水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术探析

水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术探析

揭向阳

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西省西安市

摘要：面板坝主要由坝体、面板、防渗接地结构等组成坝体是整个大坝的主要部分，起到支撑面板的作用；面板是整个大坝的防渗结构，其依托周边缝连接防渗接地结构；防渗接地结构由两部分组成，即趾板、基础防渗帷幕。在建设混凝土面板堆石坝过程中，需重点关注堆石坝体填筑施工，其施工不仅是工期的控制要点，也是影响大坝质量、安全的重要因素。

关键词：水利工程；面板堆石坝；坝体填筑；施工技术

随着我国经济水平和科学技术的不断提升，水利工程项目数量以及建设规模不断增加。在水利工程大坝填筑施工中，为确保材料的充分利用，控制造价成本，在大坝建设中需要对当地的条件加以全面分析，明确大坝填筑施工中的关键点，推动大坝填筑施工技术的有效应用。

1工程概况

老挝南公1水电站位于老挝南部的阿速坡省内的南公河上，为老挝、越南、柬埔寨三个国家的交界区域。以发电为主的水电工程，工程等别为二等大（2）型，主要任务是发电，兼顾防洪、灌溉、交通、航运、旅游、促进当地社会经济发展。工程由首部枢纽及引水发电系统组成。

电站正常蓄水位320.00m，死水位280.00m。总库容为6.5亿立方，正常蓄水位相应库容6.3亿立方。采用单洞两机布置，总装机容量160MW。

本项目主要承担的施工任务有：首部枢纽包括面板堆石坝、左岸溢洪道、左岸导流隧洞和右岸电站进水口。

（1）混凝土面板堆石坝坝顶长400m,顶宽8.8m,坝顶高程325.0m,最大坝高90m;坝体上游坡比1:1.4,下游坡比1:1.35，填筑总量：184.7×104m³。

（2）溢洪道由引渠段、闸室段、泄槽段组成,引渠段长272.40m,底板高程300.00m。闸室段共布置溢流表孔5-10×15m(宽×高),堰顶高程305.00m。泄槽段水平投影长470m,底板宽度64m,泄槽段共设置三级消力池。

（3）导流隧洞布置在左岸，断面型式为8×11m（宽×高）城门洞形，洞长为460.411m，进口底板高程为248.00m，出口底板高程为245.00m,坡比为0.681%。导流隧洞衬砌的厚度为0.4~2.0m。

（4）引水建筑物：引0+150m以前部分,采用井式进水闸，高度57.5m。引水隧洞为马蹄形有压洞，开挖直径7.4m，底宽4.71m，高6.5m。

2水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术

2.1施工准备

大坝填筑前，应将施工区域内的所有杂物、草皮、树根等全部清除干净；将岸坡修整至1:0.3以内；充填区开挖线以下的部分，包括探井槽，应严密填塞，堵塞灌浆帷幕周围的探查孔，根据施工图处理地基范围内的地质缺陷。

2.2测量控制

验收合格后，进行测量，确定不同填筑区域的边界，喷洒白石灰标记具体区域，在垫层区、过渡区和堆石区设置标志牌，并在两岸岩石边坡上标明标高和桩号。垫层上游边界线、过渡层交线、主堆石区交线填筑过程中，应严格按照分层测量和标线控制填筑厚度和坝料摊铺厚度。工程的定线、放线、测量、验收等资料必须及时整理归档。

2.3坝体填筑料源质量

1)垫层区料：垫层区主要为面板之基础，需要其平整、密实，唯有如此才能向主堆石体均匀传递来自面板的水压，同时辅助控制渗流。所以要求严格控制垫层区料的级配，借此满足水坝的高要求，垫层区料需要具有坚硬的颗粒、良好的耐久性且不能存在有机物、黏土等杂质，因此石料来源主要为弱风化层岩石。加工过程中要严格控制其粒径，≤100mm,通过科学的压实措施，需具备抗剪强度较高、压缩性较低、稳定的内部渗透性等特征；

