吉勒布拉克面板堆石坝坝体填筑分期研究与实践陈萱

吉勒布拉克面板堆石坝坝体填筑分期研究与实践陈萱

马月俊何无产

马月俊何无产

（中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450007）

摘要：本文对新疆吉勒布拉克面板堆石坝填筑分期分区进行了介绍。该分期分区很好地解决了坝体填筑、防洪度汛、质量控制问题，也促进了该工程的施工进度，各方面取得了很好的效果。

关键词：混凝土面板坝分期分区探讨

1工程概况

吉勒布拉克水电站位于新疆阿勒泰地区哈巴河县境内的哈巴河上，主要任务是发电，挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，最大坝高146.3m。总库容2.32亿m3，装机140MW，属大（2）型Ⅱ等工程。地理坐标为东经86°24′，北纬48°14′，是额尔齐斯河一级支流—哈巴河规划的第三个梯级水电站。

吉勒布拉克水电站工程由拦河大坝、泄洪、引水建筑物及地面厂房等主要建筑物组成；大坝为混凝土面板堆石坝，拦河坝为1级建筑物，溢洪洞、深孔泄洪洞为2级建筑物，发电洞及电站厂房为3级建筑物。

挡水建筑物采用面板堆石坝。坝顶高程756.30m，坝顶宽度为8.0m，坝长473.5m，最大坝高146.3m，上游坝坡1:1.5，下游马道间边坡1:1.3，平均坡度约为1:1.70。坝体填筑分区从上游至下游分为上游盖重区、上游铺盖区、混凝土面板、垫层料区、过渡料区、主堆石料区、次堆石料区。总填筑量为510万m3。

2坝体分期分区的原则

施工实践表明，坝体分期填筑其高差不宜过大，过大的高差不利于坝体的协调变形。《混凝土面板堆石坝施工规范》（DL/T5128-2009）要求，坝体堆石区纵横向分期填筑高差不宜大于40m，最好平起施工，如公伯峡工程。水布垭面板坝分区最大高差为32m，洪家渡工程最大高差小于40m；水布垭坝、均采用先行填筑下游区的施工安排，有利于提高坝体的抗变形能力。

现代高坝都要求平衡上升，均衡填筑。除了第一个枯水期因填筑到拦洪高程的需要，设置临时度汛断面外，一般都能做到。这样可以避免上下游堆石模量差和时间差导致的不均匀变形对面板性状的影响。但有一部分工程，在施工安排上因下基坑后上游趾板开挖和浇筑滞后等原因，而在下游先行填筑的情况，或在浇筑面板时在前沿留下不小于30m浇筑平台，而下游先行填筑的情况。但不管是那种填筑方式，均应采用相应措施，将坝体分期填筑高差尽可能控制在较小幅度（30m左右）。分区填筑高差不能满足要求时，采用台阶收坡法，上层的坡脚距距下层边缘线宜不小于30m。否则会影响施工填筑质量。

2坝体分期分区

2.1大坝基础的的基本情况及分区

吉勒布拉克面板堆石坝水平趾板及其后20m坐落在基岩上，其余坝基坐落在砂砾石地基上，砂砾石地基以1:3的坡于水平趾板岩石地基连接，两者高差达到17m。面板堆石坝基础是前低后高。工程截流时水面以上坝肩及趾板开挖未结束，截流后继续趾板开挖和基坑开挖大坝下游基面仅将砂砾石地基开去1.0m，碾压后，就具备大坝填筑条件。混凝土面板堆石坝由于防洪度汛等原因，一般均采用上游高下游低的填筑方法，此方法虽能满足防洪度汛，面板分期施工的要求，但也存在这一定的弊端。在坝体堆石变形与混凝土面板变形存在着一定的不利因素，主要体现在后期填筑的下游侧坝体沉降变形与先期填筑的上游侧坝体沉降变形不一致，分台阶结合部位后期填筑的部位存在向下游坐落变形的趋势，台阶部位是质量控制的薄弱部位，这些薄弱部位与蓄水后坝体的最大主应力成同向趋势。吉勒布拉克工程根据坝体基础的实际状况①⑥区采用反台阶填筑施工，使台阶薄弱部位与蓄水后坝体的最大主应力成大约相互垂直，很好地改善了坝体与面板的受力变形。

