白楊鎮水庫大壩壩體填筑施工方法應用

陳金花

(塔城地區庫魯斯臺草原生態修復工程建設管理局，新疆 塔城 834700)

1 概述

白楊鎮水庫主要包括攔河大壩、輸水隧洞、溢洪洞、導流沖沙隧洞，水庫壩址以上集水面積為1782km2，設計總庫容為4463×104m3。水庫屬中型，工程等別為Ⅲ等，永久性主要建筑物級別為3級，永久性次要建筑物級別為4級，臨時性水工建筑物級別為5級。水庫工程設計洪水標準重現期為50年，洪峰流量290m3/s，校核洪水標準重現期為1000年，洪峰流量531m3/s。工程區地震動峰值加速度為0.052g，地震動反應普特征周期為0.35s，相應于地震基本烈度為Ⅵ度。

白楊鎮水庫壩型為混凝土面板砂礫石壩。壩址位于白楊河大橋上游約2km河道轉彎一個縮窄的山谷處，該河谷比較狹窄，為不對稱型河谷，谷底寬70～90m。大壩軸線大致呈東西方向，東偏北24°36'47″。壩頂高程958.68m，壩頂寬8m，壩頂長310m，最大壩高62.01m，水庫正常蓄水位955.14m，設計洪水位 956.12m，校核洪水位956.55m。壩頂上游設置“L”形防浪墻，趾板寬度為5m、7m，采用C30F300W8混凝土現澆，趾板厚40cm。大壩上游壩坡為1∶1.5，采用整體式現澆40～45cm厚C30F300W8鋼筋混凝土面板，下游壩坡1∶1.45，鋪設邊長30cm、厚6cm的預制混凝土六棱塊。為便于安放檢測設施，在下游壩坡上設兩個馬道，馬道寬2m，高程分別為918m和935m。

2 壩體填筑

2.1 壩體分區

塔城白楊鎮水庫大壩為混凝土面板砂礫石壩，從上游向下游分為5個填筑區，分別為墊層區(水平寬度3.0m)、上游砂礫料填筑區、粒徑為5～20mm反濾砂礫料層(水平寬度0.7m)、粒徑為40～120mm砂礫料排水體(水平寬度0.8m)、下游砂礫料填筑區。壩體填筑根據壩面面積和壩料分區的不同分4期填筑，從2011年10月1日開始填筑，2012年5月中旬壩體填筑至壩頂高程。

2.2 填筑料設計指標

白楊鎮水庫大壩壩體填筑料分砂礫石料、墊層料和排水體料3種。

(1)砂礫石料。Dmax≤400mm，小于5mm的顆粒含量＜20%，粒徑小于0.075mm的顆粒含量＜5%，壓實后相對密度Dr≥0.85，滲透系數K=1×10－3cm/s。

(2)墊層料。Dmax≤80mm，小于5mm的顆粒含量30～50%，粒徑小于0.075mm的顆粒含量＜8%，壓實后相對密度Dr≥0.85，滲透系數K=1×10－2cm/s。

(3)排水體料。部分巖石開挖料，部分石料開采，粒徑D=10～300mm，壓實后孔隙率n=25%～28%，滲透系數K＞1×10－1cm/s。

2.3 碾壓試驗確定碾壓參數

通過25t振動碾干試驗結果可知，壩料鋪土厚度在80cm和100cm時均可以達到較好的密實度，鋪土厚度120cm時，底層密度個別點略偏低。綜合考慮，確定墊層料采用鋪土厚度50cm，碾壓8遍;其他壩料鋪土厚度均采用100cm，碾壓8遍。

2t平板夯夯實試驗結果，鋪土厚度在30cm、夯實8遍及鋪土厚度在40cm、夯實10遍均可以達到設計密實度。最后選擇鋪土厚度40cm、夯實10遍，碾壓參數見表1。

表1 大壩各區壩料施工參數表

3 填筑施工方法

3.1 壩料開采

料源采用正在開挖的趾板爆破料和白楊河大橋砂礫石料場，料場已通過新疆塔城地區水利水電科學研究所復查。裝料時首先采用推土機將料場表層植被清除，用一臺日立470挖掘機和一臺460沃爾沃挖掘機在料場裝料。裝料時立向開采，在每輛運料車廂頂部焊制人字形料篩，裝料時對超粒徑卵石進行篩分，確保上壩料符合設計要求。墊層料采取篦條篩分，嚴格控制粒徑。

