水利工程中混凝土面板堆石坝施工技术

水利工程中混凝土面板堆石坝施工技术

胡洪森

中国水利水电第十工程局有限公司    四川省 成都市  610000

摘要：在水利工程的大格局中，混凝土面板堆石坝扮演了至关重要的角色，它对于保障农业灌溉和防洪抗旱能力的提升举足轻重。本文旨在深入探讨这一核心技术的历史演进，详尽解析其施工流程的关键环节，同时剖析其优势与局限，并结合实际应用场景进行详细阐述，以期为水利工程的未来发展提供有价值的参考。

关键词：水利工程；混凝土面板堆石坝；施工技术

某抽水蓄能电站设计装机容量达3600MW，它被归类为大型一类水利项目。该电站的核心是一座混凝土面板堆石坝，涉及的建筑材料包括垫层料、特制垫层料、过渡料、主次堆石料，以及坝后和坝前特定的砌石结构。整个坝体填筑工程预计耗材168.57万立方米，预计总工期设定为1289天。坝体结构划分为垫层区、过渡区和堆石区等多个部分。垫层区在坝前压浆砂浆下方，宽度3.0米，其下游垫层区底宽2.0米，顶宽0.5米。过渡区则涵盖河床基槽全断面、坝体与两岸接触的3.0米宽区域，以及垫层料下游3.0米的带状区域。堆石区和过渡区的主要填筑材料来源于当地的辉石闪长岩和凝灰岩，而垫层料则是经过筛选超大颗粒后的河床砂砾石。

1混凝土面板堆石坝技术发展

混凝土面板堆石坝技术自其在美国诞生以来，经历了漫长的演进，初期采用的面板材料为木材。这一技术的进化主要分为三个时期：①最初，采用堆石直接填筑，形成的坝体相对较低，通常不超过100米，但由于技术限制，质量往往不尽如人意，常见问题包括裂缝、漏水和变形。②随后，逐步从自由堆石转向碾压堆石，但并未实现显著改进，状况未见明显改善。③1960年后，碾压堆石技术迅速崛起，取代了自由堆石，并伴随着创新技术的发展，能建造出高品质的坝体，标志着技术进入成熟阶段，成为现代建设的主流。混凝土面板具备多项优点：①制造成本低廉；②生产效率高，施工周期短；③品质优良，性能强劲。因此，该技术被广泛采纳和推广，如今成熟的堆石坝技术为工程项目提供了更强的支持，全球已建成高达200米的堆石坝，堪称此类坝体的最高成就。未来，这一技术将进一步完善和拓展。

2加强水利工程施工质量控制的必要性

水利工程的建设特性体现在其宏大的工程规模、巨额的资金投入、严谨的技术标准、繁重的工作任务以及复杂的质量管理挑战。当前，随着水利工程项目的数量不断增加，规模持续扩大，现有的技术水平已显得力不从心，难以应对水利工程日益增长的需求。因此，质量问题频发，主要表现为质量责任感淡漠和施工管理效率低下，这直接导致了工程质量的不可靠性，甚至引发了众多的质量和安全事故。这种情况不仅阻碍了水利工程经济效益的充分实现，更对民众的生命财产安全构成了威胁。在此背景下，各参与建设的单位必须对水利工程的质量管理工作给予高度关注，特别是关键工程的质量控制。

3施工质量控制要点

3.1施工准备

在进行坝体建设之前，务必全面清理作业区域内的一切杂项，如废弃物、草丛和树根等；坡岸的坡度需整修至1:0.3或更平缓的程度；对填筑区域的开挖线以下部分，包括钻探孔洞，应进行全面的回填并确保压实；同时，封闭灌浆帷幕周边的钻探孔，处置地基内的地质问题，所有这些步骤都应根据施工图纸进行严格的验收检查。

3.2测量控制填筑区交界线

在坝基填筑基础面处理完成后，按设计要求，对每一回填区进行了测设。首先，采用竹桩吊线控制垫层上游的边线，并在两侧岩质边坡上标出高程和桩号，然后进行放样工作。测定各上升层与主堆石区的交界线，并对各上升层进行放样。对主、次交界线的下游边线，可适当放宽至二、三层进行一次测放，保证施工质量与精度。在此基础上，结合坝体沉降观测资料以及坝体的轮廓和高程等因素，对坝体进行施工放样。在进行填筑之前，再预留沉降超高限制在坝体高度的0.5%～1.0%内。在填筑施工中，每次上提后，都要对其划分的边线进行测量，勘测放线、验收等原始的测绘记录，按要求装订成册，并作剖面图进行实时控制，基于上述步骤完成测量控制填筑区交界线，以确保坝体填筑施工的准确性和安全性。

