庫什塔依水電站瀝青混凝土心墻壩壩體填筑施工技術

吳憲生，郭智勇

（1.中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 712000；2.新疆伊犁庫克蘇河水電開發有限公司，新疆 伊犁 835500）

庫什塔依水電站為二等大 （2）型工程。樞紐建筑物由瀝青混凝土心墻壩、右岸導流兼泄洪洞、表孔溢洪洞、發電引水洞及廠房等組成。瀝青混凝土心墻壩壩頂高程 1307.60 m，建基面高程1216.5 m，最大壩高 91.1 m，壩頂寬10 m，壩長 439 m，總填筑方量486.8萬m3。壩頂采用瀝青混凝土路面，上游側設置 “L”形鋼筋混凝土防浪墻，上游壩坡1∶2.25，下游壩坡 1∶1.8，下游坡設 10 m 寬、縱坡為 8%的 “之”字形上壩公路。下游壩坡設預制網格梁，網格梁內種植草皮護坡；上游壩頂至1282.20 m高程采用素混凝土護坡，其下采用拋石護坡。

壩體填筑分區從上游至下游分為上游砂礫料區、上游過渡料區、瀝青混凝土心墻、下游過渡料區、下游砂礫料區、下游利用料區、下游排水棱體區。壩體采取分期分序填筑，填筑遵循均衡平起的原則。填筑時段為2010年11月10日～2011年11月30日，冬季不停工。本工程壩體填筑分4期施工，其中Ⅰ期分4序施工，壩體分序填筑示意見圖1。

1 壩料開采加工與平衡

1.1 料場復查

庫什塔依工程壩體填筑料為砂礫料，主要分布在C2、C4兩料場，該料場與壩址直線距離為2.9～3.7 km，料場復查采用探坑進行，方格網布點，探坑距一般采用50～100 m。料場復查的目的為:①復查C2、C4料場儲量能否滿足工程實際需要；②砂礫石料分布的均勻性，探明是否有有害夾層；③查明料場料源的級配分布情況，通過試驗獲得料場原型級配曲線，獲得C4料場的實際包絡線，校核設計包絡線的可靠性；④通過所獲得的料場原型級配曲線進行室內三因素相關圖試驗，結合壩料碾壓試驗以校核設計提出的控制標準的合理性；⑤為料場開采規劃提供必要的數據。

圖1 壩體填筑分期示意 （單位:尺寸mm；高程m）

復查認為該料場覆蓋層和無用層厚1.5～5.0 m，可利用料層厚41～50 m，剝采比達到6.7%，料場含泥量1.5%～10.0%，最大粒徑670 mm，礫石含量76.47%～85.07%，密度2.71 g/cm3。可用料層砂礫石級配均勻，料源潔凈，無有害夾層；每5 m作為一個開采層的設計方案可行，料場儲量滿足要求。

1.2 料場規劃

根據開采時段、面積、數量、強度及機具的不同，將C4料場分為4個開采區，其中3個開采區為壩殼料開采區，每個區以獨立工作面分成4個臺階 （臺階高度4～5 m）立面交替進行開采。一個開采區作為過渡料開采區，進行過渡料開采及加工。C2料場分為2個區，作為上游圍堰壩殼料開采區。

1.3 壩料加工

壩料包括壩殼砂礫石料、過渡料、反濾料Ⅰ、反濾料Ⅱ、排水棱體料、壩前拋石。其中，壩殼砂礫石料、過渡料、反濾料Ⅰ、反濾料Ⅱ分別為粒徑為 0～600、 0～80、 5～40、 40～80 mm 的砂礫全料， 排水料為粒徑≥80 mm的卵石，壩前拋石為粒徑300～500 mm的卵石。

（1）過渡料加工。過渡料在C4料場選取適當位置進行開采，1.6 m3挖掘機挖裝，20 t自卸汽車運輸至蓖條篩作業平臺，經蓖條篩過濾后，用3 m3裝載機配20 t自卸汽車運輸至堆存場；填筑時用3 m3裝載機配20 t自卸汽車運輸至填筑作業面。

（2）排水棱體料、壩前拋石加工。以上兩種料采用過渡料加工的超徑石，采用3 m3裝載機收集、堆存、裝車，填筑時用3 m3裝載機配20 t自卸汽車運輸至填筑作業面。

（3）反濾料加工。粒徑為5～40 mm反濾料利用砂石料廠進行機械化生產；粒徑為40～80 mm反濾料利用過渡料二次加工，用自制蓖條篩篩制，蓖條篩間距40 mm，3 m3裝載機裝車。

1.4 壩料平衡計劃

壩體填筑總量為486.8萬m3，其中，過渡料21.89萬m3，反濾料 3523.9 m3，排水棱體料 16130 m3，砂礫石填筑料442.95萬m3，利用料20萬m3。壩體填筑平衡計劃見表1。

