河口村水庫面板堆石壩壩體填筑質量控制綜述

□建劍波 □盧金閣 □武鵬程（河南省河口村水庫工程建設管理局）□馬 敏（河南省水利科學研究院）

1 工程概況

河口村水庫壩型為混凝土面板堆石壩，大壩全長530m，壩頂寬9m，最大壩高122.50m，壩頂高程288.50m，防浪墻高1.20m，上下游壩坡均為1:1.50，壩后220m高程以下為堆渣平臺，堆渣邊坡1:2.50，堆渣平臺以下設“之”字形上壩路，壩下游為網格梁異性混凝土預制塊護坡。

壩體從上游至下游為：上游石渣壓蓋（粉煤灰、壤土鋪蓋和石碴蓋重）、混凝土面板、擠壓邊墻、墊層料（特殊墊層料）、過渡料、主堆石、次堆石（下游坡主堆石）、下游護坡及壩后石渣壓坡、基礎設有反濾料和過渡料，壩后基礎設有排水帶。壩體填筑總量約為540萬m3，壩基上下游面底寬約368m。主要壩料來源：上游壤土鋪蓋來源上游謝莊土區，粉煤灰來源沁北電廠，石碴蓋重來源開挖石碴備料，墊層料（特殊墊層料）、反濾料來源石料場人工加工，過渡料、主堆料、次堆料來源石料開采場。

2 工程施工特點

第一，大壩壩高122.50m，建在覆蓋層厚達42m的河床上，采用高壓旋噴樁基礎處理，在國內同類高壩及深覆蓋層壩基處理尚屬首例。第二，壩體填筑量大、工期緊、技術要求高、質量標準嚴。該工程大壩及上下游壓蓋填筑量約743.98萬m3，高峰時段平均強度29.16萬m3/月。施工過程中必須做到高標準、嚴要求、科學組織、精心施工，確保各期施工任務的完成。第三，工程地處“V”字型峽谷中，河床狹窄，兩岸高峻陡峭，局部地段幾乎直立，施工道路布置困難，確保運輸道路暢通是保證填筑強度的關鍵問題。第四，采用大壩GPS碾壓施工質量實時監控系統技術（簡稱數字大壩），對保證大壩填筑質量，起到了關鍵作用，在河南省類似工程建設中首次應用。

3 壩體填筑質量控制要點

大壩填筑質量的好壞直接影響大壩建成后安全運行的關鍵和核心。因此，只有嚴控各個施工環節，才能確保填筑質量達到設計要求和運行安全。

一是壩體填筑石料開采粒徑應符合設計包絡線要求，級配良好，上壩料其他物理力學性質也要符合設計要求，不合格料嚴禁上壩。二是超徑石應在石料場解小處理，對個別已運至壩面的超徑石采用破碎錘現場及時分解處理或直接運至填筑面外。三是大壩填筑質量GPS監控倉面建倉，采用GPS衛星測量配合全站儀測量定線，并用白灰線標示，并及時上報至GPS分控室建倉。四是鋪料采用“高程餅”法控制鋪料厚度，嚴禁大石集中或架空，保證碾壓質量。五是振動碾的噸位、擊振力到達設計要求，行進速度控制在2～3 km/h，嚴禁超速行進，碾壓方向順壩軸線，碾壓遍數不少于碾壓試驗參數要求。六是各壩料分界處填筑，只允許細料侵占粗料，不允許粗料侵占細料。七是分區填筑時，壩體各區壩料應基本平起填筑，避免出現不均勻沉降。八是周邊料和擠壓邊墻后墊層料的碾壓采用小型振動碾和液壓夯板配合壓實。九是嚴格壩料加水量控制，達到碾壓試驗含水率要求。

4 料源質量控制

壩料質量應從源頭控制，滿足設計級配、巖性、含泥量及物理力學性質的合格壩料。壩體填筑料設計主要技術指標見表1。

表1 壩體填筑料設計主要技術指標表

5 壩體填筑施工質量控制

在施工過程中，有效地控制填筑密實度是保證大壩施工質量的關鍵。為了保證壩體填筑施工質量，建管局制定了《河口村水庫工程大壩填筑質量管理辦法》，規范大壩填筑管理，保證填筑施工質量。

