某水庫大壩工程中的難點分析及應對措施研究

康明敏+李小萌

摘要：本文以成都市某水庫主壩工程施工為例，該水庫周邊地質環境復雜，混凝土面板壩施工質量要求高、施工工期緊、影響因素多。根據現場實際的勘查并結合相關技術規范，研究在混凝土面板堆石壩工程中所遇到的難點，并提出一套適合該工程的應對措施，可為類似水庫主壩工程的施工設計提供一定的借鑒作用。

Abstract： In this paper， the main dam construction of a reservoir in Chengdu is taken as an example. The surrounding geological environment of the reservoir is complex， and it has a high demand for the construction quality of concrete face dam， the construction period is tight and there are many influencing factors. According to the actual investigation and combined with the relevant technical specifications， the difficulties encountered in the concrete face rockfill dam project are studied， and a set of suitable measures are proposed to provide reference for the construction design of the main dam project of similar reservoir.

關鍵詞：主壩；堆石壩；難點分析；措施

Key words： main dam；rockfill dam；difficulty analysis；measure

中圖分類號：0TV698.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0100-03

1 工程及地質概況

該水庫位于岷江一級支流-西河上游的文井江山區河段，壩址（下壩址）位于四川省成都市崇州市懷遠鎮青峰嶺社區境內青峰嶺大橋上游約1.3km處。壩址距上游（庫尾）文井江鎮約10km，距下游懷遠鎮約7km，距崇州市約29km，距都江堰市約38km，距成都市區約72km。水庫總庫容17141萬m3，正常蓄水位763.00m，相應庫容16312萬m3，水庫設計洪水位764.33m，校核洪水位764.85m，最大下泄流量2805m3/s，正常運行死水位727.00m，相應庫容4928萬m3，最低運行死水位695.00m，相應死庫容719萬m3，調洪庫容829萬m3，興利庫容11384萬m3，應急備用庫容4209萬m3。

工程位于龍門山斷裂帶內的中央斷裂與山前斷裂之間，且靠近前山斷裂，屬龍門山強烈活動斷裂構造區[1]。場址區不存在區域性活動斷裂構造。工程區地震動峰值加速度為0.15g，對應的地震基本烈度為VII度，工程場地區域構造穩定性較差。工程所在西河流域屬亞熱帶濕潤季風氣候區，又處于鹿頭山暴雨區向青衣江暴雨區的過渡帶。具有氣候溫和、濕潤多雨、四季分明、春秋短、冬夏長、日照偏少、無霜期較長等特點。降雨量具有年際變化大，年內分配極不均勻的特點，雨量主要集中在汛期6～9月，每年夏秋暴雨頻繁，大暴雨一般都具有強度大、歷時短的特點。

2 施工重難點分析及對策

2.1 大壩施工特點

①混凝土面板壩施工質量要求高、施工工期緊、影響因素多。

混凝土面板堆石壩最大壩高123.0m，對基礎和壩體施工質量要求高。大壩填筑計劃在從第三年1月開始壩體填筑，第三年9月底壩體全斷面上升至695.0m高程，壩體填筑平均高峰強度23.8萬m3/月，月平均上升高度5.7m，第四年6月底壩體全斷面填筑至壩頂浪墻基礎高程764m高程，壩體填筑平均高峰強度23.5萬m3/月，月平均上升高度7.7m，且受到多個雨季的影響，壩體的連續、高強度、快速施工，對壩體填筑施工質量提出了更高的要求。

②壩址地形陡峻，邊坡安全控制要求高。

大壩位于呈“V”型峽谷，谷底寬約30～45m，河床高程658～662m，枯水期河水面寬6～30m，水深約0.3～2m。壩址區左岸邊坡上陡下緩，上部為陡崖，坡角局部達60～80°，下部為階梯狀斜坡，坡角一般30～45°，最大自然坡高約130m。右岸岸坡為階梯狀斜坡，坡角一般3～32°，局部陡坎達50～70°，下部為II級階地。道路布置困難，其中左岸強風化帶表層巖體結構松弛，較破碎，施工過程中高邊坡穩定問題突出。

2.2 大壩施工重點、難點分析

①壩體填筑是本工程的重中之重。

李家巖面板堆石壩最大壩高123m，壩軸線全長373m，壩體填筑工程總量為413.2萬m3。面板堆石壩是樞紐工程的關鍵項目，壩體填筑施工質量控制是施工的重中之重。

本工程壩體填筑施工強度高，上壩道路通行量大，填筑持續時間較長。合理規劃各期填筑道路是確保填筑強度、控制工程進度與施工成本的關鍵。

合理進行壩體填筑時段安排，在滿足控制性節點工期的前提下，盡量做到均衡生產。

②混凝土面板堆石壩變形控制、混凝土面板防裂是本工程施工的重點、難點。

李家巖水庫面板堆石壩最大壩高123m，最長面板為221m，面板寬度為12m和6m兩種，大壩軸線長度373m；保證大壩均衡上升、嚴格控制大壩變形是混凝土面板壩施工的關鍵問題。施工過程中，需從壩基開挖處理、施工程序、施工進度安排、壩料開采及壩體填筑碾壓質量等方面采取強有力的施工技術措施，控制壩體變形的量值和時空分布，以免出現墊層開裂、墊層和面板脫空、面板發生結構性裂縫等問題。