根据坝体分期分区的原则并结合工程实际，将吉勒布拉克坝体分为7个区，按照7期施工。分期分区填筑断面图，见图2-1大坝填筑分区图。

图2-1大坝填筑分期分区图

2.2大坝分期分区的合理性性分析

吉勒布拉克水电站位是目前我国在建或已建的纬度最北的混凝土面板堆石坝，由于天气寒冷，每年年有效施工工期仅为8个月，大坝①区基础面清理验收后，开始填筑施工，同时开始②区基坑开挖施工，②区开挖验收后，开始趾板施工，随后填筑，2011年11月冬休前将①②区填筑完成；2012年4月份至11月份将其余部分填筑完成。相邻分区之间的临时边坡坡比为1:2。在汛前5月20日将③区完成，挤压边墙表面喷涂沥青乳剂，坝体具备挡水防洪度汛条件；在7月5日前填筑至EL720m，为一二面板施工提供工作平台，在面板施工时，大坝填筑⑤区；一二期面板施工完成后开始⑥⑦区填筑；10月10日~11月20日完成坝前铺盖与任意料的填筑施工。2013年6月份开始三期面板及坝顶结构及其他项目施工。根据填筑分区图，施工安排非常紧凑。

在施工过程中，针对①、②区高差过大的情况，在①区上游坡面上通过预留30m的台阶，来满足规范需要。各区之间的临时边坡坡度为1:2，为了保证各区之间堆石填筑质量，边坡以台阶的形式预留。接茬部位的松散块体、大块石，在相邻区域填筑时，必须采用反铲将其挖除，直至达到密实处为止，一般水平挖除1.5m即可，然后与后填块骑缝碾压。

随着坝体临时断面上升，在坝体临时边坡必须形成临时斜坡运输道路。坝内斜坡道路按纵坡10～12%，路面宽度12m设置。道路填筑料采用相同坝区的石料，填筑质量按同品种料要求进行铺料和碾压。当坝体填筑上升覆盖坝内临时斜坡道时，采用反铲将斜坡道路两侧的松散石料挖除到同一层面上，与该层填筑料同时碾压。

各区施工特性见表2-1

表2-1大坝填筑各区特性表

2.3上坝道路与分期分区的适应性分析

吉勒布拉克面板堆石坝，右岸山体陡峭（约70度），上坝道路修筑困难，大坝主堆料场也位于左右下游2.5km处，从河床及左岸修筑上坝路最为合理。

上坝路共修筑了五条上坝道路：不同高程上的每条道路，控制大坝20~30m高的填筑任务。

面板堆石坝填筑的快慢主要取决于装运设备，但道路是关键一环。道路采用砂砾石路面，路宽12m，最大纵坡10%，转弯半径大于12m。以上各道路于坝后“之”字形道路结合形成上坝道路。

坝体内道路结合临时边坡形成“之”字形路，到达填筑作业面。

2.4机械设备配备与大坝分期分区的适应性分析

根据各区的填筑强度，本工程高峰期主要配备了65部20t自卸汽车，四台26t的振动碾，一台18t振动碾，一台1.8t振动碾，17部反铲360反铲，一台CATD9R推土机，四台220推土机，一台液压夯板，2台液压锤，三部挤压边墙机。每天填筑量达到2万多方。满足分区要求

5、结束语

吉勒布拉克面板堆石坝，是目前我国已建和在建的纬度最高（最北）的面板堆石坝，本工程大坝施工分期比较合理，连续数月单月月填筑超过50多万方，最高月填筑62万方的施工强度。其分区研究与探讨，对高寒地区面板堆石坝，尤其是即将在同一区域即将兴建的桥巴特面板堆石坝（坝高220m）工程、克拉托别面板堆石坝（145.7m）工程，具有很好的借鉴意义。