糯扎渡水電站超高心墻堆石壩關鍵施工技術

黃宗營，唐先奇，張耀威，寧占金，張禮寧

（中國人民武裝警察部隊水電第一總隊，廣西 南寧 530028）

1 大壩填筑施工分期

糯扎渡水電站大壩工程由武警水電部隊即中國安能建設總公司中標承建。大壩填筑施工于2008年10月開始，截至2012年6月，壩體全斷面填筑到808 m高程以上，高度已達245 m以上，填筑總量已超過3 200萬m3。目前，超高心墻堆石壩填筑施工正在緊張有序的進行。預計2012年10月，大壩填筑全部完成。該工程壩高庫大，防洪度汛要求標準高、施工工期緊、工程量大，科學合理地進行壩體填筑施工分期是施工的關鍵。

大壩填筑需經過4個洪水期，根據當地氣候特點和雨季壩體心墻不施工的設計要求，結合壩體填筑上升高度及強度均衡生產的原則，大壩填筑施工分5期進行。

（1）第1期。壩體填筑在全年圍堰擋水的條件下進行。2009年，圍堰汛期擋水標準為50年一遇洪水。根據進度計劃，全斷面填筑上升到625.0 m高程。

（2）第2期。在2010年汛前，壩體心墻區上升到676.0 m高程。2010年汛期具備攔擋200年一遇洪水標準。該期雨季時段填筑壩殼區，枯期時段填筑心墻區。

（3）第3期。在2011年汛前，壩體心墻區上升到745.0 m高程。2011年汛期壩體擋水仍為200年一遇洪水標準。

（4）第4期。在2012年汛前，壩體全斷面填筑上升到804.0 m高程。2012年汛期具備攔擋500年一遇洪水標準。同時，滿足水庫蓄水發電條件。

（5）第5期。2012年底，完成壩體填筑施工。

目前，大壩全斷面已填筑上升到808.0 m高程，壩體各分期的形象面貌都按時段要求填筑完成，這說明壩體填筑施工分期是科學合理的。

2 大壩心墻防滲土料摻礫工藝

大壩心墻防滲土料采用加工系統生產的礫石料與土料場開采的混合土料摻合而成，摻礫土料摻礫技術國內沒有借鑒的經驗。為解決高心墻堆石壩心墻防滲土料既能滿足擋水防滲要求又能提高變形抗剪條件，如何確保礫石料與土料摻合均勻又滿足設計級配要求，研究出科學、規范的摻礫土料摻礫技術是施工的關鍵。

大壩填筑前，根據設計級配曲線和相關參數要求，對土料場進行復勘，全面了解土料場天然混合土料級配情況，并進行礫石料與混合土料摻合試驗研究。通過多種試驗研究，最終確定便于施工的互層鋪筑、立采摻合的摻礫技術。試驗確定：礫石料鋪層厚為50 cm，混合土料鋪層厚為110 cm。

大壩礫石土料摻合場共設置4個料倉，總面積為3.3萬m2。4個料倉可備摻礫土料總量約16萬m3。每個料倉均為3互層鋪料，先鋪1層礫石料（50 cm厚），然后鋪1層混合土料 （110 cm厚），最后再鋪1層礫石料 （50 cm厚）。

礫石采用進占法卸料，推土機平料；土料采用后退法卸料，推土機平料。鋪料過程中，采用移動標尺和固定網格測量控制鋪層厚度和平整度。在挖裝運輸上壩前，采用4～6 m3的正鏟摻合均勻。摻合方法為：正鏟從料倉底部自下而上裝料，鏟斗舉到空中打開，礫石土料自然拋落，重復做3次，即可把礫石料和土料摻合均勻。采用正鏟裝料，由20～32 t自卸汽車運輸至填筑作業面。在裝運上壩前，每個料倉備料要摻合均勻并取樣進行含水率和顆粒級配檢測合格后，才允許裝運上壩。自開工到目前，共檢測353組試樣，摻礫土料級配曲線全部在設計級配包絡線內。