③土石方平衡調配規劃是填筑施工的重點。

本工程土石方填筑總量505萬m3，料源由尖尖山混凝土人工骨料場、徐家槽堆石料場、正西山土料場、溢洪道進口段邊坡及泄洪放空洞進口段邊坡開挖料（大壩上游堆石蓋重體填筑用料）、四部分組成。料源結構復雜，絕大部分填筑料（413.2萬m3）集中在尖尖山及徐家槽料場，運距遠（運距為分別為50km與18km），少量的填筑料為溢洪道與引水洞開挖料。如何提高可利用料獲取率，科學調配料源、合理規劃施工道路，對施工進度、施工成本及施工質量至關重要。

2.3 針對大壩施工重點、難點采取的對策

2.3.1 大壩填筑質量和施工形象保證措施

①控制好料源質量。

根據不同區域填壩料的粒徑及級配要求，加強料場管理，對于填筑料分類存放，避免摻混和污染。裝料前，現場施工管理人員向作業人員技術交底，裝料司機熟悉壩體各區料的質量要求和技術標準。嚴禁不合格的料裝運上壩。設置專職質檢員對每車料進行合格確認后放行上壩，有用料挖裝部位及運輸車輛上設置填筑壩料種類標識牌，避免混裝、混運。

②合理規劃壩體填筑。

根據工程特性、混凝土面板分期及控制性工程進度要求，合理安排大壩的填筑高程。從第三年1月壩體開始填筑，第三年9月底壩體全斷面上升至695.0m，壩體填筑平均高峰強度23.8萬m3/月，平均上升高度5.7m。第四年6月底壩體全斷面填筑至壩頂浪墻基礎高程764m，壩體填筑平均高峰強度23.5萬m3/月，平均上升高度7.7m。第四年7～9月為壩體預留沉降期。第四年10～12月在全年圍堰保護下施工砼面板，分兩期施工，一期面板施工至724.0m，至第五年2月完成二期面板澆筑。

③確保填筑道路的暢通。

填筑道路分左右岸分別布置，經圍堰至基坑道路可滿足大壩710m以下壩體填筑，大壩710m～755m由右岸2#、3#、4#公路完成，大壩755m～壩頂部分填筑借助右岸永久上壩公路及左岸7#公路與交通洞完成。專門設立管理機構進行路口指揮、協調，設置醒目的交通標識牌，根據路況及車流量及時調整上壩線路，合理分流車輛，控制各路口上壩運輸強度，均衡道路通行量，避免道路擁塞。采用視頻監控技術，實時監控開采部位、主要交通道路、路口的車流量及車輛運行情況，成立專業道路維護隊，加強道路設施的養護，確保運輸道路通暢，成立專業機械應急小組，及時處理路面、壩面設備故障。

④采用先進、高效的機械設備，配置充足的施工資源。

設備配置方面將采用目前國內最先進的大功率機械組合，切實做到從設備質量上和數量上均滿足施工要求。徐家槽料場開采工程量大，爆破后的石渣料由T320推土機集料，2～3m3挖掘機裝15～20t自卸汽車運輸上壩。尖尖山料場對該料場實行集中開采，將開采的毛料用T320推土機集料，1.6m3挖掘機裝15t自卸汽車運輸至樞紐附近的暫存堆場堆放。攤鋪設備以T320HP與T220HP推土機為主，碾壓設備選用25t和18t振動平碾。

⑤在大壩碾壓質量控制方面，引進“BIM碾壓質量實時監控與分析系統”利用我國自行研發的北斗全球衛星定位系統，通過高精度差分定位技術及物聯網傳感技術，實現對碾壓填筑施工過程的全方位數字化監控、動態分析與評價。從而為控制施工過程質量、提升工作效率、保障施工安全提供了科學有效的手段。

2.3.2 應對混凝土面板堆石壩沉降、面板裂縫的措施

①高度重視壩內邊坡整形施工質量和兩岸壩肩部位的填筑質量。嚴格按設計要求，通過局部挖除、回填混凝土等措施進行壩內邊坡整形，特別是趾板基準線下游0.5倍壩高至壩軸線的岸坡區，基巖岸坡嚴格按照設計坡比進行削坡。確保壩體填筑料級配要求和碾壓質量，減少變形梯度。

