水库大坝工程填筑施工技术探析

摘要：混凝土面板堆石坝成为当今最富竞争力的水库大坝坝型之一。虽然每座坝的地形地质条件、筑坝材料特性有所差别，但在坝体体型、材料分区、填筑工序上大致都是相同的。对水库大坝施工单位来说，只有具备良好的坝体施工技术才能满足坝体填筑的质量要求，本文通过实例对混凝土面板堆石坝的填筑施工工艺进行分析，并对其中的几项施工技术要点进行论述。

关键词：水库大坝；填筑；防裂；排水管

Abstract: the concrete face rockfill dam become the most competitive one of reservoir dam type. Although each topography and geological conditions of dam, dam material characteristic is different, but in the dam body, the material partition, roughly on the filling process is the same. For dam construction units, only good dam construction technology to meet the requirements of the quality of dam filling, this paper through the example of the concrete face rockfill dam filling construction technology is analyzed, and several points of construction technology of them.

Key words: dam; Filling; Crack; The drain

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

前言

坝体填筑是面板堆石坝施工的重点，是制约工期和决定坝体稳定与运行安全的关键工序，也是质量控制的重要环节和内容。面板堆石坝不同于土坝及任何混凝土坝，具有自身的稳定与运行特征，由于其坝筑材料是由完全没有凝聚力的松散集料所构成，靠强力碾压提高坝体密实度和变形模量，使料粒结合紧密，以减小压缩变形。面板堆石坝主要是靠颗粒间的紧密衔接于咬合的骨架效应保持自身与坝体的整体稳定，若坝体碾压不密实，坝体变性模量就小，总体压缩变形便大。过大的坝体压缩沉降变形，将会影响到面板和止水结构，乃至遭到破坏，致使止水失效，造成大量漏水，危及坝体运行安全。为此，坝体填筑施工及填筑质量控制工作显得尤为重要，施工中应引起高度重视。

一、工程概述

某面板堆石坝最大坝高179.3m，坝顶长427.79m，坝顶宽10.95m，上游边坡坡比为1：1.4，下游平均边坡为1：1.4。大坝宽高比为2.4：1，属狭窄河谷高面板堆石坝。坝址处河谷断面为不对称“V”字形，左岸坡度极陡，近乎垂直，右岸坡度稍缓。大坝分八期填筑，总填筑量900万m3，由特别垫层料、垫层料、过渡料、主堆石料、主堆石特别碾压区料、次堆石料、堆石排水区料和下游坡面干砌块石护坡以及上游粘土铺盖和保护石碴组成。

二、堆石坝填筑施工工艺

（一）测量控制

每个填筑单元碾压完成后，进行面测量，按 10m×10m网格进行控制；将测量的各点高程与该层填筑筑前的测点高程相减，即得出该填筑层各点的实际厚度。符合碾压试验提出的参数后，才能进行下一层次的铺料。 填筑单元内的各区填筑料的界线严格测量放线，插标杆并洒上白灰作为铺料的控制界线。

（二）坝料摊铺

坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料，铺料方向平行于坝轴线，砂砾料、小区料、垫层料、过渡料及两岸接坡料采用后退法卸料，主堆石、次堆石和低压缩区料全部采用进占法填筑，自卸汽车卸料后，采用推土机摊料平整，摊铺过程中对超径石和界面分离料采用小型反铲挖土机配合处理，垫层料、过渡料由人工配合整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度，确保厚度满足要求。

（三）洒水

洒水一般采用坝面加水和坝外加水等方式，具体应根据不同施工条件布置。洒水主要是为了能充分湿润石料，以便在振动碾强烈激振力的作用下，使块石相互接触部分棱角被击碎从而减少孔隙率，细料充填空隙，以增加碾压的密实度。洒水量以碾压试验结果确定，对于有风化岩的掺配料，应适当增加洒水量，以便使掺配的风化岩料提前湿润软化。

（四）碾压

碾压作业开始时先将周边2 m宽的岸坡接触带顺岸坡方向来回碾压到规定遍数后，再用振动碾平行坝轴线方向对周边以内的区域进行错距碾，错距碾的方式是先从起始位置来回碾压到规定遍数后，再固定向一侧进行来回错距。当有几台碾压机同时碾压一个单元时，应划分条带，碾压机的错距方向应该一至。填筑料碾压的实际错距宽度即为碾压面上的轮印宽度，质检人员可通过用卷尺测量轮印宽度来检查实际碾压遍数，若发现某个区域碾压轮印宽度大于上表中规定数值时，需立即进行补碾，直至合格为止。 坝体的压实质量除要保证碾压遍数外，还要保证振动碾的激振力和行走速度达到规定要求。洪家渡大坝填筑碾压用的振动碾工作重量都在18t以上，开强振档，振动碾行走速度控制在1 km/h以内，符合碾压试验所取的施工参数。