3.2 分區鋪料

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50～100m分成若干個填筑區。在各區依次完成填筑的各道工序，使各區所有工序能夠連續流水作業。大壩分層填筑，在每層填筑前，用全站儀按照分區放出各種填料的邊界線，并撒白灰標示，分界線清晰明確。并各區之間進行豎立鮮明標識牌，標明攤鋪、碾壓、檢驗等工作狀態，以避免超壓或漏壓。大壩填筑總體上遵循全斷面平起均衡上升的施工方法。

大壩填筑采用30輛20m3自卸車運料上壩，運距3.7km。為了確保上壩料合格、填筑部位準確，按照填料種類和粒徑對車輛進行編號，壩上各填筑區設置醒目標識，專人指揮卸車。采用大面積鋪筑、“后退法”卸料，堆料高度不大于1.5m。用220推土機平料，平地機整平，鋪料厚100cm，誤差不超過±10cm。大壩各區每層鋪料厚度嚴格按照表1所列參數執行。

3.3 壩體填筑碾壓

圖1 填筑方法示意圖

墊層料和砂礫料的填筑如圖1所示，采用“先填一層砂礫料，后填二層墊層料”的方法平起填筑，在第二層必須騎縫碾壓;砂礫料與排水體料的填筑方法，采用“先砂礫石料后排水體料的平起填筑”法，騎縫碾壓。為保證上下游邊坡的碾壓密實度，每層上、下游超寬碾壓寬度均取0.75m。在鋪好一層料后，布點測量鋪料高程，確定鋪料厚度，鋪料厚度滿足方可進行碾壓，用25t振動碾碾壓8遍，機械振動頻率為28HZ、行走速度為1.5～2.4km/h。每層按規范取樣，取樣數量見表2。合格后上報監理部組織驗收，驗收合格后，進行下一層填筑。為減少壩體削坡土方量，每填筑三層用斗齒上焊鋼板的挖掘機進行一次削坡，削坡土方直接用于壩體填筑。

3.4 接縫處、岸坡接合部位處理

對分區、分段填筑的壩段，填料的縱橫接坡部位，采用臺階收坡法填筑，碾壓搭接長度1.5m，以不陡于1∶3的坡度相接。對垂直壩軸線的接縫碾壓時，應跨縫搭接碾壓，其搭接寬度不小于3.0m。

對壩體與岸坡接觸部位包括壩體與岸坡、壩體與趾板等，為防止骨料集中，造成架空現象，在接觸部位2m范圍內，用較細砂礫石料(d＜200mm)填筑，且先于壩體填筑料填筑，薄層碾壓。對振動碾不易壓實的邊角部位，采用2t振動夯夯實。

3.5 排水體

壩體底部水平排水主要設置在河床段，每20m設置一道，排水體寬度為3.0m，厚度為3.0m，按照天然縱坡碾壓。壩體內高程904～956.68設置豎向排水，豎向排水水平寬度為1.5m，其中0.7m寬粒徑為5～20mm的反濾砂礫料，0.8m寬粒徑為40～120mm的排水體砂礫料。高程904～920.3段排水體從下游往上游坡比為1∶1，高程920.3～956.68段從上游往下游坡比為1∶1。因排水體填筑料顆粒級配不連續，碾壓中排水體料向外擠壓、振動碾陷入排水料中，并且根據設計圖紙不能更換排水體填筑料，為保證質量要進行施工過程控制，靜碾十遍，不進行實驗檢測。

4 壩體填筑試驗檢測

大壩共填筑壩體料砂礫石93.8萬方，墊層料4.6萬方，堆石排水體填筑2.9萬方。壩體砂礫石填筑設計壓實相對密度不小于0.85，每層壓實后進行相對密度檢測，墊層料共檢測相對密度126組，壩殼料共檢驗相對密度262組，見表2。檢測結果均滿足設計指標要求，見表3。

表2 壩體各種填筑料質量檢測數量表

表3 大壩填筑料壓實后取樣質量檢測表

5 結語

白楊鎮水庫大壩壩體填筑分部工程共有371個單元，合格率100%，其中優良152個，優良率40.9%。施工期壩體最大沉降量與壩高之比為0.27%(小于0.5%)，所以工程施工期沉降不大。另外，白楊鎮水庫大壩從壩體分區、填筑料設計指標、碾壓參數的確定到填筑壩料的開采、分區鋪料碾壓、試驗檢測等一系列施工控制措施的實施與監理、業主、設計及施工等單位的密切協作是分不開，有效性保證了工程按期按質完成。

［1］DL/5129-2013，碾壓式土石壩施工規范［S］.北京:中國電力出版社，2014.

［2］段新虹，等.某水庫壩體設計與施工的體會［J］.水利規劃與設計，2007(05).

［3］蔣國澄，傅志安，鳳家驥.混凝土面板壩工程［M］.武漢:湖北科學技術出版社，1997.