阿爾塔什大壩墊層料填筑施工質量控制

巫世奇，張正勇，梁韶輝

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都610066)

1 工程概述

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河干流梯級規劃中“兩庫十四級”的第十一個梯級，擋水壩為混凝土面板砂礫石-堆石壩，水庫總庫容22.49億m3，正常蓄水位1 820 m，最大壩高164.8 m，壩頂寬度12 m，壩長795 m，電站裝機容量755 MW。

大壩填筑總量約為2 494萬m3，其中，砂礫料約為1 227.8萬m3，過度料約為59萬m3，墊層料約為36.6萬m3。壩料從上游至下游依次分為混凝土面板、擠壓邊墻、墊層料(Dmax≤60 mm)、過渡料(Dmax≤150 mm)、砂礫石料(Dmax≤600 mm)、堆石料(Dmax≤600 mm)。墊層料填筑區位于面板及擠壓邊墻下游側，過渡料填筑上游側，填筑寬度3.0 m。

墊層料由砂礫石料篩分加工而成，墊層料Dmax≤60 mm，小于5 mm的含量為30%～45%，小于0.075 mm含量<8%，滲透系數控制在10-3～10-4cm/s。設計相對密度Dr≥0.9。采用C3料場篩分料，填筑時兩岸沿岸坡向下游延伸填筑20 m。

2 墊層料加工

2.1 加工系統布置

墊層料加工系統布置于C3-1-1砂礫石料場內，加工系統總占地面積約為1.0萬m2，加工系統主要由受料倉、給料機、振動篩、皮帶、電機等組成。

2.2 加工工藝及效率

系統的主要工藝為，通過天然砂礫石料篩分去除超徑石，以獲得成品墊層料。其生產工藝過程為，在指定的C3-1-1和C3-1-2砂礫料場用1.8 m3液壓反鏟挖料，20 t自卸汽車拉運至篩分系統卸料平臺卸入受料坑。受料坑上設自制的篦條篩(墊層料受料坑上的篦條間距為150 mm)，底部設置給料機，經給料機送至膠帶機后到達振動篩(振動篩為雙層篩，上層間距為100 mm下層間距為60 mm)，在振動篩篩除無用料后將剩余的物料經膠帶機輸送到各自的成品料區堆存或直接上壩。

墊層料高峰月填筑強度為6.34萬m3，經全面分析施工進度計劃后發現，墊層料填筑需求量極不均衡，大壩墊層料填筑的實際高峰發生在2017年3月～10月和2019年7月～11月，強度為4.57萬m3/月。因此墊層料加工系統的設計原則為，滿足后續大壩填筑期間分期填筑的不均衡生產強度要求，取月生產強度6.34萬m3，墊層料填筑壓實后密度取2.26 t/ m3，每月有效生產天數取25 d，每天有效生產小時數為16 h，則其成品生產能力為：63 400×2.26/25/16=358.21 t/h。

墊層料加工系統成品料生產能力取360 t/h；毛料處理能力為：360/0.53=679 t/h，取值680 t/h；系統加工首次篦除0.225×680=153 t，二次篦除(0.47-0.225)×680=166.6 t，因此首次毛料處理能力為680 t，二次毛料處理能力為(690-153)=527 t。

2.3 加工料質量檢測成果

成品墊層料加工檢測頻率嚴格按照要求進行，每周對加工料料源進行試驗檢測，保證每月成品墊層料料源檢測次數不低于四次，自大壩墊層料填筑以來，累計料源檢測82組，其中合格組數為80組，滿足設計規范要求。墊層料料源顆粒級配檢測圖見圖1。

圖1 墊層料料源顆粒級配檢測

3 生產性碾壓試驗

3.1 試驗參數確定

大壩墊層料填筑前，首先根據設計技術指標要求開展了不同碾壓機械、鋪料厚度等多參數組合生產性碾壓試驗，根據試驗成果確定了墊層料填筑最優施工參數，作為壩體墊層料填筑施工依據。

3.2 試驗主要成果

(1)鋪料厚度40 cm、26 t振動碾、行駛速度2.0 km/h、在充分灑水碾壓8遍后相對密度為0.93，能夠滿足設計相對密度≥0.90指標要求，為最優組合參數。對選出的最優參數組合進行現場試驗復核，共計進行相對密度、顆粒級配試驗檢測6組，滲透系數檢測3組，復核檢測結果滿足設計及規范要求。

(2)鋪料厚度20 cm、3.5 t振動碾、行駛速度2.0 km/h、在充分灑水碾壓16遍后相對密度為0.93，能夠滿足設計相對密度≥0.90指標要求，為最優組合參數。鋪料厚度為20 cm，反鏟液壓平板夯，打夯時間控制不少于90 s。對選出的最優參數組合進行現場試驗復核，共計進行相對密度、顆粒級配分析檢測6組，滲透系數檢測3組，復核檢測結果滿足設計及規范要求。

3.3 施工參數結論

根據現場碾壓試驗確定的大壩墊層料填筑碾壓參數為：

(1)鋪料厚度20 cm，采用后退法卸料，充分灑水(根據計量系統確定加水量為6%～8%(質量比)為宜)，3.5 t自行式振動碾激振碾壓16遍，行車速度控制在2.0 km/h。

(2)鋪料厚度40 cm，采用后退法卸料，充分灑水(根據計量系統確定加水量為6%～8%(質量比)為宜)，26 t自行式振動碾激振碾壓8遍，行車速度控制在2.0 km/h。

