貴州黔中水利樞紐大壩堆石體填筑質量控制技術

雷順榮，楊長春

（貴州省水利投資集團有限公司，550000，貴陽）

貴州黔中水利樞紐是一項以灌溉和城市供水為主、兼顧發電等綜合利用的工程，由水源工程、灌溉工程、貴陽供水工程和安順供水工程組成。水源工程選在三岔河中游平寨河段，壩址以上集雨面積3 492 km2，工程等別為Ⅰ等，屬大（1）型工程。水源工程大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高157.5 m，壩頂長 355.25 m，壩頂高程1 335.00 m，壩頂寬度為10.3 m，堆石壩壩體填筑量為527.71萬m3。

一、壩體分區及現場試驗

1.壩體分區及技術參數

一是壩體填筑分區設計。根據壩體填筑施工組織，結合面板施工安排和度汛要求，將填筑按圖1分序施工。

圖1壩體填筑分序示意圖

二是壩體填筑料技術要求及參數按照設計規定（略）。

2.現場實驗

（1）填筑壩料開采爆破試驗

為使大壩填筑料級配滿足設計和規范要求，確定開采爆破參數，規模性開采前在Ⅱ號料場共進行了5次爆破開采試驗，5次爆破效果規律性地呈現出小于10 mm顆粒含量偏小,大于150 mm顆粒含量所占比例接近或符合相關規程規范，中間顆粒（20 mm～150 mm）明顯偏多。 5次爆破試驗顆粒篩分結果，顆粒級配均連續，不均勻系數均大于5，分別為9.0、9.04、6.0、8.0、9.2。顆粒堅硬，作為壩體主、次堆石料完全能夠滿足低壓縮、高抗剪、強透水的設計原則和填壩要求。

（2）填筑碾壓試驗

為進一步復核壩體填筑指標，確定各種壩料施工參數，主壩體填筑開始前，依據編制的填筑碾壓試驗方案，進行了碾壓試驗。通過主堆石兩次碾壓試驗，得出結論：一是爆破試驗所開采的爆破料能夠滿足主堆石的填壩要求；二是碾壓試驗所選用的施工碾壓機具SSR260自行式振動平碾可用于壩體填筑施工，采用進占法鋪料是較理想的施工程序并符合規范要求；三是選定的80 cm鋪料厚度、2 km/h碾壓行車速度、不小于10 cm的錯距法、振動碾壓8遍，基本保證設計要求且經濟合理，局部薄弱處可增加碾壓遍數以滿足設計標準。

（3）碾壓參數的確定

根據黔中工程壩址處的地形地貌特征及壩體填筑料源的特點，結合試驗過程情況，參建單位對試驗成果進行了評審，確定了壩體填筑碾壓參數。一是碾壓設備采用三一重工股份有限公司生產的SSR260自行振動平碾。二是壩體填筑碾壓工藝參數：a.鋪料厚度80 cm；b.碾壓設備行走速度1.5～2.0 km/h；c.設備碾壓行走錯距大于30 cm；d.填筑碾壓加水量15%；e.碾壓遍數按8遍進行碾壓。

二、填筑施工質量控制

1.料源質量控制

①加工制備料。從源頭控制壩料質量，特殊墊層料（2B）、墊層料（2A）及反濾料，在加工區按區劃堆放，并按檢測計劃檢測級配及堆放體含水量、密度等，并做好相關記錄。

②壩料運輸。壩料運輸應采用自卸汽車，運輸車輛相對固定，并經常保持車廂、輪胎的清潔，防止殘留在車廂和輪胎上的泥土帶入清潔的填筑區。壩料運輸車輛標明壩料分區名稱，防止混料。主次堆石區料按爆破要求開采后拉運至壩面。

2.填筑過程質量控制

①質量控制方法。填筑施工質量采用現場取樣試驗和施工過程控制的雙控措施，以施工過程控制為主，現場取樣控制為輔。施工過程控制主要是控制從爆破開采、鋪填碾壓、加水等全過程，主要抓好料場控制和壩面控制兩部分。

②質量控制的關鍵要素。一是爆破開采，確保上壩料的級配、最大粒徑、含泥量、石料物理力學指標等滿足設計要求；二是人工制備墊層料、特殊墊層料等的質量控制；三是填筑施工參數，包括層厚、碾壓遍數、碾壓軌跡、加水量等；四是碾壓設備工作狀況，包括振動碾的行走速度，碾重與施工過程中的激振力、振動頻率等指標滿足施工技術要求；五是填筑質量檢測，以壩料的顆粒級配、填筑參數及施工工藝為主，抽樣檢驗為輔。

