护层填筑碾压参数

1.2.1试验方法

试验前，在已经平整密实的地基上，先进行原始高程测量，再采用CAT320挖机铺料，填筑料选择土料场开挖料，用挖机平仓至要求的厚度，粗铺厚度分别为30cm、40cm、50cm，分3个条带，按照已经报批的试验方案，先后在碾压6、8、10遍并静置2分钟后，再进行高程测量，以确定碾压沉降值，在3个条带碾压完成后，采用挖坑法分别在3个碾压区域取样检测其含水率、压实度、干密度等。

表一 二级坝垫层及上游保护层碾压检测结果

碾压层厚

（cm） 碾压遍数

（遍） 湿容重

（g/cm3） 含水率

（%） 干容重

（g/cm3） 压实度

（%）

30 6 1.98 32.2 1.50 94.3

8 2.04 33.6 1.53 96.0

40 6 1.99 34.2 1.48 93.3

8 2.03 33.9 1.52 95.6

10 2.07 33.2 1.55 97.5

50 6 2.0 33.7 1.50 94.3

8 2.03 33.6 1.52 95.6

10 2.06 32.3 1.56 98.1

备注：最大干容重1.59 g/cm3。

从工艺试验结果来看，铺料厚度为40cm和50cm左右时，先无振碾压1遍，再碾压10遍后，设计初拟参数能够满足接头坝段的填筑碾压技术要求，其经检测的压实度满足设计要求。结合设计过渡层填筑厚度（50cm）及现场生产质量、进度要求，采用的施工工艺为：摊铺厚度为50cm，先无震一遍，然后有震碾压10遍。

1.3坝接头过渡段及下游保护层填筑碾压参数

1.3.1试验方法

在已经平整密实的地基上，先进行原始高程测量，再采用CAT320挖机铺料，填筑料选择系统生产的级配料（其粒径筛分试验已经提前完成满足设计要求），用挖机平仓至要求的厚度，粗铺厚度为60cm，分2个条带，按照已经报批的试验方案，先后在碾压4、6、8遍并静置2分钟后，再进行高程测量，以确定碾压沉降值，在2个条带碾压完成后，采用挖坑法分别在2个碾压区域取样检测其含水率、相对密度、干密度等。

表二 二级坝过渡层及下游保护层碾压检测结果

碾压层厚

（cm） 碾压遍数

（遍） 湿密度

（g/cm3） 含水率

（%） 干密度

（g/cm3） 相对密度

60 6 2.11 13.4 1.86 0.81

8 2.08 10.1 1.89 0.89

从工艺试验结果来看，铺料厚度为60cm左右时，先无振碾压1遍，再碾压6、8遍后，设计初拟参数均能够满足接头坝段的填筑碾压技术要求，其经检测的相对密度满足设计要求。结合现场生产质量、进度要求，拟采用的施工工艺为：摊铺厚度为60cm，先无震一遍，然后有震碾压6遍。

1.4大坝堆石区筑碾压参数

1.4.1试验方法

在已经平整密实的建基面上，先进行原始高程测量，再采用CAT320挖机铺料，填筑料选择1#洞洞挖料（其粒径筛分试验已经提前完成，满足设计蓝图要求），用挖机平仓至要求的厚度，粗铺厚度为1.2m―1.3m，分3个条带，按照已经报批的试验方案，进行15%、20%、25%的加水，先后在碾压4、6、8遍并静置2分钟后，再进行高程测量，以确定碾压沉降值，在3个条带碾压完成后，采用挖坑法在中间条带区域取样检测其饱和密度、含水率、孔隙率、压实干密度等。

表三二 级 坝 堆 石 料 填 筑 碾 压 试 验

级配：≤800mm连续级配 单位 设计和规范要求 检测结果 结果判定

岩石饱和单轴抗压强度 MPa ＞30 42.3 合格

岩石干密度 g/cm3 / 2.48 /

岩石饱和密度 g/cm3 / 2.54 /

堆石料压实湿密度 Kg/m3 / 2512 /

堆石料压实干密度 Kg/m3 / 2226 /

含水率 % ≤20 12.83 合格

孔隙率 % ≤23 10.24 合格

最大粒径 mm ≤800 0 合格

粒径（筛余量%） mm 600 0 /

mm 400 12.5 /

mm 200 25.3 /

mm 120 21.4 /

mm 80 16.7 /

mm 40 15.1 /

小于5mm颗粒含量 % ＜20 8.5 合格

小于0.075mm颗粒含量 % ＜5 0.53 合格

从工艺试验结果来看，铺料厚度为120cm左右时，加水量为20%，先无振碾压1遍，再碾压8遍后，设计初拟参数能够满足堆石区的填筑碾压技术要求，其经检测的的含水率、孔隙率等均满足设计要求。结合现场生产质量和进度要求，拟采用的施工工艺为：石渣摊铺厚度为120cm，一次性加水为20%，先无震一遍，然后有震碾压8遍。