3 大壩心墻區填筑

3.1 填筑工序

糯扎渡水電站大壩心墻為直立式心墻，心墻區填筑包括心墻防滲土料填筑和其上、下游側反濾料的填筑。根據碾壓試驗并經監理、設計確認的施工參數，按照先鋪填反濾料，再鋪防滲土料的順序，1層反濾料和2層防滲土料平齊填筑上升。

心墻防滲土料除左、右岸墊層混凝土表面厚度2 m范圍為接觸粘土料外，其他全部為摻礫土料（摻礫土料在上壩前已在摻合場摻合好）。心墻區填筑主要施工工序流程見圖1。

圖1 心墻區填筑主要施工工序流程

每1層料填筑前，先測量放樣，并灑上白灰標識線，區分料區或料界，再進行鋪料。反濾料采用后退法鋪料，由反鏟配合推土機平料。心墻區接觸粘土料和摻礫石料采用進占法鋪料，濕地推土機平料。接觸粘土鋪填前，在墊層混凝土表面上涂刷1層厚5 mm濃粘土泥漿，濃泥漿質量配比為粘土∶水=1∶2.3～1∶3.0。墊層混凝土表面局部由人工配合推土機平料。摻礫土料鋪料過程中，在前進方向設置層厚控制的移動標尺，便于推土機操作手控制平料厚度 （每個作業面設移動標尺2～3個），并配專人隨時檢查鋪填厚度，移動標尺。同時，采用全站儀按10 m×10 m固定網格檢測控制，確保鋪填層厚和填筑面的平整。

反濾料鋪層厚53 cm，摻礫土料鋪層厚27 cm。反濾料采用26 t自行式振動碾靜碾6遍，搭接碾壓，搭接寬度30 cm，碾壓時速小于3 km/h，碾壓方向平行于壩軸線。摻礫土料采用20 t自行式凸塊振動碾進退錯距法碾壓10遍，錯距寬20 cm，振動碾平行于壩軸線碾壓，行進速度小于3 km/h。接觸粘土料與同層的摻礫土料同期碾壓，靠近墊層混凝土80～100 cm寬采用18 t輪式裝載機輪胎碾壓10遍。振動碾碾壓過程中，采用 “數字大壩系統”全過程實時監控。

每個單元碾壓經取樣檢測合格后，才進行上層料的鋪填。上層料鋪料前，采用推土機對碾壓層表面做刨毛處理。

3.2 特殊情況的處理

（1）心墻防滲土料層間補水處理。當風力或日照較強，填筑層表面失水較多時，在鋪料前或碾壓前，作業面上采用20 t灑水車灑水，保持填筑面上表面防滲土料濕潤，確保層間粘接緊密。

（2）心墻區埋設的檢測儀器及其他埋件周邊，由人工薄層鋪料，手扶式振動夯夯實，逐層上升。

（3）心墻防滲土料每層分倉按鋪料、平倉、碾壓、驗收等工序循環作業進行，每層每倉分界線進行搭接碾壓，搭接長度1.0～1.5 m。

3.3 雨季施工控制

大壩心墻防滲土料填筑盡量安排在旱季施工，但特殊情況，如度汛、進度要求等也有安排在雨季時段施工的。雨季施工主要采取以下控制措施：

（1）隨時掌握天氣預報信息。在壩區設置了雨量預報站，準確預報工區的天氣信息。

（2）采用斜面施工法，斜面坡度一般為1%～3%，有利于降雨后積水排除。當作業面上、下游方向寬度大于50 m時，一般形成中間高兩側低的作業面；當作業面上、下游方向寬度小于50 m時，形成上游側低下游側高的作業面。

