长河坝水电站大坝砾石土心墙分区填筑施工方法
陈 曦 韩 兴/中国水利水电第五工程局有限公司
【摘 要】 砾石土心墙是大坝防渗结构的重要组成部分，直接影响到大坝填筑的总体施工质量和蓄水后的安全运行。本文以长河坝水电站大坝工程为例介绍一种高土石坝心墙区填筑分区流水作业的填筑施工方法，可供同类工程参考。
【关键词】 长河坝水电站 高砾石土心墙堆石坝 心墙 分区填筑
1 概述
长河坝水电站为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，坝址位于甘孜藏族自治州康定县境内。大渡河为不通航河道，枢纽无漂木任务。电站装机容量2600MW，正常蓄水位1690.00m，相应库容为10.75亿m3。
大坝为砾石土心墙坝，最大坝高240m。心墙填筑底高程1457.00m，顶高程1696.40m，心墙顶宽6.0m，心墙底宽125.70m，上、下游坡均为1∶0.25。心墙砾石土料总填筑量为428.32万m3。本工程心墙砾石土料从汤坝和新莲土料场开采，经筛分、掺配等制备工艺，检测合格后上坝。
2 砾石土心墙分区
2.1 总体规划原则
（1）便于按照铺料、碾压、检测工序组织流水作业。
（2）避免形成上、下游贯通的薄弱条带。
（3）避免对土体的超压剪切破坏。
（4）保持平起施工。
2.2 分区措施
心墙在1471.00m高程（河床廊道及上游防渗墙顶部高塑性黏土设计高程）至1588.00m高程，砾石土划分为4个区，分别为铺料区、碾压区、检测区和合格区。按铺料、碾压、检测组织流水作业。为了防止路面土料超压破坏，要求土料运输车辆分别从上、下游方向进料，即上游两个作业区从上游进料，下游两个作业区从下游进料。另外，为防止沿左右岸分段碾压形成贯通上下游的搭接条带，上游两区碾压分界线与下游两区的碾压分界线错位布置，本工程采用沿坝轴线错距0.2L（L为沿作业面坝轴线的铺料总长度）。分区布置如图1所示。
图1 分区布置图
随着坝面填筑上升，心墙填筑区沿坝轴线方向长度逐渐加大，而垂直坝轴线方向宽度逐渐变窄，当坝面上升至1588.00m高程时，整个心墙区域宽度约为60m，越向上坝面填筑宽度越窄，如再按照上述分区作业，不利于组织机械化快速施工。故此时不应再依照坝轴线上下游侧进行划分，改为按坝面全宽沿坝轴线方向布置流水作业区，分段长度以80～120m布置为宜，单侧进料。分段布置如图2所示。
图2 分段布置图
3 砾石土心墙料填筑施工方法
3.1 砾石土铺料
（1）利用25t、32t自卸汽车运输砾石土心墙料，采用进占法顺坝轴线方向铺料，SD32推土机散料和粗平，平地机细平，边角部位用小型液压反铲辅助摊铺。
（2）坝面铺料时，作业面上设专人手持红绿旗指挥卸料，卸料指挥员发出卸料信号后方可卸料，运输司机不得随意卸料。
（3）心墙区各种坝料填筑顺序。先采用双料摊铺器一次拖拉摊铺土、砂分界区坝料，再分别采用进占法摊铺土料、后退法摊铺反滤料，并同时进行过渡料、堆石料铺填。砾石土与反滤料同层碾压。各区砾石土上料施工时应优先向两岸盖板方向摊铺施工，以便于同层的两岸高塑性黏土铺填上升，最大限度地避免交叉作业。高塑性黏土铺料前在压板混凝土表面按照要求刷泥浆。
（4）雨季施工时，通过加强雨情预报安排施工，通过坝上设置的雨量计等优化填筑时段，保证小于5mm的小雨连续施工、大于5mm的雨后能够及时复工。填筑工作面铺料时形成略向上、下游倾斜2％～4％的斜坡，填筑面形成鱼背形，以利于填筑面排水，同时对填筑完成的面采用振动平碾快速压光形成光面，防止松土被小雨渗入。当因连续降雨坝面心墙土料停止施工时，心墙区施工机械撤出填筑面至过渡区，并全部采用PE膜及时覆盖防止更多雨水下渗。降雨停止后，人工揭开PE膜，根据土料含水情况确定采用翻晒或直接清除表层含水率较大的土料等处理措施。
