深V峽谷快速筑壩技術與質量控制分析

胡 明

(成都市李家巖開發有限公司，四川 成都 611200)

1 工程概況

四川碩曲河去學水電站位于定曲河(金沙江一級支流)最大支流碩曲河干流上，工程采用混合式開發，工程等別為2等，工程規模為大(2)型；正常蓄水位2330m，水庫總庫容1.326億m3，電站裝機容量246MW。瀝青混凝土心墻堆石壩壩頂高程為2334.20m，最大壩高171.2m，瀝青混凝土心墻頂高程2333.00m，瀝青心墻最大高度132m。為目前世界在建最高的瀝青混凝土心墻堆石壩。

170m級瀝青混凝土心墻堆石壩可借鑒的筑壩經驗很少，技術攻關小組對施工中遇到的技術難題各個擊破，如峽谷場地上壩道路布置，高峰填筑期間料場開挖和壩體填筑布置，大功率震動碾壓設備高原適應性分析，可視化、數字化的質量監控系統等，取得了一定的成果。

2 施工布置

去學水電站壩址區位于河流上游，屬深切割的高山峽谷地形，河谷狹窄，斷面呈深“V”字型，兩岸地形陡峻，基巖裸露，可見數十米至數百米陡壁，壩體填筑施工作業區兩岸道路均無法在山體表面布置；施工場地狹小、道路布置困難，且高峰填筑強度較高，常規的道路布置難以滿足進度要求。為此，項目部組織人員進行現場勘察，根據現場地形條件，提出了多層次立體交叉洞室群道路布置[12]。

在壩址區左岸山體內修建5#交通洞，打通壩址區與外部料場之間的連接道路，在右岸山體內布置一條貫穿施工區的4#交通洞，出口位于上游圍堰頂部EL.2242，再從4#交通洞布置四條施工支洞分別到達壩體填筑的不同高程，以滿足壩體填筑的道路布置。4-1#交通洞出口位置位于下游壩面EL.2225轉彎平臺處；4-2#交通洞出口位于下游壩面EL.2266轉彎平臺處，同時兼作泄洪洞無壓段的施工交通洞；4-3#交通洞出口位于壩體內EL.2248，兼作4#灌漿平洞，壩體填筑至此高程后封堵；4-4#交通洞位于壩體上游面EL.2272轉彎平臺處，同時兼作泄洪洞有壓段的施工交通洞。壩體填筑至4-2#交通洞高程后，重車從壩面下游經4-1#交通洞進入洞室內、途徑4#交通洞和4-2#交通洞到達壩面，卸料后空車從下游壩面道路，途徑5#交通洞至去料場道路，形成循環的上壩道路，提高道路的通行能力。壩料運輸道路平面布置如圖1所示。

3 料場開挖

因去學水電站堆石壩體型相對較小，最大平面面積不足4萬m2，但高峰填筑強度達到40萬m3/月以上，月上升高度較大，對料場開挖強度提出了新的要求。上壩道路布置難題解決后，為提高壩體填筑強度，就需要料場開挖具有足夠的強度，才能滿足填筑要求。

去學電站前期招投標階段僅規劃了紐巴雪Ⅰ區料場，該料場的儲量滿足壩體填筑總量要求，但因料場頂部開挖量小，壩體下部填筑工程量大，開挖和填筑強度時空嚴重不平衡，矛盾突出，如采用填筑前開挖備料方案，受備料場地有限制約，且二次開挖運輸增加投資較多，不能從根本上解決料源問題。如料場邊坡再出現不可預見性問題，將嚴重影響壩體填筑強度和施工進度，甚至造成整個工程的停工。

圖1 壩料運輸道路平面布置圖

技術攻關小組提出了多料場協同開挖出料方案，采用循環作業，提高料場開挖出料強度。經現場勘察，結合地形、地質情況，增加紐巴雪Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅳ區料場，作為紐巴雪Ⅰ區料場的開采強度補充料場。因紐巴雪Ⅱ區和Ⅳ區料場出料條件較好，施工前期先進行紐巴雪Ⅰ區料場頂部和紐巴雪Ⅱ區、Ⅳ區料場的開采，月開采強度達到45萬m3，可滿足7月份之前的壩體填筑要求。后期對紐巴雪Ⅰ區料場的開挖高度和邊坡進行優化，降低開采難度，同時利用紐巴雪Ⅲ區料場進行開采強度補充，滿足了壩體填筑的強度要求，保證了填筑的施工進度。

同時為保證邊坡穩定和施工安全，隨著料場的開挖，逐級馬道對邊坡進行支護，并搭設上下交叉作業的隔離防護層，支護腳手架外側滿鋪密目防護網，并安排專職安全員進行現場管控[3]。

4 大功率碾壓設備

因去學電站堆石壩的填筑料巖性為弱風化、微風化或新鮮的玄武質熔結角礫巖，巖石強度大，且壩體填筑強度高，設計要求的最低設計指標碾壓干密度不得小于2.3g/cm3，空隙率不得大于21%。經生產性碾壓試驗發現，常規的22t，26t振動碾碾壓遍數較多，難以滿足壩體快速上升的要求。經與不同廠家咨詢，并進場33t振動碾進行生產性碾壓試驗，發現現有的機械結構難以滿足現場施工要求，激振力達不到設計要求，且設備維修率較高。經分析，主要原因為高原地區氧氣較平原稀薄，且高原風沙大，以及施工現場的持續作業，使用強度高等。以上問題都對振動碾的結構設計和構件耐久性提出了新的要求。

