水利施工论文范文混凝土面板堆石坝填筑施工技术研究

　　摘要：混凝土面板堆石坝成为当今最富竞争力的坝型之一，除了安全、经济、适应性强和可就地取材的独特优势外，其设计和施工方法的日趋成熟，标准化程度越来越高也是一个重要原因。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。对大坝施工单位来说，如何满足坝体填筑的设计压实指标，则主要体现在坝体施工技术上。本文通过实例对混凝土面板堆石坝的填筑施工技术做了详细论述。

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　　一、工程概述

　　某水电站工程位于某县，该河河口上游1.5km处，距该县城30km，河谷呈不对称“V”型峡谷，属冷水河干流水电开发规划的第三个梯级。该水电站以发电为主，兼防洪、养殖、供水、旅游等综合利用，总库容7562万m3，电站装机2台，总装机容量25MW。枢纽主要建筑物包括混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水发电系统、电站厂房、升压站等，属于Ⅲ类中型工程。该水电站面板共划分12块，编号为B1～B12，分块宽度为12m和10m两种(其中B1为10m，其余均为12m)。面板混凝土分两期施工，混凝土总工程量5700m3，面板基础坡比1：1.35，表层坡比1：1.355174，面板厚度为渐变形式，厚度按0.3+0.003H(H为对应高程)变化，即由底部57.7cm变至坝顶30cm。面板混凝土浇筑采用Ⅰ、Ⅱ序跳仓补空的施工方案进行。Ⅰ期浇筑B3～B11(▽544～▽612，其中B11浇筑到▽606)，砼工程量3500m3;Ⅱ期浇筑B1～B12(▽612～▽636)，砼工程量2200m3。板间缝共11条，其中张性(A型)缝7条，压性(B型)缝4条。

　　二、大坝施工难点

　　坝体填筑过渡料区、主堆石区、次堆石区主要用斜坡里—圈湾料场人工开采料。斜坡里—圈湾料场位于坝址下游右岸，距坝址0.5km～4km，主要为厚层块状变质凝灰岩，间夹少量砂质、泥质板岩，一般不存在强风化带，风化带厚度20m～30m，岩体中层间断层和挤压带等发育。变质凝灰岩的物理力学试验指标，比重值2.72～2.74，干密度2.70g/cm3～2.72 g/cm3，饱和密度2.71g/cm3～2.73 g/cm3、吸水率0.14%～0.12%，饱和吸水率0.16%～0.13%，孔隙率0.51%～0.8%，干抗压强度209～212MPa，饱和抗压强度129～155MPa，而同类型大坝填筑所用的块石料抗压强度为70MPa左右，所以大坝填筑所用料的抗压强度之大是对大坝填筑的一次考验，从试验成果来看，变质凝灰岩的抗压强度高于规范规定的技术要求，不易破碎，压碎指标偏低外，因而对施工碾压机具和填筑质量都是一次前所未有的考验。

　　三、堆石坝填筑施工工艺

　　(一)测量控制

　　基面处理验收合格后，按设计要求测量确定各填筑区的交界线，洒石灰线进行标识，垫层上游边线可用竹桩吊线控制，两岸岩坡上标写高程和桩号;其中垫层上游边线、垫层与过渡层交界线、过渡层与主堆石区交界线每层上升均应进行测量放样，主次交界线、下游边线可放宽到二至三层测量放样一次，施工放样以预加沉降量的坝体断面为准，考虑沉陷影响后的外形尺寸和高程，根据设计要求的坝顶高程为最终沉降高程，坝体填筑时需预留坝高的0.5%～1.0%为沉降超高。填筑过程中每上升一层必须对分区边线进行一次测量，并绘制断面图，施工期间定线、放样、验收等测量原始记录全部及时整理成册，提交归档，竣工后按设计和规范要求绘制竣工平面图和断面图。

　　(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

　　坝料在铺料完成、碾压之前，必须洒水湿润，坝上洒水作业由人工移动橡胶管进行。垫层料由于细粒含量多(30 %—50 %)，必须严格控制加水量并防止高压水流冲刷，以免形成弹簧土。垫层料的洒湿厚度控制在5—15 cm为宜。