为避免连续降雨对砾石土料含水量以及料场边坡造成影响，料场应妥善安排排水，建立截水沟等排水系统。同时为防止降雨导致料场运输道路泥泞、雨后不能及时出料等影响雨后填筑快速复工，雨季来临前在距离填筑面较近的大坝上下游压重体平台分别储备堆存一定方量的合格成品料（表面压光，以利于排水），作为复工填筑的直供料。
3.2 砾石土碾压
（1）土工膜以上第一层土（30cm）采用26t自行式凸块碾静压14遍，取样检测密实度（不作为质量评价依据）；第二层采用26t自行式凸块碾静压2遍，振压12遍。每一填筑单元铺料完成，经现场监理工程师验收同意后，振动碾操作手按照各分区分别碾压，采用26t自行凸块振动碾碾压14遍（静2+振12）。对于局部边角及仪器周边、靠近岸坡、廊道、刺墙周围100cm范围以及建筑物附近大型设备无法碾压的部位，采用HCD夯板薄层（层厚约15cm）夯实。根据铺料厚度和击实功计算，冲击夯碾压按照5min/m2进行控制，确保压实质量满足设计指标要求。为保证压实质量，每填筑3层，凸块振动碾补压3遍。
（2）振动碾行走路线应平行于坝轴线，前进或后退全振动行驶，行驶速度为（2.5±0.2）km/h。
（3）根据前期实践，为确保碾压合格比率并提高效率，采取“大错距”法碾压，即每碾压两遍错一碾轮宽，每一错距碾轮之间搭接20～30cm，如此循环碾压够规定遍数。碾压搭接平面示意图如图3所示。
（4）定期由专业检测单位对碾压设备各项性能指标进行测定，满足施工参数要求。
图3 碾压搭接平面示意图
（5）振动碾操作手操作时，应认真负责，不得漏碾或少碾，必须做好详细记录和现场交接班记录。质检人员根据GPS碾压监控系统通知碾压遍数，发现漏压、少压部位及时通知补压。
3.3 质量检查与控制
3.3.1 铺料过程控制
（1）砾石土料采用进占法铺料，SD32推土机平料，载重运输车辆应尽量避免在已压实的土料面上行驶，以防产生剪切破坏。
（2）严格控制铺料层厚，不得超厚。铺料过程中采用20m×20m的网格定点测量控制层厚，发现超厚时，立即指挥推土机、装载机处理。
（3）填筑作业面尽量平起，以免形成过多的接缝面。由于施工需要进行分区填筑时，接缝坡度不得陡于1∶3。
（4）根据工作面实际情况，进入填筑面的路口应频繁变换，以避免已填筑料层因车辆交通频繁造成过碾现象。
（5）每一填筑层面在铺填新一层砾石土料前，应做刨毛处理。刨毛采用推土机来回行走履带压痕的方法。
（6）在备料或铺料过程中，配置专职人员在作业面上巡查，随时剔除填筑料中出现的个别超径石、树根等。
3.3.2 碾压质量检查
砾石土的碾压质量控制主要是对碾压设备型号、振动频率、行走速度、含水量、铺料厚度、碾压遍数进行控制。填筑料碾压施工参数全部采用GPS监控系统，合格率应达到95％以上。
（1）振动碾的滚筒重量满足试验确定的要求。
（2）振动碾行走工作时速度应按（2.5±0.2）km/h控制。
（3）必须按规定的错距宽度进行碾压，错距宽度宁小勿大，操作手经常下车检查，质检人员经常抽查。
（4）碾压严格按规定的遍数进行，确保碾压到位，无漏压和欠压。
4 结语
合理的施工作业面规划、坝体填筑强度分配、料场和相应的道路布置、机械设备配备等都是保证土石坝填筑持续优质高强度施工的关键。其中填筑施工中大坝工作面、上坝道路是施工管理的中心环节。由于高土石坝心墙区底部宽度与坝顶宽度差距较大，故整个心墙分区随坝高上升而改变，而有效的心墙分区可以使坝体填筑碾压施工各个工序形成流水作业，方便各工序机械调配，提高机械使用率，有效提高坝面填筑速度，并且能够更加有效地控制填筑质量。