（3）心墻土料填筑作業面采用光面振動碾碾壓，封閉填筑層表面，使填筑層表面平順，積水流淌順暢，減少雨水滲入填筑層內。

（4）雨晴后，立即排除填筑層面的積水，然后清除表層含水量較大的土料。經晾曬，檢測土料含水率滿足要求，經監理工程師驗收合格后，才能恢復填筑施工。

3.4 心墻防滲土料含水量調節

在土料場開采前，對土料場進行較詳細的復勘，根據含水量分布的情況，選擇合適的區域進行開采。

（1）土料含水量降低的措施。土料含水量較大的區域，采用挖溝、槽、井等降低地下水位線的方式降低土料含水量；在存料場或在填筑作業面上的防滲土料，由于雨水或其他積水導致含水量偏大時，采用薄層攤鋪、晾曬的方式減少其含水量。

（2）天然土料補水措施。接觸粘土料含水量偏低時，在土料場附近合適的位置設置土料轉存場，開采的土料運至轉存場按1.5～2.0 m的堆高松鋪，并在料堆面層設置淺水坑，均勻注水至淺水坑內。土料堆采用塑料薄膜覆蓋，浸悶7～10 d。土料堆淺水坑水浸干后，再采用反鏟混合均勻，并經含水量檢測合格后，挖運到填筑作業面填筑。摻礫土料在摻合場備料過程中進行補水處理。每個料倉備料時，在第2層礫石料鋪筑完成后，第2層土料鋪筑前，人工在第2層礫石層面上均勻灑水，然后再鋪筑第2層土料；第3層土料鋪筑前，人工在第3層礫石層面上均勻灑水。每個料倉備料完成后，料堆頂部采用塑料布覆蓋，防止土料水分損失。

4 堆石壩料加水技術

根據壩料碾壓試驗成果，堆石壩料在填筑碾壓前需加水5%～10% （體積比），加水量大。按照以往的壩內人工灑水或壩外上壩路口設置固定加水站加水的方式，難以滿足高強度填筑施工需要。因此，需要尋求新的堆石壩料加水技術。

根據大壩結構和布置特點，研制了壩內移動加水站施工技術。 移動加水站是利用1臺斯太爾自卸車，在其上安裝進水管、閥門 （包括氣動管路、氣動開關）和出水灑水管路，并用桁架支撐，1側上水、2側單獨或同時給運料自卸車貨箱上的石料均勻灑水的設備。移動加水站可移至填筑作業面較近的部位給運料車輛加水，并可隨填筑作業面的變動而移動，操作簡單，大大縮短了加水后車輛行駛的距離。這樣，既滿足了高強度施工需要，又保證了壩料加水的質量。移動加水站安裝感應電磁閥后，與數字大壩監控系統信息聯網，可監控每輛堆石壩料運輸車加水的情況。

5 “數字大壩”管理

“數字大壩”監控系統是由云南華能瀾滄江水電有限公司委托天津大學根據糯扎渡水電站樞紐工程特點，結合施工和運行研發的系統管理技術。利用該技術可以監控各分區壩料每個作業面的上料情況、碾壓遍數及碾壓設備的行走速度、激振力和壩料上壩加水情況，對大壩填筑的施工全過程進行實時監控和反饋控制。

（1）填筑壩料運輸監控。所有運輸壩料上壩的車輛上都安裝車載GPS，通過車載GPS發送車輛狀態的信息，可實現施工車輛從料場到壩面的全程監控。該系統可以實現以下功能：①料場料源匹配動態監測及報警；②各分區不同來源的各種性質料源的上壩強度統計；③道路行車密度統計；④車輛空滿載監視；⑤堆石壩料運輸車輛滿載加水量監測。通過數字大壩監控系統，可隨時監測每個單元填筑上壩料質量。一旦出現混料，通過報警信息，立即對錯卸料區域的壩料挖除。