2)过渡区料：该区介于垫层区、主堆石区之间，其主要发挥保护垫层区的作用，因为高水头会破坏垫层区，在过渡区的保护下，尽可能缓冲高水头的作用力，降低其破坏性。在选择过渡区料时，应充分考虑其反滤功能，所以粒径≤300mm,且需具有良好的排水性。经过压实，应具有压缩性较低、抗剪强度较高的特征；

3)排水区料：主堆石区是整个大坝中水荷载的主要作用区，其一般处于大坝的上游，直接关系到面板的安全运行，因此该区料的质量、沉降、密度等至关重要。次堆石区位于大坝的下游，主要发挥稳定主堆石体、下游边坡的作用。所以，选择该区石料时，应秉承硬度高、强度足、抗风化及较好耐久性的原则，经加工后其粒径均应低于设计的压实厚度，且需具有良好的排水性。

2.4坝体填筑

面板堆石坝属于就地材料坝，施工周期、工程投资均具有明显优势。通过以往的工程经验，开采坝料和运输费用占整个大坝建设投资总额60%～75%，所以提升料场和建筑物的开挖料综合利用率能够有效控制施工成本。主堆石区属于支承面板主体，通常选择硬石堆石。坝体下游次堆石区通常选用软岩。现阶段，随着科学技术的不断发展为筑坝技术提升提供了相应的技术支持，当前软岩堆填筑的范围不断扩大。本项目工程在下游区段次堆石区选用原则为：首先，确保大坝处于运行状态时，软岩料区下边界线为干燥区，便于坝体有效排水，避免软岩浸水而发生湿化变形。第二，软岩料区下边界线需要确保坝体下游的边坡足够稳定，外侧预留超过2m的硬岩填筑，避免软岩料继续风化。第三，软岩料区上边界线需要确保上层具有足够厚度的硬岩覆盖。第四，软岩料区上边界线需要进行计算分析，确保坝体的施工期和正式投入使用后沉降量、面板应力始终处于合理范围，并尽可能靠近坝体上游，实现软岩材料作用的充分发挥。

2.5摊铺和碾压

大坝材料中的超大石块应清除或破碎。坝料级配和性能检测完成后，在垫层区和过渡区按倒推法摊铺，并用推土机整平；主要堆石区的摊铺采用超前法。坝料摊铺完成后，在坝面及坝外区域加水，使石料充分湿润，减少石料与石料的摩擦，通过振动提高碾压密实度。

为了控制含水量，避免夏季高温造成材料失水，大坝材料在卸料和铺筑的同时进行。垫层料、过渡料、主要堆石料和下游堆石料分别采用中小型振动压路机沿坝轴线碾压，碾压次数根据室内试验结果确定；为提高施工效率，从坝坡到坝面逐步进行错距碾压施工，错距宽度按碾压宽度与设计碾压次数之比确定。对于振动压路机无法到达的边缘区域，必须用平板夯夯实。

为保证填筑施工质量，垫层和过渡层的主要堆石料应同时施工，并均匀上升。填筑坝体堆石体时，应避免块石集中在不同材料区域的界面上。如果粒度差异过大，则应采用反向方法卸料。错缝必须预留坡度小于1:3的缓坡，并在设计边线内外两侧加木板防护和超填线。

2.6坝料洒水

填筑料填筑前需保持湿润，通过此措施大大降低填筑时石料间的缝隙，实现碾压密实度的提升。填筑坝体时，需根据施工状况的不同，保障合理、均匀洒水。洒水形式主要有两种，即坝外加水、坝面洒水，具体选择其一或共用二者需根据实际予以确定；

结论

水利工程质量至关重要，科学的施工方案、精细的施工组织、标准的施工管理，能够不断提升施工质量。要想提升面板坝坝体填筑质量，需做到以下几点：撑控填筑质量，提升碾压密实度，控制其形变量，尽可能降低坝体沉降；科学安排填筑作业，控制关键工序，提升坝体稳定，保障大坝安全运行；不断提升坝体的防渗性、耐久性和稳定性。

参考文献：

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[4]孙静.文登抽水蓄能电站项目的可行性研究[D].山东大学，2019.