③壩面質量控制。一是壩體填筑前根據設計確定的各種參數、試驗成果等，編制詳細的壩體填筑施工組織設計及作業指導書，并對現場施工管理人員及工人進行全面技術交底，同時建立質量管理責任制，做到每道工序都有專人負責，實行標準化管理。二是為便于壩面卸料指揮，避免發生不同分區的壩料相混淆，運輸上壩料的自卸汽車貼有醒目的車輛標號標識。石料場、堆料場與壩面之間采用對講機專人聯絡，負責壩料調配。三是鋪料厚度按壓實層厚加10%控制，每個填筑單元設3個可移動的鋪料層厚標志桿，并在岸坡上設置層厚標志線，以控制各區料鋪料層厚不得超過設計技術要求。在鋪料過程中，用液壓破碎錘隨時將超徑石破碎解小，以利于控制鋪料厚度和作業面平整度。四是現場監理、質檢人員在現場跟蹤監控上壩料質量、碾壓參數、施工程序及施工工藝，發現質量問題及時處理，不符合要求的施工工藝及時糾正。

④加水量的控制。加水采用壩內、壩外兩種方法，過渡料、墊層料采用壩內加水，主堆石料采用壩外加水。其中，壩內加水由灑水車和人工用膠皮管進行；壩外加水，在壩料上壩前，通過加水站加水，水源從河中水泵抽取，以“淋浴”的方式按照各種壩料的加水量定量向運輸車加水，加水量的控制以灑水均勻、碾壓前保證壩料濕潤為原則。

⑤施工縫控制。在填筑前要求施工單位做好填筑作業規劃以使施工接縫盡量減少，施工所用的壩內和其他必要填方區的上壩道路的布置必須先由監理工程師批準，其材料按所經過各區的材料要求填筑。墊層料、特殊墊層料、過渡料區不允許有縱向施工縫，主堆石區以及次堆石區橫向施工縫按2 m寬的臺階設置。

同一填筑層內橫向施工縫不要求挖除，但必須清除面上所有松散材料，填筑之前完成非巖石基礎面處理。

由于大壩填筑分期，縱向施工縫上設有臨時上壩道路，根據監理工程師的指示采用裝載機或反鏟將壩坡上的松料挖下鋪平，再進行碾壓處理，使施工縫兩側的新舊填料良好結合。

⑥各類壩料填筑參數控制（略）。

⑦GPS智能壓實系統輔助控制。在壩體填筑過程中，引進GPS智能壓實系統并輔以常規檢測手段加碾壓過程監控。碾壓施工過程中，碾壓全過程的數據，包括行駛速度、行駛軌跡、碾壓遍數、振動頻率、壓實度CMV值，都會被記錄下來并保存到數據庫中，用于填筑質量分析。

三、填筑效果

1.填筑試驗成果

在壩體填筑過程中，根據規范要求進行了干密度和孔隙率試驗，其中施工單位共自檢1 799組，監理單位抽檢229組，試驗結果全部合格。

施工單位共自檢1 799組，監理共抽檢229組，監理抽檢頻次為施工單位的12.2%。

2.沉降監測效果

①施工期實測壩軸線上最大沉降量為80.8 cm，出現在1/3～1/2壩高部位 （為壩軸線處壩高的0.41%），最大沉降量級及部位與國內紫坪鋪、灘坑、吉林臺一級等同類面板堆石壩基本一致。最大斷面（0-7.5樁號）壩體最大累計沉降量為137.34 cm，為相應斷面處壩高的0.92%，符合同類面板堆石壩施工期沉降變形規律。

②施工期壩體沉降總體變形規律為沉降量隨堆石體填筑高度的增加而增大，沉降趨勢隨時間的延續而減緩，同一高程各測點的沉降量壩軸線處最大，并向壩軸線上下游側減小，壩軸線上下游及左右岸兩側壩體沉降量均較為對稱，符合面板堆石壩的沉降變形規律。

③2015年4月蓄水后至2017年2月，壩軸線沉降了3.64 cm，為測點累計總沉降量的5%，最大斷面（0-7.5樁號）沉降了4.66 cm，為累計總沉降量的3.3%。

④截至2017年2月，壩軸線累計最大沉降量為84.44 cm。最大斷面（0-7.5樁號）累計總沉降量142.00 cm。蓄水期壩體沉降量在合理范圍內。