表1 壩體填筑料平衡計劃

2 碾壓試驗

壩體填筑碾壓生產性試驗選擇在施工區下游側進行，主要進行壩體過渡料及壩體填筑砂礫石料碾壓試驗，包括壩體不同區域鋪料方式、鋪料厚度、振動碾的類型及質量、碾壓遍數、鋪料過程中的加水量、壓實層的孔隙率和干密度等試驗。

試驗場地面積50 m×120 m，在該場地中按不同層厚和碾壓遍數布置試驗單元，每一試驗單元面積14 m×30 m，每個單元內布置2.0 m×2.0 m的方格網。經過現場碾壓試驗，具體的碾壓參數見表2。

表2 可利用料、壩殼料控制標準及施工參數

3 現場施工

壩體填筑總體上遵循與瀝青混凝土心墻碾壓全斷面平起均衡上升的施工方法。對壩殼料，根據壩面面積大小及各類壩料分序、分區的不同，將壩面沿壩軸線方向按50～100 m分成若干個單元。在各單元依次完成填筑的各道工序，使各單元上所有工序能夠連續流水作業。各單元之間進行鮮明標識，標明攤鋪、碾壓、檢驗等工作狀態，以避免超壓或漏壓。壩體填筑施工工序見圖2。

圖2 壩體填筑施工工序

3.1 建基面基礎清理與驗收

在壩基最終開挖線以下的所有勘探坑槽和平洞均按施工圖紙的要求回填密實，防滲帷幕線附近的勘探鉆孔亦予以封堵。壩基中布置有觀測設備時，在觀測設備埋設完畢并經監理工程師驗收合格后才能開始壩體填筑。

3.2 砂礫料填筑

砂礫石料必須在壩基處理及隱蔽工程驗收合格后才能填筑。鋪筑前，采用萊卡TCR-402型全站儀測量放樣確定各填筑料區的界線，白灰撒線并插標志牌標識，在兩岸岸坡基巖面上標寫高程及樁號。

自卸汽車卸料時，采用 “進占法”或 “后退法”，堆料高度不大于1.5 m，砂礫石料中不允許夾雜粘土、草、木等有害物質，在裝卸時特別注意避免分離，不允許從高坡向下卸料。

砂礫石料碾壓質量重在過程控制，重點監控碾壓遍數、振幅、行駛速度、碾輪搭接寬度等。碾壓方向一般平行于壩軸線，岸坡一般沿坡腳碾壓。碾壓完成后，按布點測量其高程，以控制壓實厚度。碾壓后的表面平整度按0～±10 cm控制，若出現0～±30 cm的不平整現象，推平表面重新鋪壓。

填料的縱橫坡部位，優先用臺階收坡法，碾壓搭接長度不小于1.5 m，如無條件時，接縫坡度不陡于1∶3。岸坡處不允許有倒坡，防止大徑料集中，其2 m范圍內，用較細砂礫石料 （d＜200 mm）填筑，而且先于壩體填筑料填筑，此處施工按小面積施工法鋪筑壓實，嚴防出現架空現象。

砂礫石料壓實后，按規范要求由工地試驗室取樣，取樣數量不小于5000～10000 m3一個，根據土工試驗要求，試坑按直徑 D≥（3～5）dmax和D≥100 cm控制，壓實度試驗采用灌水法。試坑測試項目主要為濕密度、含水量、含泥量、顆粒級配 （包括粗料d＞5 mm顆粒含量），最終求出干密度和相對密度。碾壓后取樣結果滿足設計要求，否則再次進行鋪壓，直至滿足質量控制指標要求為止，且每層必須檢查邊坡結合部，檢查合格后，發碾壓合格證，并組織三檢，合格后方可進行下道工序。壩基砂礫石料永久坡位置，每填筑3 m厚進行測量放線，對壩坡進行修整，以保證邊坡符合要求。

3.3 過渡料填筑

瀝青混凝土心墻兩側過渡料與心墻施工同時進行，上下游分區寬度均為3.0 m。過渡料由自卸汽車拉運至壩面，后退法卸料，其中1.5 m由瀝青混凝土攤鋪機自行攤鋪、整平，剩余部分由1.6 m3反鏟挖掘機配合修整，其攤鋪厚度為25 cm，并由2.7 t自行式振動碾碾壓。對振動碾無法到達的邊角部位，由人工配合小型振動夯壓實。

對過渡料與壩殼料搭接處，總體遵循平起施工原則，即三層過渡料 （層厚25 cm）與一層壩殼料（層厚75 cm）平起施工，并在最后一層填平后進行騎縫碾壓。

4 結語

通過合理的安排施工，加強施工現場管理，庫什塔依水電站瀝青心墻壩提前10天完成壩頂節點填筑工期。最大月填筑量達75萬m3，共評定1137個填筑單元，全部合格，優良率到達95.3%。

［1］DL/T 5129—2001 碾壓式土石壩施工規范［S］.

［2］SL 237—1999 土工試驗規程［S］.

［3］DL/T 5388—2007 水電水利工程天然建筑材料勘察規程［S］.