　　(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。

　　(五)接缝处理

　　1、坝壳与岸坡接合部的施工

　　坝壳与岸坡或混凝土建筑物接合部位施工时，汽车卸料及推土机平料，易出现大块石集中、架空现象，且局部碾压机械不易碾压。该部位采用如下施工技术措施：与岸坡接合处2m宽范围内，可沿岸坡方向碾压。不易压实的边角部位应减薄铺料厚度，用轻型振动碾或平板振动器等压实;在接合部位可先填1—2m宽的过渡料或细堆石料，再填堆石料;在接合部位铺料后出现的大块石集中、架空处，应予以处理。

　　2、坝体分期分段填筑时接合部的施工

　　根据施工总进度计划安排，在与8#孔闸墩、上下游挡墙及灌溉取水口相邻的混凝土面板堆石坝第Ⅳ段、第Ⅵ段两段坝体将分期进行填筑。坝体分期分段填筑时，在坝壳内形成了接缝。由于接缝处坡面临空，因振动碾碾压时，振动碾距坡面边缘留有0.5—1.0m的安全距离，坡面上存在一定的厚度的松散或半压实料层。针对本工程的施工特点，采用削坡法对分期分段填筑的结合部位进行处理。即利用推土机削坡，在后填筑区填新料时，靠近先填筑体边坡处留一沟槽，推土机在新填筑层上部削坡，边削边填运载预先留下的沟槽中，如图1所示，即将图中I(松方)削填至I'沟槽中，削至水平宽度1.0~1.5m左右。这时未压实或半压实的顶部露出，待碾压新填料时一并骑缝碾压结合部。然后依次边削边填边碾压至坝顶，使先填区的外坡松散带得到处理。

　　四、堆石坝填筑施工质量控制要点

　　(一)垫层料、过渡料、主堆石料，其各个颗粒间只有单纯的接触连系，因而不同粒径与质量的颗粒，在卸料、铺筑、推平过程中，由于重力的作用，会产生不同程度的颗粒分离。这是迄今面板堆石坝施工中普遍存在的问题。为了减少颗粒分离现象，一般有两个途径可循，即改善材料的级配与采取相应的有效施工方法。级配改善主要是增加细颗粒的成份，使其起一种包裹、挟持的作用，以阻滞较大颗粒的分选、集中。从施工上说，为了减少颗粒分离可采用以下方法：(1)跳堆法，即在已压实的坝面上，按铺筑一层料需要的数量，跳隔一定距离卸料，然后推平成连续层的方法。(2)润湿坝料法，即使材料在运输车内润湿，以增加颗粒之间的团聚力，阻滞颗粒彼此分离。(3)掺混法，即对已分离集中的大颗粒区掺混较细坝料的方法。

　　(二)堆石坝填筑时加水，目的在于使材料浸湿，软化细粒并降低粗粒的抗压强度，以提高压实密度和效率，减少竣工后的后期沉降。加水的作用效果与堆石母岩的岩性与岩质、堆石的粒径与形状等因素有关。一般来说，新鲜、坚质、浑圆形的堆石、砂卵石，加水对其压实的效果不明显。但对于湿单轴抗压强度显著降低的岩石、砂粒和细粒含量较高的堆石，其加水效果较好。基于以上情况，本条仍强调应加水，尤其对于中、高坝。

　　(三)由于堆石填筑包括卸料、铺料、洒水、压实等多道工序，在垫层坡面上还需要进行修整、斜坡碾压和堆石保护。由于工序较多，为避免混乱和出现安全事故，本条规定坝面填筑应分区分段进行，宜适当划分工作面，在各填筑块上依次完成各道工序。

　　(四)振动碾的减振轮胎压力、振动轮的转数等，随振动碾的工作而逐渐降低或衰减，从而影响其工作功能与效率，因而必须定时检查，及时调整、处理。为了确保压实质量，本条提出应保持振动碾的规定工作参数。

　　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.

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　　[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).