三、填筑施工中的技术要点

（一）特殊区域的基底处理

基底存在一部分覆盖层坝基干密度、变形模量值偏低的区域以及平面范围、立面深度较大的土质透镜体或碎石土架空层等基础缺陷。针对这些缺陷，主要措施有：

1、基础干密度低的处理措施。基础干密度检测和土体颗粒级配试验共进行了169组，干密度最大值为2.3g/cm3，最小值为1.58g/cm3。有部分区域干密度值低于设计值，通过土体颗粒级配试验也进一步表明干密度偏低的区域其土体P5含量也明显偏高。对此，一般作进一步挖除并采用碎石级配料进行置换处理。如开挖和回填工程量仍偏大，直接对其表面采用反滤料进行封闭，即表面填筑2m厚垫层料和2m厚过渡料处理或先填筑40cm中粗砂和1.6m垫层料，再填筑2m过渡料。

2、对碎石土架空层、土质透镜体的处理通过地质雷达探测，发现了13处异常点，进一步通过挖坑验证，其地质雷达推测成果与实际情况基本相符。对透镜体、架空层、土质含量过高等基础缺陷挖除后采用碎石土、过渡料、混凝土或CSG混合料等进行回填处理。对于CSG混合料回填，其碎石混合料小于5mm含量控制在15～30%之间，掺水泥50kg/m3，碾压后的干密度为2.19～2.20g/cm3。

3、变形模量偏低的处理措施。通过现场变形模量试验，并与基础干密度检测试验成果对比，发现其存在一定关联性，即基础天然干密度大的区域，其变形模量较大，反之，变形模量偏小，甚至低于设计要求。因此，其处理方式同干密度偏低区域的处理方式。

4、其它处理措施。在覆盖层与基岩之间的过渡带基础，坝基部位一般将基岩挖成1:3的缓坡、库底基础则一般将基岩挖成1:4的缓坡与覆盖层基础平缓过渡，以减小坝体的不均匀沉降。对开挖验收合格的覆盖层基础，对其表面扰动层进行全面碾压处理，基础碾压后的干密度合格后方进行坝料填筑施工。

（二）坝体反向排水管施工

坝体反向排水管布置在河床趾板及其后部的垫层和过渡层区域，每15米布置一根，每根长25米，共4根，水平段及出口段为作过防腐处理的普通钢管，下游端部2.5米（竖直段）为不锈钢花管；花管外包二层不锈钢滤网。排水通道长49米，断面尺寸2×3米。

坝体反向排水管埋设施工时，为减少施工干扰,趾板段排水管施工结束后,在垫层段预留50cm接头。垫层区填筑1米后再挖槽埋设排水管。排水管周围施工按坝体填筑技术要求进行，花管周围碎石回填施工按40cm层厚控制，分层填筑碾压。碾压设备为HC－7平板振动夯。排水通道顶部至少要填筑1米厚的过渡料，且分层填筑静碾碾压，然后过渡料上部才允许填筑堆石料并进行正常的振动碾压。排水管附近施工由专人负责。汛期洪水上涨时，反向排水管应采取临时封堵措施，用木塞封口，防止洪水倒灌，淤泥堵塞排水管道，影响坝体正常排水。排水口均设封堵阀门，备蓄水前永久封堵时使用。

（三）面板防裂技术

本工程面板的结构体型长而薄 ,加之运行过程中承受的作用水头高 ,故而较易产生裂缝 ,混凝土面板温控防裂备受坝工界关注。为消除和预防超高面板混凝土面板产生裂缝,实施防止面板混凝土裂缝的综合技术措施。在坝体填筑过程中,通过合理确定大坝填筑参数、控制上坝料级配分期填筑等多项措施 ,有效减少坝体变形量；通过挤压边墙原材料、结构形式的改进,新工艺的采用 ,有效降低坝体变形对面板的影响；在面板混凝土施工中通过使用优选外掺第 3 代聚羧酸类外加剂和第 4 代聚丙烯腈纤维掺和料为特色的面板混凝土配合比 ,大大增强了混凝土抗裂性、抗渗性和耐久性；在此基础上,通过多次配合比试验和优化调整,逐步选出了最优的混凝土配合比；通过混凝土面板滑模设计、边模设计以及模板支撑结构等细节方面的改进 ,严格施工过程中的质量控制,精细操作,杜绝了在施工环节中产生混凝土面板抗拉薄弱面；在面板 270 m 高程以下混凝土表面涂刷渗透结晶型的新型防护材料,增强混凝土表面抗裂防裂性能。同时在面板浇筑施工的全过程中,不断加强施工工艺的改进和提 ,保障混凝土施工质量。

参考文献

[1] 傅志安，凤家骥．混凝土面板堆石坝[M].广州：华南理工大学出版社，2004.

[2] 蒋国澄,傅志安.混凝土面板坝工程[M].武汉：湖北科学技术出版社，2007.

[3] 刘砺．混凝土面板堆石坝的设计施工与运行[J]．水利水电快报，2011（12）．