塔貝拉水電站開關(guān)站回填工程的施工控制

陳 聰，張 想 斌

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴建工程位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方。此次擴建工程是將現(xiàn)有的4號灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴建3臺新發(fā)電機組的配套廠房與500 kV開關(guān)站。新擴建開關(guān)站位于印度河左岸灘地上，由現(xiàn)有開關(guān)站向下游側(cè)回填形成。回填區(qū)長340 m，寬160 m，占地面積約54 400 m2，回填區(qū)上游側(cè)銜接現(xiàn)有開關(guān)站，下游側(cè)臨水，采用拋石護坡。回填的起始高程約為338 m，頂部高程為348.08 m，主要由3種填筑料組成：最底部的任意料基層，中部的砂礫石料層，頂部的塑性土層。土石方填筑總量約為53萬m3。

2 施工準(zhǔn)備

回填施工的準(zhǔn)備工作主要包括技術(shù)交底、現(xiàn)場施工供水、供電、施工道路的修建等工作。其中在開關(guān)站上游側(cè)布置了一條施工道路與大壩下游側(cè)的主干道相連，可由此通往土石料場、拌和站等。施工設(shè)備主要包括推土機2臺、振動碾2臺、1～1.3 m3斗容的反鏟2臺、自卸車2臺、灑水車2臺，每年6～9月為當(dāng)?shù)氐挠昙荆瑫μ钪┕ぴ斐奢^大影響，需提前準(zhǔn)備好現(xiàn)場抽水用的水泵、水管等排水設(shè)備。

由于新擴建的開關(guān)站上游側(cè)需與現(xiàn)有開關(guān)站銜接，因此，需首先對整個新舊開關(guān)站的銜接區(qū)域進行清理，清除現(xiàn)有開關(guān)站下游側(cè)的護坡拋石、雜草、樹樁等。清理后從料場運送任意料進行回填、平整、碾壓，當(dāng)整個基礎(chǔ)表面達到339.85 m高程時，任意料基層回填完畢，可以開始下一階段的砂礫石料層回填碾壓試驗。

3 現(xiàn)場回填碾壓試驗

3.1 試驗?zāi)康?/h3>

回填碾壓試驗的主要目的是在設(shè)備和材料已經(jīng)確定的情況下確定回填的最佳參數(shù)：最經(jīng)濟攤鋪厚度、最經(jīng)濟碾壓遍數(shù)、砂礫石料的最佳含水率和最大干密度。

3.2 試驗內(nèi)容

(1)選擇3塊試驗場地進行不同填筑厚度及碾壓遍數(shù)的回填碾壓試驗。填筑層設(shè)計厚度約為4 m，最終該試驗場地亦將填筑至4 m高。考慮到場地兩側(cè)需留出足夠的空間造出兩個緩坡以便壓路機進入以及邊角處無法壓實，試驗場地的實際可碾壓長度及寬度將隨著填筑高程的升高而不斷縮減，因此，最終試驗場地的長度選擇為30 m，寬度選擇為15 m。填筑完成后，最終可以在場地中間形成一邊長為10 m的區(qū)域。在現(xiàn)有任意料平面上選擇了3塊長約30 m、寬約15 m的長方形場地，把F2砂礫石料攤鋪到3塊場地中，攤鋪厚度為20 cm，平整后壓實至設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將該層作為碾壓試驗基層。

(2)采用現(xiàn)場選定的施工機械，按進占法在試驗基層上鋪料，3塊場地鋪料厚度分別為35 cm、45 cm、55 cm。用進退錯距法依次碾壓，初次強振4遍后測量高程，此后每次增加兩遍強振后測量高程，直至強振遍數(shù)增加到10遍后取樣測定壓實度，停止攤鋪。在此過程中，一定要注意將每一層的邊角盡量壓住，這樣就可以在最高層上形成較大的試驗面積用以試驗取樣測定壓實度。同時，壓路機每次必須從同一側(cè)進入場地進行碾壓作業(yè)，嚴(yán)禁壓路機在試驗場地內(nèi)進行轉(zhuǎn)彎、掉頭等操作，以免對土層的均勻性造成破壞。