（2）壩體填筑碾壓監控。所有碾壓設備都安裝高精度GPS移動終端，通過信息傳送，可實現對碾壓設備施工過程實時監控。該系統可以實現以下功能：①實時監控碾壓軌跡、行走速度、激振力。當行走速度超標時，通過監控終端及手機PDA短信自動報警。②監測碾壓遍數。每個單元碾壓結束后，計算碾壓遍數。當碾壓遍數不達標時，通過監控終端及手機PDA短信自動報警，及時補碾。③監測壓實厚度，推算沉降率。④提供大壩施工質量過程控制的手段，實現大壩填筑質量 “雙控制”。通過數字大壩監控系統，可隨時監測到每個填筑單元振動碾運行的狀態和碾壓區域情況。一旦出現振動碾運行錯誤或碾壓區域漏碾等現象，通過報警信息，現場質檢員立即督促操作手糾正錯誤，確保每個單元的碾壓質量。

6 三級配混凝土泵送施工

糯扎渡水電站大壩心墻區墊層混凝土為三級配溫控混凝土，厚度為1.2～3.0 m，混凝土澆筑溫度不大于19℃，允許最高溫度不大于38℃。大壩心墻墊層混凝土順水流方向最大寬度132.2 m，兩岸最大坡度1∶0.78，最緩坡度1∶2，且一坡到頂，無法形成施工臨時道路到心墻區。如何解決混凝土入倉問題是施工的關鍵。

大壩心墻區墊層混凝土施工中，引進了三一重工生產的先進的三級配混凝土輸送設備（HBT120A-1613D），采用三級配混凝土泵泵送入倉，混凝土入倉速度均勻、連續，平均強度約60 m3/h。大壩心墻區左岸560～710 m高程和右岸560～610 m高程的混凝土也采用三級配混凝土泵泵送入倉?；炷翝仓偭考s5萬m3，占心墻區墊層混凝土總量約30%。

三級配泵在大壩心墻區墊層混凝土施工運行期間，沒有出現由于混凝土本身的原因發生堵管。采用三級配泵送技術，快捷、省時、經濟、高效，更有利于溫控混凝土澆筑前的溫控措施的落實。

7 直徑600 mm超大型擊實儀

糯扎渡水電站大壩心墻防滲土料采用摻礫土料，混合土料允許最大粒徑150 mm，摻碎石最大粒徑120 mm，設計壓實標準按修正普氏2 690 kJ/m3功能下全料壓實度應達到95%以上。心墻摻礫土料最大粒徑為150 mm，遠超規范，需要研制超大型擊實儀研究全料的擊實特性。

根據擊實功能及儀器規格確定了相應的擊實參數，并委托專業廠家生產了3臺直徑600 mm超大型擊實儀。超大型擊實試驗全面、真實地反映了摻礫土料擊實特性，確定了全料壓實度與細料 （20 mm以下）壓實度的對應關系，為三點快速擊實法檢測細料壓實度提供了控制標準。

8 結 語

（1）糯扎渡水電站超高心墻堆石壩心墻防滲土料的摻礫和填筑的成功經驗和技術可為今后同類壩型的設計和施工提供借鑒。

（2）堆石壩料移動加水站加水設備移動靈活，操作簡單，既能保證高強度填筑壩料加水，又能保證壩料加水的質量。同時，更有利于現場文明施工。

（3）應用 “數字大壩”監控管理技術，對壩料運輸、碾壓實行全過程、全天候的實時監控，進一步提高和保障了大壩填筑施工質量。

（4）采用了三級配泵送技術，解決了墊層混凝土施工入倉難的問題。

（5）采用直徑600 mm超大型擊實儀進行了大量的擊實試驗，全面、真實地反映了摻礫土料全料擊實的特性。

［1］ 黃宗營，吳桂耀，葉曉培.糯扎渡大壩心墻摻礫土料填筑施工工藝及方法［J］.水利水電技術， 2009（6）:7-10.

［2］ 唐儒敏，方德揚，寧占金.泵送混凝土在糯扎渡大壩心墻墊層中的應用［J］.人民長江， 2009， 40（10）:8-9.