②對大壩壩體填筑總體齊平上升、預留足夠沉降期，混凝土面板進行澆筑，其面板下堆石體滿足3個月沉降期要求。

③嚴格填筑工藝，做好卸料、鋪料、碾壓工作。根據各料區層厚，在距填筑面前沿4～6m距離設置移動式標桿，同時在推土機上配備激光控制裝置控制填料層厚度與平整度，避免超厚或過薄。由專人進行層厚檢查，墊層料及砂礫石料采用水平經緯儀進行鋪料過程定點測量控制。常規氣候條件下，采用在堆石料噴水、上壩道路定點加水和壩面補充灑水相結合的綜合灑水方式，進行壩料加水。墊層料、過渡采用15t自卸汽車后退法卸料，18t振動平碾進行碾壓。堆石料采用25t自卸汽車進占法卸料，T320推土機鋪料，25t振動碾用進退錯距法碾壓，定點測量控制鋪料厚度。

④確保大壩填筑碾壓質量，滿足壩體堆石壓實度標準。在質量控制方面，采用碾壓施工“過程控制”和壩體質量檢測“最終參數控制”相結合的質量控制方法，除常規的試坑法外，采用大壩碾壓GPS實時質量監控系統、填筑質量無損快速檢測的附加質量法等技術，實現對碾壓遍數、碾壓軌跡、行車速度、激振力狀態、壓實厚度等碾壓參數的全過程、精細化、在線實時監控，對施工過程進行在線監測、預警和反饋控制，使施工過程始終處于受控狀態，以確保壩體填筑碾壓質量、提高施工效率。

⑤重視面板混凝土施工，預防面板混凝土溫度和干縮裂縫。優化混凝土配合比，在混凝土中摻加減縮劑、高效減水劑、引氣劑、摻合料和聚丙烯纖維，嚴格控制混凝土塌落度，減小單位用水量。面板鋼筋架立筋采用特制“三角板凳”支撐，減少面板與下承層之間的約束。合理配置施工機具，使之相互配套，確保混凝土外在質量，滑模施工連續澆筑，上升速度均衡，減小滑模滑動時的機械損傷。搞好混凝土面板的保溫、保濕養護工作，做好混凝土表面早期養護及蓄水前的終生養護，降低外界因素的破壞。

2.3.3 土石方平衡調配措施

①在實施階段將引進土石方平衡計算機軟件系統，對壩料調配進行模擬、演算、動態管理，力求大壩填筑土石方調配方案經濟可行、合理可靠。并結合大壩填筑分期分區規劃，在充分考慮技術經濟指標的情況下，盡可能地提高存料場回采料利用率，最大限度地減少有用料的損耗和料場開采量。②制定嚴格的挖裝、運輸、上壩、儲存管理辦法和實施細則；并充分向作業層進行技術交底，使生產人員清楚有用料施工方法及工藝。③將有用料和棄渣分開挖裝及運輸，按“先剝離，后開采”的原則施工，在有用料集中的部位，采取中大型挖裝設備快速施工。④設置明顯的標志牌，標定分區料及流向的回填部位。根據施工圖紙或監理人指示，灌漿選用的水泥品種為：普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，用于回填灌漿的水泥強度等級不低于32.5，用于帷幕灌漿和固結灌漿的水泥強度等級不低于42.5[2]。

灌漿用水符合JGJ63-89第3.0.4條的規定，拌漿水的溫度不得高于40℃[2]。

摻合料：在灌漿漿液中如果要摻入砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃等摻合料，各種摻合料質量應符合SL62-94的規定，其摻入量通過試驗確定，試驗成果報監理工程師審批[3]。

外加劑：水泥漿液中可摻入速凝劑、減水劑、穩定劑以及監理人指示或批準的其它外加劑，各種外加劑的質量符合SL62-94的規定，其最優摻加量通過室內試驗和現場灌漿試驗確定，試驗成果報送監理人，所有能溶于水的外加劑以水溶液狀態加入[3]。

3 結論

本文針對成都市某水庫主壩在施工設計過程中所遇到的困難進行分析，通過現場實際勘查及結合相關規范提出一系列的防治控制措施。對類似的水庫主壩建設設計工程具有一定的指導及借鑒意義。

參考文獻：

[1]王二七，孟慶任，陳智樑，等.龍門山斷裂帶印支期左旋走滑運動及其大地構造成因[J].地學前緣，2001（2）：375-384.

[2]丁威，冷發光，趙文春.《混凝土用水標準》JGJ63-2006解析[J].施工技術，2007，36（4）：92-93.

[3]水利部水電工程技術咨詢中心.中華人民共和國行業標準：水工建筑物水泥灌漿施工技術規范SL62-94[M].中國水利水電出版社，1994.