論老撾南坎2水電站面板堆石壩填筑質量控制對大壩施工期變形穩定的重要性

李 銳

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

論老撾南坎2水電站面板堆石壩填筑質量控制對大壩施工期變形穩定的重要性

李 銳

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

介紹了老撾南坎2水電站面板堆石壩填筑時采用的施工質量控制措施，結合堆石壩各主要施工階段的沉降和位移變形監測數據，總結了堆石壩填筑質量控制對大壩施工期變形穩定的重要性。

面板堆石壩；填筑施工；質量控制；南坎2水電站

1 工程概述

南坎2水電站位于老撾瑯勃拉邦市東南約30 km的南坎(Nam Khan)河上，是南坎河規劃三個梯級電站中的第2級，電站至下游湄公河匯入口河道長約68 km。壩址以上流域面積約5 167 km2，壩址多年平均流量為67 m3/s。電站采用堤壩式開發，水庫正常蓄水位高程475 m，相應總庫容6.862億m3，死 水 位 高 程 465 m，調 節 庫 容2.291億m3，為年調節水庫，電站裝機容量為130 MW，平均年發電量為5.58億kW·h。

南坎 2水電站工程樞紐主要由擋水壩、泄洪系統和引水發電系統等建筑物組成。根據《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》(DL5180)、《防洪標準》(GB50201)、老撾國家電力標準《LAO ELECTRIC POWER TECHNICAL STANDARDS》(Vientiane12 Feb，2004)的規定，結合該工程裝機容量、庫容和工程任務，將該電站定為二等工程，工程規模為大(2) 型。

擋水建筑物為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩址位于南坎河Ban Meun村下游河段，壩軸線方位角為N46°7′48″E，與河流大致正交。壩基巖性主要為含炭質條帶板巖夾透鏡狀砂巖(C1～2nt)，板巖為鈣質粉砂質板巖及絹云母板巖。壩頂高程為481 m，最大壩高136 m，上游壩坡坡比為1∶1.4，下游壩坡綜合坡比為1∶1.53，壩頂長369.2 m，河床段趾板建基面最低點高程為340 m，壩體最大底寬約460 m，壩頂寬度為10 m。壩頂上游設置防浪墻，頂高程為482.2 m，墻高5.2 m。

南坎2水電站為中國政府對老撾政府的優惠貸款工程，也是近年來老撾政府自主開發、具有較大裝機容量的發電項目，下游為老撾較大的重要旅游城市瑯勃拉邦市，攔河大壩面板堆石壩的質量對于下游的安全、電站的正常運行都是至關重要的。基于大壩安全，施工單位對大壩的填筑料源、施工時段、填筑實施過程在項目開工前就有了充分認識，做了詳盡的質量控制計劃，確保了大壩工程建設的施工質量。

該項目于2011年3月26日開工建設，2015年4月18日大壩蓄水，2015年9月20日并網發電，2015年9月25日完工，2015年11月25日整體移交老撾政府，2016年9月25日完成竣工驗收。

2 填筑施工質量控制計劃

2.1 料源的選擇

南坎2水電站堆石壩設計壩高為136 m，填筑工程量為380萬m3，樞紐區域巖性主要為板巖，微新風化板巖單軸濕飽和抗壓強度為20～30 MPa，軟化系數為0.75，工程區域附近有高聳的灰巖，巖石單軸濕飽和抗壓強度為50～90 MPa，軟化系數為0.95。原設計方案考慮樞紐工程區域回采80萬m3板巖料作為次堆石區料源，但在綜合考慮大壩變形穩定的整體性、石料耐久性后舍棄了板巖開挖回采料，選擇灰巖為堆石壩的主要填筑料，包括上游擠壓邊墻混凝土骨料、特殊墊層料、墊層料、過渡料、主堆石料、次堆石料、下游(透水區)堆石料和岸坡干砌塊石料，上游蓋重料為大壩開挖棄料(巖性主要為板巖、砂巖料)。