3.3坝料摊铺

在对坝基填方基面进行处理，并对填方带交界线进行勘测后，为了确保坝料的工作性能，需要对其上坝料中的大块石料进行剔除或粉碎。施工结束后，再进行垫层区，过渡区的施工，分阶段进行。主堆石区填料采用“进占”的方法，以确保坝料充分润湿，减少块石之间的摩擦，并通过振动来改善填料密实度。为控制含水率，并避免夏季高温引起的材料失水，在铺筑时，首先要把坝体中的材料抽干。在坝体轴线上，采用了小幅度的振动来实现对坝体内主要石料的碾压。采用分段式碾压法，从坝前斜坡到坝内，交错进行碾压，轮宽与设计轮宽之比决定错距宽度。对于振动压实效果不佳之处，可采用平板夯压实。同时，为确保填筑体的质量，填筑层与过渡层的主体材料必须同步浇筑，并均匀提升。在坝基堆石料回填时，为避免在交点处发生团聚，若石料颗粒大小差异较大，可采取后退法卸料。错排接缝的坡度不大于1:3，采用较缓的坡度，并设置防护带和过填线。

3.4摊铺碾压

超大尺寸的石块在上坝材料中需剔除或破碎。在完成对坝料的级配和性能检测后，采用后退法在垫层区和过渡区铺设材料，使用推土机进行平整。主堆石区的铺设则采取进占法，铺设完毕后，需在坝面和周围区域加水，确保石料湿润，减小石料间的摩擦，通过振动提高压实度。为了控制含水量并防止夏季高温造成的水分流失，坝料应边卸边铺。垫层料、过渡料、主堆石料和下游堆石料应分别使用小型和大中型振动碾，沿坝轴线方向进行碾压，碾压次数依据室内实验结果而定。为了提高工作效率，施工应从坝坡开始，按进退错距的方式向坝内推进，错距宽度由碾压滚宽度与设计碾压遍数的比例决定。对于振动碾无法触及的边缘地带，须用平板夯进行夯实。为了确保施工质量，垫层和过渡层的主堆石料应同步施工，均衡上升。在堆筑坝体时，应防止不同料区交界处石块聚集，若粒径差异过大，应用后退法卸料。对于交错接缝，需预留坡度小于1:3的缓坡，并在设计边界内外增设木板防护和超填线。

3.5过渡料填筑

在摊铺完成后，将对沥青混凝土心墙两侧的过渡层进行回填。过渡层为不可塑性物料，需符合施工图纸。粗粒子的质量分数不能大于3%，针状物的质量分数不能大于10%。采用220牛的推土机将其整平至44厘米，然后以15-20%的水量（根据容积比，通过碾压测试确定）进行碾压。上、下游分界面的宽度均为3。3米，在坝体和过渡层相交的地方，大体遵循平行原则。也就是同时使用3个转换层（25厘米厚度）,1个（75厘米厚度的大坝材料）。过渡材料由汽车运输至坝下，采用“后退”方式卸料。在1.5米范围内，由沥青混凝土摊铺机铺筑，其它部分由1.6米反铲挖土机完成。转换层的摊铺厚度为25厘米，使用2.7米的自激式振动碾磨机。对于振动压实效果不佳的地方，可采取人工压实与小型振动压实。并在上一层混凝土浇筑完成后，再进行合适的压实。另外，为防止坝体产生较大的沉降变形，在上游坝体与过渡段之间，应采取阶梯法，阶梯宽度应在2m以上。采用上述施工措施，保证了沥青混凝土心墙两边的过渡层的质量，保证了大坝的浇筑工作的顺利进行。

结论

在水利工程中，为了保证大坝的质量与安全，必须采用正确的施工工艺。本文主要对混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术进行了研究，通过严格控制施工工艺和质量标准，保证坝体的填筑质量，提高了水利工程的整体性能和安全性。

参考文献：

[1]苗春雨.煤矿采空区高速公路路基填筑施工技术[J].科学技术创新,2023(2):147-150.

[2]董伟进.水利工程粘土心墙坝填筑施工技术探讨[J].东北水利水电,2023,41(9):10-12.

[3]肖龙飞.水利工程施工中土方填筑施工技术研究[J].低碳世界,2023,13(8):58-60.

[4]郑鼎雄,孙彪,刘田珂.贵州某水库枢纽工程大坝填筑施工技术分析[J].水利技术监督,2023(8):202-209.

[5]王亚军.水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术[J].大众标准化,2023(22):98-100.