浅析水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工工艺

浅析水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工工艺

蔡海燕

桃江县克上冲水库管理处413414

【摘要】在我国开始修建现代面板堆石坝是80年代的中期，起步稍晚，但之后发展较快。在不断的学习和实践中，也累积了一定非常丰富的相关经验，不过同时，除了良好成绩外，跟随着一些失败的教训。譬如株树桥面板堆石坝的面板塌陷事件、天生桥面板堆石坝的大量结构性裂缝的问题等等都表现出我们需要更多的学习思考，需要不能对面板堆石坝的各种问题掉以轻心。而所有教训都意味着经验的获取和更多的思索总结和分析。因此，本文简要分析堆石坝坝体填筑施工相关技术，希望对同行有一定的借鉴意义。

【关键词】水利工程；面板堆石坝；坝体填筑；施工工艺

同其他的坝型比较，面板堆石坝具有以下几种主要的特点：因为剖面小、工期短、造价低、工程量小和地区筑坝等原因，显得更加经济；堆石不会引起管涌，因此渗透稳定性较好；便于机械化地快速施工，这样能减少施工的工期，同时减少沉降；施工过程中受气候方面的影响较小，这样的话能够利用坝面的溢流安然度过潮汛；因为面板建设在坝的上游，方便检查维修，并且抗冻也抗震；最后是坝身无法泄洪，因此需要另外地设置泄洪的设施。随着现今科技的不断发展和资源越发地受限，导致面板堆石坝不可避免地发展而成为现代的一种最实用的坝型。面板堆石坝相对传统坝型，在安全、经济和施工方便这三个方面都更胜一筹。在不断的学习和实践中，累积了一定非常丰富的相关经验，不过同时，除了良好成绩外，也会有一些失败的教训。比如：面板堆石坝的面板塌陷事件和大量结构性裂缝的问题等等都表现出我们需要更多的学习思考，需要不能对面板堆石坝的各种问题掉以轻心。而所有教训都意味着经验的获取和更多的思索总结和分析。

1、工程概况

某水库以灌溉为主，兼防洪、养殖、旅游等综合利用的中型水利工程。水库枢纽建筑物主要由拦河坝、导流排砂泄洪洞、溢洪道、输水洞及防渗灌浆等组成。工程地处东南部中低山区，坝区内基岩以上统变质岩为主，岩性为软弱，易破碎，开挖料都不能上坝利用。所有的坝体填筑料都从距坝址下游将近12km的料场，经爆破开采加工后拉运到坝面。工程所在地处偏远，无基本通讯设施，给工程施工带来诸多困难。

2、堆石坝类型

按防渗体设置的部位、施工方法及运用方式，堆石坝的形式主要有以下几种：

2.1心墙堆石坝：防渗体位于坝轴线处，两侧为堆石体。防渗体可以为土料、沥青混凝土、钢筋混凝土。

2.2斜墙堆石坝：防渗体位于堆石体上游，材料有土料、钢筋混凝土、沥青混凝土、木材等。防渗土体可以放在堆石体上游，也可在土斜墙上设置较厚的堆石层。

2.3钢筋混凝土斜墙堆石坝，坝的上下游坡都接近堆石的自然坡。早期的钢筋混凝土斜墙坝，在斜墙下部干砌一层片石做垫层，以防止面板出现裂缝漏水。

2.4定向爆破堆石坝：当河谷狭窄，山体较厚，岸坡高陡，地质条件比较简单时，在两岸或一岸的山体中预挖药室，放置炸药，一次或分次爆破，使岩体按照一定的方向抛掷到河谷中，堆积成坝。然后再用一般方法填筑并修整到预定的断面和高度，并在上游设置防渗层。

2.5重力墙式堆石坝：坝上游用混凝土、浆砌石或干砌石筑一重力式墙，下游为堆石体。在干砌石的上游用钢筋混凝土或沥青木板防渗。

2.6过水堆石坝：于坝顶和下游坡采用钢筋混凝土或浆砌石等护面，并对坝脚加以防护，以防止水流冲刷基。

3、施工渡汛方案的确定

经过多方面论证后确定的渡汛方案为：枯水期上游围堰一次性断流，导流洞过水；汛期小断面拦洪，导流洞过流的度汛方案。该方案与原计划采用坝面过流度汛方案相比较可节约投资，但需填筑强度加大。根据设计，结合现场条件和度汛要求，按确保安全的原则，采用小断面填筑，达到安全度汛目标。经过反复研究论证，由业主组织设计、监理、施工并邀请省内相关专家后，确定大填筑坝安全度汛在360m高程以下采用全断面，360m以上只填筑拦洪小断面，小断面填筑顶高程395m，顶宽10m，顶长120m。上游坝坡为按设计坝坡填筑，下游坡1：1.3，并修筑“之”字型上坝路，路面宽6m．坡降为12～14％，转弯半径12m，填筑方量28.5万m3。

4、坝体填筑料碾压试验

在坝体填筑前，首先向监理部提交《大坝填筑料碾压试验大纲》，根据批准的试验大纲内容，分别选取试验地点采用不同的碾压遍数、碾压机具（其主要技术参数见表1）对主堆石料、垫层料、过渡料、特殊垫层料及低压缩区料进行碾压试验以验证设计参数合理性、提出试验成果。经对碾压遍数与干密度、碾压遍数与沉降率、加水量与干密度的关系等进行数据分析后，将各填筑料的试验建议参数报监理工程师审核，监理工程师批准的填筑试验参数见下表1。