2.2 填筑施工時段

老撾屬于東南亞季風熱帶氣候，旱季為11月～次年4月，雨季為5～10月，雨季雨量集中，占全年降雨量的95%以上，當地多年平均降雨量為1 500 mm，7～9月為暴雨集中季節，很難進行土石方工程施工。

該工程于2011年3月26日開工，2015年9月25日完工，合同工期為54個月。業主下達的開工日期剛好處于旱季末端，加之進場公路、導流洞和施工準備時間，計劃大壩開挖最早的開始時間為2011年10月。大壩邊坡加上壩肩高度其最大的開挖高度達到200 m，大壩填筑最早開始時間為2013年1月，一期面板施工前沉降穩定時間為2013年6～9月，總計5個月；大壩填筑最遲完成時間為2014年6月，二期面板施工前沉降穩定時間為2014年7～10月，總計4個月。大壩填筑時間為18個月，扣除2013年雨季3個月的影響，有效施工時間為15個月，平均填筑強度為25.3萬m3，高峰強度為33萬m3。

2.3 主要填筑料設計要求及設備配置計劃

主要填筑料設計要求見表1。

根據相關施工質量要求及填筑碾壓試驗結果，主要選擇400 t人工砂石系統生產特殊墊層料、墊層料，采用山特維克D7鉆機鉆孔爆破生產過渡料、主堆石料、次堆石料、下游堆石料；神鋼850挖掘機裝料，32 t特瑞克斯礦用自卸車和21 t奔馳自卸車運輸石料，SD-22推土機攤鋪，中聯20 t自行式振動碾碾壓，趾板邊角及上游基于邊墻結合面采用手扶式沖擊夯碾壓。

表1 老撾南坎2水電站面板堆石壩主要填筑料設計要求表

2.4 現場試驗控制計劃

為保證堆石壩填筑質量，項目部主要從料源、現場填筑碾壓兩個方面制定了試驗控制計劃。

料源控制：嚴格按照設計要求及爆破試驗結果從布孔、裝藥、連線的工序過程實施控制，以保證每次爆破料的級配符合設計要求；認真清除灰巖中的裂隙夾層，使料源含泥量符合設計要求，對料場開采的過渡區料、主堆石料、次堆石料、下游堆石料采取每次爆破級配試驗取樣，不合格料不允許上壩。

現場填筑碾壓控制：對所有壩坡進行順坡處理、清理干凈；對所有堆石料分區的結構線按照5 cm誤差控制；對碾壓設備采用數字化管理，控制其漏碾、行走速度、碾壓便數、擊振力以滿足碾壓試驗要求；對岸坡接觸帶采取過渡料填筑，填筑范圍為1.5倍碾壓設備寬度(3 m)，薄層碾壓(40 cm)；采取每層填筑碾壓取樣試驗以保證填筑料中的干容重、孔隙率、滲透系數滿足設計要求。

3 填筑實施過程

面板堆石壩填筑施工過程控制嚴格按照質量控制計劃實施，2013年1月開始填筑，2013年5月壩體臨時斷面填筑到20 a一遇設計高程(上游擋水斷面填筑到420 m高程，下游為380 m高程)，2013年10～12月旱季下游壩體填筑到420 m高程，上游面施工一期面板混凝土(340～415 m高程),2014年6月底大壩填筑到設計高程478 m，2014年10月～2015年3月完成二期面板混凝土施工。

4 大壩主要質量控制數據分析

整個面板堆石壩填筑歷時18個月，壩體填筑工程量為380萬m3，平均強度為25萬m3/月，高峰強度為30萬m3/月。堆石料篩分取樣228組，壩體填筑挖坑試驗取樣746組、2 238個坑樣，一次取樣合格率為99%，返工攤鋪碾壓5次(墊層料)。