開展大功率振動碾高原適應性開發和研究，進行了33t振動碾現場碾壓試驗和施工應用，并結合實際使用效果和發現的問題不斷進行技術改進。與26t振動碾對比，33t振動碾碾壓遍數可減少2～4遍，碾壓即可節約施工時間約1/3，同時因33t振動碾的激振力較大，減震塊損壞較快，需提高減震塊的強度，降低設備的維修率。以及對振動碾發動機的供氧和除塵都提出了新的要求。

5 質量監控系統

心墻堆石壩筑壩材料分區從上游到下游分為：上游干砌石護坡+墊層、堆石Ⅰ區、上游過渡層Ⅱ區、上游過渡層Ⅰ區、碾壓增模區、瀝青混凝土心墻、下游過渡層Ⅰ區、下游過渡層Ⅱ區、堆石Ⅱ區、堆石Ⅰ區、反濾層、排水層、下游干砌石護坡+墊層。壩體結構分層分區較多，且各分區設計粒徑、孔隙率、干密度、滲透系數等存在差異。為使現場施工填筑質量滿足設計要求，對各分區質量控制進行系統化、智能化分析研究，保證施工質量。

5.1 實時視頻監督指揮系統

常規的視頻攝像頭多用于監控、防盜和刑事偵查等，利用視頻的可視化和系統備份等進行應用。我公司將視頻監控系統與工程實際相結合，在堆石壩施工作業面的前后左右多個方向分別布置高清云臺球型監控攝像頭，可在后方實施360°監控現場施工情況，掌控施工質量等，同時可通過通信光纜將視頻信號上傳云端，可進行遠距離的控制和監控。

視頻監控系統主要由攝像、傳輸、控制、顯示、備份5大部分組成。攝像機通過視頻光纜將視頻圖像傳輸到控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監視器，同時可將視頻信號進行備份。通過控制主機，操作人員可發出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭進行調焦變倍的操作，并可通過控制主機實現在多路攝像機及云臺之間的切換。可實現對施工現場的質量控制和施工調度。

除在施工前端配備技術、質量、安全等現場監督指揮人員外，設置后方綜合監督指揮控制辦公室。通過后方指揮控制室，對壩料的堆放、攤鋪、碾壓等進行監控。如發現可疑質量問題，通過壩區通信系統及時發布指令，前端現場監督指揮人員通過隨身配備的終端現場查看，確定指令區域的施工質量，并負責信息確認和現場整改。通過視頻監控系統，相當于增加了一道現代化、智能化的質量控制體系，且可全方位360°現場監控，避免了現場監督指揮人員的監督漏洞和部位缺失。

5.2 數字大壩監控技術

為減少現場碾壓質量控制的人為干涉，采用數字化大壩填筑監控信息系統對碾壓質量進行控制。它是應用GPS全球定位系統監控碾壓施工全過程的新技術。該系統能夠按設定的參數對大壩的施工進度和質量進行全天候的監控，從而為后期的工程驗收、安全鑒定和施工期、運行期安全評價提供強大的信息服務平臺[4- 5]。

大壩填筑碾壓系統在每一臺碾壓機都裝有GPS定位設備，將提前測量好的監控區域坐標輸入該系統，并按照設計好的倉面屬性生成相應分區的倉面，再通過網絡接收安裝在各臺碾壓機上的GPS設備發回的數據，從而對于各個不同倉面上的碾壓機的操作情況以及碾壓的倉面的合格率能夠清晰和快速的反映在監控電腦界面上，這樣就能夠快速、準確地掌握大壩填筑碾壓的情況，指導我們對于現場碾壓的調度和監控。

因去學水電站壩體分區較多，通過生產性試驗確定的各分區碾壓遍數不同，且壩面面積較小。為加快施工進度，采取多臺碾壓設備壩面同時作業。后端控制指揮室控制終端可實時顯示多臺振動碾壓機編號、碾壓機行駛速度、震動狀態以及碾壓的軌跡，對倉面進行實時監控，并能實現超速報警功能，有利于碾壓質量控制。同時碾壓設備駕駛室配備碾壓圖形顯示終端，通過不同顏色區分已碾壓遍數，便于操作人員及時掌握已碾壓遍數和漏碾區域，便于及時調整碾壓軌跡，利于質量控制[6- 10]。

6 結語

通過對去學水電站施工過程中遇到的施工難題和質量控制要點進行分析，通過立體交叉洞室群、多料場協同作業、數字化大壩技術和現代化視頻監控信息系統等技術，通過一定的技術手段解決了施工過程中出現的一系列技術難題，保證了壩體填筑的施工質量和進度。實踐表明，將智能化、現代化的信息技術應用到工程實踐中，起到了很好的工程推進作用，對于河流上游深V河谷的快速筑壩施工提出了些許的技術和質量控制思路，可為類似工程的施工提供參考和幫助。因實踐項目較少，可能存在一定的偏差，參考借鑒過程中尚需完善。