1.5 复合土工膜焊接工艺参数

1.5.1试验方法

材料：选取1m*0.5m膜面无熔点、漏点，布置均匀，平整无褶皱的土工膜4幅；复合土工膜4幅，自动爬行热熔焊机，手提封包机，注射器，木板，温度计等，在干净平整木板上将第一幅土工膜铺设平整，将需焊接的边翻叠，第二幅反向铺在第一块上，使之有约10cm的搭接；用干净的棉纱或毛刷将接缝面的污物清理干净，并保持缝面干燥；利用手提封包机将下层2块土工布缝接在一起，针距6mm；根据该温度初步确定行走速度为1.2m/min、施焊温度为250℃，焊接时，一人操作焊机，2人从旁配合，使焊机平稳的行走。

焊接完成后，进行接缝检测，先进行目测法，经观察焊接后的土工膜无漏接，接缝未见烫损，无褶皱，焊缝清晰、透明，无夹渣、气泡、熔点，拼接均匀。

再采用充水法进行现场检漏：将双条焊缝间的空腔两端封死，用注射器在空腔内注水，静观1min后，经观察焊缝间无漏水现象，焊接质量合格。

从工艺试验结果来看，当焊机行走速度为1.2 m/min、施焊温度为250℃时，焊接质量符合设计要求，不受外部温度影响。结合现场施工质量、进度要求，拟采用的施工工艺为：焊机行走速度为1.2m/min、施焊温度为250℃，封包机针距6mm。

2质量控制措施

目前在堆石坝的施工中，为确保坝体填筑质量，宜采取控制碾压参数和进行填筑体密度测定的质量“双控”方法。设计技术要求及规范详细规定了填筑过程中堆石料的技术要求、压实参数与控制标准以及各种坝料抽样检查的次数。

2.1 坝体堆石填筑质量控制

（1）坝体各区的填筑应严格按照设计断面进行，垫层料、过渡层料及临近主堆石的保护层料应是先粗后细。填筑位置、尺寸、材料级配等均应符合设计要求。过渡层不得侵占垫层区，堆石料不得侵占过渡层区。

（2）垫层料、过渡层料及保护层料的铺筑，不允许其在填筑过程中产生生严重的颗粒分离，对已分离的部位要及时处理

（3）垫层采用天然料，要求级配良好，最大粒径不大于20mm，控制填筑宽度，并与同一层过渡料一并碾压，严格控制每层厚度，相对密度≥0.75。

（4）过渡层及保护层采用级配料，最大粒径不大于80mm，过渡层采用小型振动碾压，相对密度≥0.75，保护层随同大坝碾压，相对密度≥0.75。

2.2 复合土工膜心墙质量控制

2.2.1 复合土工膜心墙伸缩节质量控制

伸缩节沿幅度宽6m方向打折，按实际高度制作，其施工顺序及要求分别按照河床到岸坡的复合土膜施工顺序及要求进行施工。

2.2.2 复合土工膜下游侧、上游侧坝体质量控制

施工过程各工序严格按照施工顺序进行，施工顺序：上层垫层、过渡层、无纺土工布反滤层、保护层、下游侧坝体、复合土工膜、上游侧垫层、堆石区各上游保护层。

3结束语

斯登沃代水电站复合土工膜堆石坝是结合柬埔寨实际情况和当地材料特点进行选材，根据柬埔寨实际情况确定各施工参数，严格按照试验参数进行施工，特别是复合土工膜焊接、铺土厚度及碾压遍数要严格控制。通过复合土工膜堆石坝已施工过程的总结，在今后施工及同类坝型施工中注意几点：

（1）高度重视料源质量控制，施工前加强料场复勘，发现有地质条件变化时及时反馈给设计方制定好各项应急措施。

（2）要达到进度和质量双赢，首先要做好规范化施工，使各工序流程化，避免返工和做无用功。

（3）粘土心墙堆石坝上下游分区较多，碾压试验时既要考虑各种料区的经济铺料厚度，碾压遍数，同时还要兼顾各料区之间层厚的匹配关系，确保各料区界面的填筑质量。

（4）复合土工膜严格控制清场、铺膜、焊接、固定等每一个环节的施工质量，加强现场检查、监督，确保土工膜的完整性。

作者简介：

叶靖（1979-）男，河南省信阳人，工程师，主要从事水利水电工程技术及施工管理工作。