混凝土面板堆石壩施工工藝

顧小東

（貴州九禹建設項目管理有限公司）

0 引言

1985年建成的湖北西北口混凝土面板堆石壩標志著中國現代混凝土面板堆石壩建設的起步。近年來，中國混凝土面板堆石壩工藝的發展，一方面緊跟國際最新技術潮流，引進并吸收國外先進技術，另一方面，注重自主創新和技術研發。隨著社會經濟迅速發展，人們的生存和生活對于水資源的需求都在日益增加，為滿足該需求，在合理范圍內越來越多的水庫得以建成，混凝土面板堆石壩技術也得到廣泛應用。現階段，中國的混凝土面板堆石壩面臨著發展機遇與技術挑戰交雜的情形。

1 混凝土面板堆石壩填筑材料工程特性

混凝土面板堆石壩是一種當地材料壩型，填筑材料工程特性則是建設這類大壩必須進行研究的基礎性科學問題之一，其中的填筑材料大體上分為堆石和砂礫石兩類。

由于堆石料通常是由爆破開采得到的，因此在開采過程中采用的爆破方式和選擇爆破的巖體的自身結果和發育程度等都是影響堆石料質量的關鍵因素。為保證堆石料的質量達標，就要求在進行爆破開采前不但要做好充分破碎巖石的準備，而且還要考慮如何增大爆破石料的不均勻系數，即改變其級配。這是因為在建設大壩時，用于填筑壓實壩體的堆石料的顆粒級配變異會對壩體質量造成巨大影響，即意味著堆石料顆粒級配的變異會直接導致工程特性的改變。

砂礫石相對于堆石料的級配是天然級配，并且由于具有較高磨圓度的顆粒，因此砂礫石不易發生級配變異。但是由于砂礫石的級配與其所處的地質條件密切相關，不同的地質可能會導致砂礫石的級配成離散性分布或不連續性分布，因此，在使用砂礫石材料時，要深入調查其級配特征。

混凝土面板堆石壩施工過程中，使用的填筑材料的質量必須首先滿足施工要求，然后再盡量提高經濟收益。

2 混凝土面板堆石壩壩體設計和結構處理

2.1 混凝土面板結構設計

合理選擇壩體填筑材料后，在進行具體施工時首先要進行壩體設計和結構處理。在進行以堆石壩為主體的壩體設計時，必須重視面板的設計，只有保證了面板的質量，才能保證整體施工質量。面板通常是設計為由上到下逐漸變厚，并且面板要具有一定的柔韌性，在保證壩體的強度和抗滲能力的基礎上防止面板變形或開裂。

2.2 混凝土面板澆筑施工

施工時，應嚴格按照施工設計澆筑混凝土面板，以保證整體施工質量符合要求。具體來說，需要事先測量壩體的高度，并據此采取合理的澆筑方式。例如：當壩體較高時，應使用分層分段的澆筑方法，妥善處理壩體的各個部分。

3 混凝土面板堆石壩填筑施工

3.1 攤鋪填筑材料

為確保將大塊石推至鋪料前沿的下部，細部粒料填入堆石料上部空隙，使表面平整，便于車輛通行，主堆石料一般宜選擇進占法鋪料。為控制試驗料分離情況出現概率，通常采用后退法鋪料策略處理過渡料和墊層料，現場質檢員應控制鋪填層厚度。

根據招標文件技術要求，結合以往施工經驗，每層鋪料厚度比壓實厚度多填2～8 cm，經碾壓后達到技術要求層厚。大壩各區料鋪填層厚初步確定為：特殊墊層料20 cm，墊層料40 cm，過渡料40 cm，主堆石料80 cm，所列參數均通過碾壓試驗來最終確定。見圖1。

3.2 碾壓作業

3.2.1 水平碾壓

在設備配備方面，對于墊層料、過渡料應采用BW219D 振動碾碾壓，對于主堆石料采用BW219D 振動碾碾壓，而對于庫首護坡回填料則采用BW219D振動碾碾壓。

圖1 壩體填筑料的施工圖

錯距法（碾輪寬/碾壓遍數）為基本碾壓策略，此法需要自一側開始，至另一側碾壓，而且只能一次碾壓完成。以碾壓實驗為依據最終確定錯距的寬度與碾壓的次數。振動碾行走方向為大壩碾壓與壩軸線平行，庫首護坡回填與河流平行，振動碾行走速度為2.10～2 km/h（一檔）。

3.2.2 特殊區域碾壓

通常選擇小型振動平碾技術碾壓特殊墊層料，但從趾板混凝土安全保護需要來看，趾板周邊縫1 m區域碾壓無法運用小型振動平碾方法，而必需通過振動夯板來將其夯實；墊層料上游1∶1.40的斜坡，為保證振動碾行走安全，滾筒上游側邊距墊層料上游邊線30 cm 的安全距離碾壓不到，在水平碾壓完成后，用振動夯板補壓，最后進行斜坡碾壓。

3.2.3 特定部位處理

3.2.3.1 壩體分區交界面

①以下即為過渡區與墊層區交界面處理策略

鋪料次序：以測量放樣線為參考依據，過渡區應率先鋪填，反鏟+人工，清除墊層區附近的較大塊石（來自過渡區滾落），填墊層區料隨后進行鋪填。設備：BW217D，過渡料和墊層料同時碾壓。過渡料、墊層料區料應和主堆石區特定區域平起提升。料區高差：峰值40 cm。

注意事項：第一，混凝土建筑物及岸邊、基礎與過渡料、墊層料接觸部位填料過程中，由于顆粒分離導致粗料集中、架空現象應避免；第二，過渡料區料、墊層料和毗鄰層次間應有清晰的材料界線；第三，如果采用的是分段鋪筑策略，為預防層間折斷混淆或錯動情況產生，接縫部位不同層次間連接應處理好；第四，斜面橫向接縫收成斜坡（＜1∶2）。

②以下為主堆石區與過渡區交界面處理策略

主堆石料與過渡料連接過程中應先填主堆石料，再填過渡料。一層主堆石料、二層過渡料平起作業。主堆石料上游側坡面上＞30 cm塊石在過渡料鋪設前應向下游側清理，保持主堆石料和過渡料之間過渡平順。第二層過渡料與該層主堆石料同時碾壓。

3.2.3.2 壩體和上壩路結合處

壩體和上壩路結合區域，選擇同于壩體同類料區的石料分層填筑壩區內，且應參考同類區料填筑標準控制填筑質量。壩體填筑高度超過該路段條件下，反鏟分層挖除路兩側松渣至相應填筑層，隨即同步平料碾壓。壩區外下游側路段運輸任務結束后，其與壩體接觸處反鏟挖除，將松渣清理干凈，參考壩后干砌塊石標準完成塊石砌筑。

4 結語

綜上，由于水資源的需求在持續增長，許多地區都在修建水庫，以確保有效地供水和減少水資源的浪費。混凝土面板堆石壩工藝則是水壩建設中廣泛應用的技術之一。在壩體施工前，需要進行壩體設計和結構處理，需要考慮包括建設大壩的地理位置及其所處的地質條件和當地的氣候條件和其他自然條件等因素，面板的設計是壩體設計的關鍵。水壩建設施工過程中結合混凝土面板堆石壩工藝的相關步驟，不僅可以提高施工質量，還可以減少施工問題的發生，延長壩體結構的使用壽命等。