(3)根據(jù)3塊場地中最后一層所測定的土樣壓實度，我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)攤鋪厚度為35 cm、碾壓遍數(shù)為8遍時，施工速度最快且可達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)所要求的90%壓實度并且高程幾乎不再變化，因此選取該參數(shù)為砂礫石料回填施工的基本標(biāo)準(zhǔn)。

(4)對于塑性土層，亦采用該方法確定回填參數(shù)。

4 針對質(zhì)量控制采取的主要措施

4.1 驗收試驗方法的確定

驗收試驗是通過現(xiàn)場取樣檢測的方法判斷回填土方的壓實度是否達標(biāo)。檢測方法主要有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法和灌水法。不同的試驗方法適用于不同的土質(zhì)特點及質(zhì)量要求，為了滿足設(shè)計要求，需要對試驗方法進行優(yōu)選，同時在施工過程中對試驗方法不斷改進，以適應(yīng)現(xiàn)場施工的實際情況。經(jīng)與監(jiān)理工程師溝通，最終決定采用灌水法作為砂礫石料層驗收試驗的壓實度檢測方法。

4.2 回填區(qū)域的劃分

根據(jù)施工質(zhì)量與程序要求，每回填1 000 m3的土料就應(yīng)該取樣一次進行驗收試驗，只有驗收試驗合格后才可以開始下一層的回填施工。新擴建開關(guān)站每一層回填量總共約16 320 m3，如果全部回填完畢使用灌水法進行驗收試驗，總共需取樣17次，檢測總時間長達2 d，將極大地影響施工進度，造成施工資源的大量浪費。因此，將整個開關(guān)站分為4個區(qū)域、錯開每個區(qū)域的施工步驟，進而對每個區(qū)域的施工步驟和質(zhì)量進行較為精細的監(jiān)控管理，避免出現(xiàn)因施工面積過大而首尾不能兼顧的情況，導(dǎo)致質(zhì)量管理失控，同時可以保證施工機械的連續(xù)運轉(zhuǎn)，防止發(fā)生人員、設(shè)備閑置的情況。

4.3 施工排水規(guī)劃

每年的6～9月是巴基斯坦的雨季，其中以8月份雨水最為充足。為了保證雨季施工質(zhì)量，防止出現(xiàn)“彈簧土”等現(xiàn)象而造成現(xiàn)場窩工、出現(xiàn)質(zhì)量事故，需要構(gòu)筑一自然排水坡，以便于能將雨水及時排出場地外。因此，回填時每一層的表面必須帶有0.3%～0.4%的、面向下游側(cè)的坡度。實際施工時可以通過全站儀進行實時測量，控制不同區(qū)域的回填高程構(gòu)筑排水坡。對于局部區(qū)域可能會出現(xiàn)的積水情況，現(xiàn)場作業(yè)隊也要常備水泵、抽水管等排水設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)積水，要及時將其抽離至場外，以防積水對回填進度和質(zhì)量造成影響。

5 回填施工的程序

5.1 攤鋪粗平

根據(jù)回填碾壓試驗結(jié)果，砂礫石層每層的攤鋪厚度為30 cm,16 t振動碾碾壓8遍，回填分2個流水作業(yè)條帶，最初從下游最低處開始向上游和外側(cè)進行，按后退法鋪料，即20 t自卸汽車從條帶的一端走向另一端，均勻卸料，推土機跟進攤鋪粗平，在卸料與攤鋪過程中，工人要隨時觀察土料狀態(tài)，及時清理雜草、超徑石、建筑垃圾等雜質(zhì)。測量員與推土機保持安全距離跟隨，測量攤鋪粗平后的高程是否符合排水坡的誤差要求，若不符合，立即指導(dǎo)推土機司機進行改正，直到誤差不超過3 cm。攤鋪厚度直接影響碾壓效果和最終質(zhì)量檢測結(jié)果，必須進行嚴(yán)格監(jiān)督，保證厚度在30 cm左右。