5、坝体填筑施工工艺

5.1坝料分区填筑顺序

5.1.1坝料标识区分：填筑区的边界线，拉线进行标识，两岸岩坡上标写高程和桩号，并在各填筑区摆放写有相应填筑料名称的标识牌。

5.1.2料填筑的一般次序：砼挤压边墙→垫层料→过渡料→堆石料，特殊垫层料可以提前填筑，但须在垫层料填筑前完成，挤压式边墙砼应在垫层料和特殊垫层料填筑完成。

5.1.3接触设计要求：

料与垫层料：特殊垫层料最小宽度应满足图纸所示尺寸，特殊垫层料可以侵入垫层料200mm。料与过渡料：过渡料不容许侵入垫层料，垫层料可侵入过渡料200mm。料与堆石料：堆石料不容许侵入过渡料，过渡料可侵入堆石料任意宽度。

5.2坝体填筑施工

在水利工程中，坝体填筑通常是在坝基和两岸岸坡进行混凝土浇筑以后才进行的，因此，在施工过程中要对水域的度汛要求进行考虑，同时在填筑方面工期也非常紧，因此，在进行施工设计方面要先进行施工组织设计，同时，要对施工现场进行必要的清理!在对坝体进行填筑的时候，可以采用流水作业的方法进行，这样能够更好的对各个填筑单元进行必要的测量控制，同时也能更好的对各个施工工序进行必要的调整，在施工工序方面进行连续施工作业，能够更好的保证坝体的施工效率。

5.3测量控制

在基面处理完以后，要对其进行验收，在验收合格以后要按照必要的设计要求进行测量，然后进行施工放样，这样才能更好的对沉降量进行控制!在进行测量方面要按照设计要求来对坝顶高程进行确定，同时要对断面的情况进行绘图，这样才能更好的对原始记录进行整理，然后进行档案的归档，这样能够更好的在以后对施工情况进行了解，同时，也能更好的在以后的施工中进行必要的总结。

5.4坝料卸料、摊铺

主堆石料、次堆石料采用进占法卸料（见图1（a））卸料平台是该填筑层已经初步推平但尚未碾压的填筑面，有利于工作面的推平整理，提高碾压质量；同时，细颗粒与大颗粒石料间的嵌填作用，有利于提高干密度，确保填筑质量。由于本工程坝体沉降期短，为保证坝体填筑质量，次堆石区铺料时铺料厚度及料源采用与主堆石料相同的参数进行施工。3A、2A料以及与过渡料相邻的3B料，采用后退法卸料（见图1（b）），即在已压实的层面上后退卸料形成密集料堆，再反铲平料。这种卸料方式可减少填筑料的分离，对防渗、减少渗流量有利。2B料区紧贴趾板砼边，采用人工摊铺；3B、3C区料采用推土机进行平料，铺料过程中采用水准仪来控制高程，以免出现超厚或不足现象。

5.5洒水

对坝体进行洒水时，一般是采用对坝面、坝外加水的方式进行，具体操作方式要根据施工的条件采取不同的措施。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。对于洒水量的确定，则要以碾压试验之后的结果进行确定，由于有些部分掺有风化岩的配料，因此要增加洒水量，从而使得掺配料能够得到润湿变得软化。

5.6压实

在进行压实的时候，通常采用的方式是自行式振动碾压的方法，这样能够保证碾压的过程中是以平行的方式来进行的，同时在碾压的时候在靠近岸坡和施工道路边的时候，要增加碾压的强度，这样能够更好的保证碾压的效果。同时在进行碾压的过程中对主堆石料和次堆石料采用的压实要采用不同的方式，这样才能更好的保证施工的效果，同时对碾压设备无法到达的地方要采用手动的方式保证碾压的效果。

6、坝体填筑应注意的问题

6.1大坝各区料的界面处理

大坝填筑各区料的交接界面必须注意防止大块石集中，特别是垫层料与过渡料之间"过渡料与主堆石料之间，填筑料的粒径差距较大，采用后退法卸料，填筑时不能有超径石集中!界面上有大块石时，及时采用反铲挖土机或推土机清除，保证主堆石区不侵占过渡区"过渡区不侵占垫层区。

6.2坝体与岸坡接合部的填筑

坝体地基要求不能有#反坡$现象，因此对边坡的反坡部位先进行削坡或回填混凝土处理，坝料填筑时，岸坡接合部位易出现大块石集中现象，且碾压设备不容易到位，造成接合部位碾压不密实!因此在接合部位填筑时，应减薄填筑铺料厚度，清除所有的大块石，采用过渡层料填筑。

7、结语

堆石坝的主体是用石料填筑，配以防渗体建成的坝。它是土石坝的一种，在我国堆石坝有悠久的历史。堆石坝施工技术是水利工程建设的重要组成部分。随着我国水利水电建设的发展，水利工程面板堆石坝成为近十多年来得到很大发展的一种新坝型。面板堆石坝具有充分利用当地材料、适用性广、施工简便、工期较短、造价较低等优点，比较适合我国水利水电工程应用条件，其发展具有较强的生命力。坝体填筑是土石坝施工中的主要部分,是决定坝的使用寿命的关键部分。