為了監測大壩沉降和水平位移變形，分別在壩體380 m高程安裝了一組(壩橫中部)7支水管式沉降儀、7支引張線水平位移計；417.5 m高程設計安裝了3組、15支水管式沉降儀、15支引張線水平位移計；450 m高程設計并安裝了3組、15支水管式沉降儀、15支引張線水平位移計，筆者主要統計了一期面板施工、二期面板施工、大壩蓄水和整體移交4個時間段的沉降和水平位移數據，并對大壩變形穩定進行了質量分析。堆石壩監測數據見表2。

表2 老撾南坎2水電站面板堆石壩監測數據統計表

4.1 一期面板施工前堆石壩變形穩定分析評價

2013年11月，大壩高程380 m監測數據顯示：上游面擠壓邊墻附近測點沉降值為4 mm，壩體中部測點最大沉降值為27 mm且達到每個月的沉降速率小于5 mm，可以進行一期面板高程340～415 m的混凝土施工；壩體高程415 m以下的施工沉降期為5個月，符合面板堆石壩施工期自然沉降不小于3個月的規范要求。

4.2 二期面板施工前堆石壩變形穩定分析評價

2014年11月，大壩高程417.5 m監測數據顯示：三組上游面擠壓邊墻附近測點最大累計沉降值為280 mm，壩體中部測點最大沉降值為517 mm，且達到每個月的沉降速率小于5 mm/月；高程450 m監測數據顯示：三組上游面擠壓邊墻附近測點最大累計沉降值為251 mm，壩體中部測點最大沉降值為239 mm，且達到每個測點的沉降速率小于5 mm/月，可以進行二期面板高程415～480 m混凝土施工，壩體高程415 m以下的施工沉降期為4個月，符合面板堆石壩施工期自然沉降不小于3個月的規范要求。

4.3 大壩蓄水前堆石壩變形穩定分析評價

2015年4月，380 m、417.5 m和450 m三個高程、共計31支水管式沉降儀的觀測數據均顯示每個月的沉降速率為1 mm/月，小于5 mm/月，高程417.5 m壩體中部測點最大累計沉降值為531 mm， 與二期面板施工前的沉降值相比大14 mm，通過了中國相關鑒定機構大壩安全鑒定評測，準予蓄水。

4.4 工程移交前堆石壩變形穩定分析評價

2015年11月， 高程417.5 m壩體中部測點最大累計沉降值為612 mm， 比大壩蓄水前沉降值大99 mm，大壩各測點觀測數據均顯示每個月的沉降速率為1 mm/月，小于5 mm/月。

4.5 面板堆石壩總體變形穩定評價

截至目前，南坎2水電站面板堆石壩壩體中部最大累計沉降值為612 mm，為壩高136 m的

0.45%，壩橫左、右兩岸岸坡沉降和水平位移監測數據接近，蓄水后面板上安裝的單向測縫計和多點位移計數據最大為13.18 mm，說明壩體未發生較大的不均勻沉降，符合面板堆石壩的沉降和位移規律，為同類大壩施工期變形質量控制較好的工程。壩后量水堰滲流量為54.3 L/s，亦為同類工程中滲漏控制較好的。

5 結 語

老撾南坎2水電站工程通過前期制定的嚴謹、務實、科學的填筑施工質量控制計劃，施工過程中嚴格控制填筑施工質量，在短短18個月中高質量地筑起了一座高136 m的攔河大壩，取得了較好的社會、經濟效益，為中老友誼譜寫了新的篇章，并為同類工程積累了一定的實踐經驗。

[1] 混凝土面板堆石壩設計規范，DL/T 5397—2007[S].

[2] 混凝土面板堆石壩施工規范，DL/T 5128—2009[S].

TV7;TV52;TV523

B

1001-2184(2017)06-0083-03

2017-01-10

李 銳(1977-)，男，四川鹽邊人，高級工程師，從事水電工程施工技術與管理工作.

李燕輝)