5.2 精 平

推土機完成粗平后，使用平地機對所攤鋪的礫石料進行精細平整。通過精細平整，最多可以將每一層的高程誤差控制在1 cm左右，從而保證排水坡的排水效果并防止出現(xiàn)局部區(qū)域土料過厚無法碾壓密實而導(dǎo)致驗收試驗不合格的情況。因此，回填土料的精細平整十分重要。平地機施工時，需要保證測量人員的全程值守，根據(jù)測量結(jié)果指導(dǎo)平地機作業(yè)，直到整個區(qū)域高程誤差不大于2 cm。精平過程的質(zhì)量控制重點在于測量人員要全程跟隨平地機、隨時測量地面高程并保證土層厚度和坡度符合要求。精平的控制好壞與否直接決定現(xiàn)場的施工進度和質(zhì)量，如果監(jiān)理工程師發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域高程明顯偏高，其有權(quán)直接拒絕驗收并要求削減過高的土層，而土層高程過低則直接影響填筑效率。因此筆者在現(xiàn)場施工時安排了2組測量隊同時進行水平高程控制，當(dāng)現(xiàn)場初次精平完成后，2個測量組快速地以點陣的分布形式每隔5～10 m測一處高程，然后將高程偏差值用生石灰直接標(biāo)記于地上，以便于平地機和推土機駕駛員能實時了解場地各處高程偏差情況并迅速對高程不合格區(qū)域的土層進行削減或加填。

5.3 碾 壓

由于日照強烈，土層表面水分蒸發(fā)迅速，實際含水率往往低于最優(yōu)含水率。因此，碾壓開始前，先由灑水車對區(qū)域內(nèi)進行均勻灑水，待土層表面微干、確認不粘碾輪后使用16 t振動碾從區(qū)域的一側(cè)開始碾壓。為了防止出現(xiàn)碾壓不均勻與局部產(chǎn)生剪切破壞的現(xiàn)象，采用進退錯距法碾壓，碾壓條帶之間的搭接寬度不小于30 cm，行進速度不大于2 km/h。對于振動碾無法進入的邊角區(qū)域，使用蛙式打夯機進行碾壓。對于常見的彈簧土現(xiàn)象，前期由于土質(zhì)干濕情況難以辨別而導(dǎo)致該現(xiàn)象難以預(yù)防；而在碾壓過程中，由于壓路機質(zhì)量較大，在經(jīng)過彈簧土區(qū)域時可以明顯看到土體的伸縮變形，因此，碾壓作業(yè)時應(yīng)派專人跟隨振動碾監(jiān)測其是否出現(xiàn)彈簧土現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)，需及時翻曬或換填。對于所劃分的不同區(qū)域，由于其面積基本固定，也可以通過觀測各個區(qū)域的碾壓作業(yè)時長來區(qū)分壓路機是否嚴(yán)格按照要求進行碾壓。

5.4 驗 收

每一個區(qū)域碾壓完成后，可以使用灌水法進行驗收試驗。根據(jù)要求，每個區(qū)域至少需要選取四個點進行試驗，平均每個試驗點耗時2～3 h；另外，土樣的水分測試也要花費1 h，試驗總時長往往達到8～12 h左右。在此期間，振動碾應(yīng)前往其他區(qū)域進行碾壓作業(yè)。采用灌水法試驗時，需要在地面上挖掘一直徑1 m左右、深度約30 cm的試洞，試驗完成后，應(yīng)及時抽出試洞中灌入的水，將挖掘出的土樣填回、平整并再次碾壓密實，碾壓遍數(shù)不小于原先的標(biāo)準(zhǔn)遍數(shù)。由于施工現(xiàn)場日照強烈，為防止試驗過程中試洞內(nèi)灌入的水蒸發(fā)過多而導(dǎo)致試驗失敗，應(yīng)在試洞旁支一遮陽傘防止陽光直射水面。

6 結(jié) 語

巴基斯坦塔貝拉水電站500 kV開關(guān)站擴建工程施工回填量大、質(zhì)量要求嚴(yán)。項目部技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況，通過回填碾壓試驗確定了不同回填層的施工參數(shù)，同時對施工過程中進行質(zhì)量控制，所取得的經(jīng)驗可為其他類似工程參考和借鑒。