5.1 各區料填筑和質量控制

墊層料區的填筑:墊層料位于壩體最上游側，是面板的基礎。墊層料采用2m3挖掘機裝20 t自卸汽車運到工作面卸料，采用SD7推土機粗平、人工精平。在墊層料上游進行擠壓邊墻施工，再鋪墊層料。每層墊層料與過渡料同碾壓，碾壓后擠壓邊墻范圍內拉線找平，機器定位便于施工。過渡料區的填筑:過渡料位于主堆石料與墊層料之間，對墊層料起反濾作用。過渡料填筑方法與墊層料施工基本相同。過渡料因塊徑較大，含水量少，碾壓前必須加水。鋪料層厚40 cm，采用26 t自行振動碾碾壓。主堆料區的填筑:主堆石料是大壩的主體，起著骨架作用。2m3挖掘機挖裝，20～25 t自卸汽車運到工作面，以進占鋪料為主、混合法鋪料為輔，采用SD7推土機進行平料，“高程餅”法控制填筑厚度。次堆料區的填筑:次堆石填筑區位于壩軸線以下的270m高程以下的部分壩體，施工方法與主堆石區基本相同。特殊墊層料（小區料）的填筑:小區料在趾板后緊靠趾板和面板，局部在河床趾板下面，底部坐落在墊層料上，兩側在岸坡防滲板表面上。

5.2 壩體各區及岸坡結合部的質量控制

壩體填筑各分區及結合部是壩體填筑的關鍵部位和薄弱環節，以下部位填筑控制原則：第一，反坡處理。壩體左右岸坡度陡，高差大，巖溶發育，岸坡局部易出現反坡現象，先填混凝土或漿砌修復成順坡后，再進行壩料填筑。第二，堆石體與岸坡或混凝土建筑物接合部，填筑時易出現塊石集中現象，對壩體填筑質量及趾板周邊縫變形有較大影響，對周邊碾壓不到地方采用液壓振動夯板夯實。第三，臺階結合部分質量控制。由于施工分倉或分區填筑等因素，導致兩填筑區高差較大而形成梯田式的臺階問題，施工時預留≥3m寬的臺階。

5.3 壩體填筑料技術參數控制

壩體填筑主要控制鋪料厚度、灑水、碾壓遍數等，監理單位采用GPS監控和旁站監理的控制方法，對壩體填筑進行全過程控制。

鋪料厚度：各區壩料鋪料厚度嚴格控制。采用GPS測量和“高程餅法”控制。碾壓遍數：除墊層料（小區料）邊角采用3tXS120A型振動碾和液壓振動夯板配合壓實外，其余均采用26 tBW225D和XS262重型振動碾進行碾壓，主堆料靜1高振7遍，次堆料高振8遍，過渡料靜1低振6遍，振動碾錯距20～30cm進行碾壓控制。同時采用GPS碾壓實時監控系統對碾壓過程進行監控。上壩料加水：上壩料采用壩外、壩內綜合加水。壩外設加水站集中加水站，采用花管空中加水，專人控制，量化加水；壩內采用移動皮膠軟管和20 t灑水車進行壩面補充灑水。大壩填筑GPS監控質量控制：面板堆石壩填筑施工質量實時GPS監控系統主要組成及總體構成見圖1。

圖1 填筑碾壓質量實時監控系統的總體構成圖

通過安裝在碾壓機械上的監測終端，實時采集碾壓機械的動態坐標、激振力輸出狀態，經GPRS網絡實時發送至遠程數據庫服務器中；現場分控站和總控中心的監控終端計算機通過有線網絡，讀取上述數據，進行碾壓車軌跡、碾壓遍數、壓實高程和壓實厚度等實時計算和分析的結果與預先設定的標準作比較，判斷碾壓參數是否符合要求；根據偏差，以指導相關人員做出現場反饋與控制措施。

碾壓達到設計遍數后關倉，及時輸出碾壓軌跡圖、碾壓遍數圖、壓實厚度圖和倉面高程圖，把整個建設期所有施工倉面的碾壓質量成果保存后臺網絡數據庫，可隨時查詢，真正形成“數字大壩”。

6 質量控制和檢測

壩體填筑質量控制以碾壓遍數和試坑法檢測干密度（滲透系數）“雙控”。

主堆料、過渡料、墊層料的干密度、滲透系數、顆粒級配和彈性模量檢測結果均符合設計要求。大壩填筑碾壓質量GPS監控系統，實時全面監控主堆料區158個倉面，過渡料區127個倉面,碾壓質量均滿足設計要求。

7 結語

加強混凝土面板堆石壩料源頭控制和過程質量指標控制，采用大壩填筑GPS監控先進技術和擠壓邊墻施工工藝，減少人員投入，從GPS監控數據和檢測結果，保證填筑質量，加快施工進度，為后期混凝土面板施工贏得寶貴時間。