(3)鋪料厚度20 cm，采用后退法卸料，充分灑水(根據計量系統確定加水量為6%～8%(質量比)為宜)，反鏟液壓平板夯，打夯時間控制不少于90 s。

4 墊層料填筑施工工藝

大壩墊層料填筑總量約36萬m3，施工周期長、場地狹小(寬度窄僅3 m)，并具有隨上游擠壓邊墻及下游過渡料、砂礫石料同步均衡施工的特點。其施工質量的好壞，直接關系到大壩整體沉降變形及面板混凝土的施工質量。因此從墊層料填筑的各個工序進行控制，才能保證墊層料填筑質量整體優良。

4.1 攤鋪

攤鋪方法：采用40 t自卸車運輸至墊層料填筑面，1.6 m3液壓反鏟攤鋪，局部或邊角部位采用鈀子、鐵鍬進行找平。擠壓邊墻下游側1 m范圍內墊層料攤鋪厚度為20 cm，采用分層攤鋪、碾壓施工，以確保該部位壓實質量，同時保證成型后的擠壓邊墻不受墊層料攤鋪破壞影響。擠壓邊墻下游側10 cm墊層料全部采用人工進行攤鋪找平。

4.2 灑水

為保證施工質量，應嚴格控制料源含水量，壩面利用布設水管進行移動加水。加水量根據時間及水流量按墊層料飽和含水(6%～8%)控制，確保加水量符合碾壓試驗確定參數值。

4.3 碾壓

碾壓方法：墊層料分別采用26、3.5 t振動碾進行碾壓，為了保證成型后的擠壓邊墻不受碾壓刮碰損壞，現場實際碾壓范圍及參數控制如下：①擠壓邊墻邊角部位至下游側(0～0.2 m)寬度范圍內，采用手持平板夯夯實。鋪料厚度為20 cm，打夯時間不少于90 s；②擠壓邊墻至下游側(0.2～1.5 m)寬度范圍內鋪料厚度20 cm，3.5 t自行式振動碾激振碾壓16遍，行車速度控制在2.0 km/h，③擠壓邊墻下游側(1.5～3.0 m)寬度范圍內采用26 t自行式振動碾激振碾壓8遍，行車速度控制在2.0 km/h。

在填筑施工質量控制中重點控制鋪料厚度、碾壓遍數、振動碾行走速度與激振力、加水量等參數。采用人工配合機械進行墊層料攤鋪和找平，多種機械設備對墊層料填筑進行碾壓夯實，多次復核性碾壓試驗取得最優參數進行施工。

4.4 質量控制要點

(1)每一層墊層料鋪料前，針對墊層料、過渡料界限灑劃白灰線進行分區并用彩旗標示。鋪料過程中，在鋪料設備前進方向放置厚度標識桿控制鋪料厚度，現場施工管理人員、專(兼)職質檢人員進行現場抽查。

(2)填筑作業面質檢人員檢測不合格的壩料，禁止攤鋪，必須立即清除，墊層料鋪料區域不能被其他壩料侵占。

(3)擠壓邊墻結合部位墊層料受填筑區域條件影響，易造成墊層料攤鋪、碾壓不到位、或因操作不當對擠壓邊墻造成破壞。故在擠壓邊墻及墊層料結合部位施工時，應采用人工進行輔助。針對該部位碾壓不到位的現象，采用手持式振動夯機進行夯實，試驗檢測時重點對此部位進行試驗檢測，檢測合格后進行下一層填筑。

5 施工質量檢測成果

墊層料填筑施工質量檢測主要包括：滲透系數檢測、相對密度檢測。

5.1 檢測方法

試驗檢測方法操作參考DL/T5129—2013《碾壓式土石壩施工規范》、NB/T 35016—2013《土石筑壩材料碾壓試驗規程》、依據《施工設計圖紙》、SL237—1999《土工試驗規范》、SL345—2007《水利水電工程注水試驗規程》及監理批復的試驗大綱嚴格進行。

主要試驗方法有：現場壓實度檢測采用挖坑灌水法，現場顆粒級配分析采用篩析法，最大干密度、最小干密度采用原級配現場相對密度試驗進行，滲透系數試驗采用試坑雙環注水法進行。

5.2 最大干密度、最小干密度試驗

在碾壓試驗前，按照NB/T 35016—2013《土石筑壩材料碾壓試驗規程》中砂礫料原級配現場相對密度試驗開展最大干密度、最小干密度試驗。

5.3 壩面試驗檢測成果

目前大壩墊層料累計填筑約22萬m3，累計試驗檢測組數為778組，合格率達到100%。通過對墊層料試驗檢測結果的分析，墊層料顆粒級配、滲透系數、相對密度均滿足設計及規范要求，且試驗檢測重點針對擠壓邊墻后側0.2～1.5 m范圍內進行，結果表明該部位填筑質量受控。

6 結 語

通過本工程墊層料填筑施工，指出了墊層料施工過程中的質量控制重點、難點。面對工期緊、強度大、自然環境惡劣等困難因素，高質量、高效率施工，為今后類似工程提供了有價值的參考。

[1] 劉先行. 高面板堆石壩大壩填筑設計與施工[J]. 水力發電, 2009, 35(3): 44- 46．

[2] 周建新, 周俊芳. 水布埡大壩墊層料制備工藝與質量控制[J]. 水利水電施工, 2009(6): 89- 92．

[3] 曾興旺. 水利工程土石方填筑碾壓施工質量控制[J]. 水利技術監督, 2015, 23(3): 10- 11．