水利工程中面板堆石壩壩體填筑施工技術探析

張雄德

(中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810000)

0 引 言

面板壩主要由壩體、面板、防滲接地結構等組成(圖1所示)，壩體是整個大壩的主要部分，起到支撐面板的作用；面板是整個大壩的防滲結構，其依托周邊縫連接防滲接地結構；防滲接地結構由兩部分組成，即趾板、基礎防滲帷幕。在建設混凝土面板堆石壩過程中，需重點關注堆石壩體填筑施工，其施工不僅是工期的控制要點，也是影響大壩質量、安全的重要因素[1]。

圖1 堆石壩壩體分區

1 堆石壩壩體填筑施工質量的重要性

堆石壩壩體主要由堆石填筑材料組成，其依托材料間的相互依附與咬合，從整體上保障大壩的穩定性。施工過程中如材料壓鑄密實度不足，會降低填筑體變形模量，從而增加壩體的整體壓縮變形，如這一壓縮變形較大，會直接影響到面板、止水結構發揮功能，甚至對其造成破壞，引發功能失效，出現漏水的現象，對大壩的健康運營帶來安全隱患，危及大壩安全。

面板壩由于自身的特性，會趨向于穩定和安全，設計壩體時均會考慮自由排水功能，因此其他類型壩體經常出現的通病、隱患等在面板壩壩體中很少出現。面板壩壩體中出現的通病有面板開裂、接縫局部張開、止水結構功能喪失等。面板壩壩體中出現上述情況無需特殊處理，處理方式較為簡單，在通病區開展接縫止水操作即可。當前國內有很多面板壩，尚未出現由于其整體失穩導致安全故事的情況。嚴格控制堆石壩壩體填筑施工質量，全面提升填筑效果意義重大，施工過程中應制定有針對性的控制質量措施，不斷提升其建設質量，為面板壩的平穩運行奠定堅實的基礎[2]。

2 混凝土面板堆石壩壩體填筑施工技術要點

填筑面板壩壩體過程中，施工要點如下：①嚴格控制建筑原材料質量；②保障上壩交通運輸；③嚴格執行碾壓密實操作規程。控制上述三項施工要點，填筑壩體作業基本符合標準要求，再輔以有序的施工組織設計，合理安排施工工序，則可以充分保障壩體填筑質量。

2.1 壩體填筑料源質量

面板壩的壩體填筑材料主要為堆石。堆石結構相對松散且之間不存在任何黏合力，施工過程需通過建筑設備強力碾壓，強化堆石料的密實度，促進堆石之間緊密結合，實現壓縮變形的降低和變形模量的增強。除堆石料的材質會影響碾壓密實的效果，級配要求也會對其造成影響[3]。

1)墊層區料：墊層區主要為面板之基礎，需要其平整、密實，唯有如此才能向主堆石體均勻傳遞來自面板的水壓，同時輔助控制滲流。所以要求嚴格控制墊層區料的級配，借此滿足水壩的高要求，墊層區料需要具有堅硬的顆粒、良好的耐久性且不能存在有機物、黏土等雜質，因此石料來源主要為弱風化層巖石。加工過程中要嚴格控制其粒徑，≤100mm，通過科學的壓實措施，需具備抗剪強度較高、壓縮性較低、穩定的內部滲透性等特征；

2)過渡區料：該區介于墊層區、主堆石區之間，其主要發揮保護墊層區的作用，因為高水頭會破壞墊層區，在過渡區的保護下，盡可能緩沖高水頭的作用力，降低其破壞性。在選擇過渡區料時，應充分考慮其反濾功能，所以粒徑≤300mm,且需具有良好的排水性。經過壓實，應具有壓縮性較低、抗剪強度較高的特征；

3)排水區料：主堆石區是整個大壩中水荷載的主要作用區，其一般處于大壩的上游，直接關系到面板的安全運行，因此該區料的質量、沉降、密度等至關重要。次堆石區位于大壩的下游，主要發揮穩定主堆石體、下游邊坡的作用。所以，選擇該區石料時，應秉承硬度高、強度足、抗風化及較好耐久性的原則，經加工后其粒徑均應低于設計的壓實厚度，且需具有良好的排水性[4-6]。

2.2 上壩交通道路運輸

施工過程中，大壩與石料場之間的道路交通狀況是保障連續進行填筑施工的關鍵，設計施工道路時，應根據大壩的設計填筑量、施工車輛、場地地質等情況綜合確定，施工便道要夯實地基，保障具有良好的承載力、運載力。

1)設計的臨時施工便道，應依托大壩建設實際，秉承分期、分區的原則，縱橫于排水區壩體坡面上，施工便道整體呈“之”字形，最大縱坡不能超10%。

2)在大壩填筑區構建施工便道，應布局于經檢測填筑壓實合格的區域內，提升路基的密實度，以免施工過程中出現沉降現象。

3)施工便道建設在趾板及墊層區之間時，不能在跨越區直接通行，需在其中加厚路基并加鋪鋼板。

4)使用載重自卸汽車運輸壩料，車輛通行于上壩工作面，根據大壩設計強度，確定投入的運輸車數量及密度。運輸不同壩料的汽車需在外側明確提示運輸壩料種類，以免出現運錯料、用錯料的情況，車輛根據運輸的石料分別進入不同的工作區，杜絕出現車輛錯卸料的現象。車輛進入填筑區，要保持車況良好、車輪和車體整潔，嚴禁夾帶有機質、泥土等進入施工區，以免影響填筑質量。

2.3 堆石壩壩體分區碾壓填筑施工

不同部位的壩體具有不同的受力情況，因此使用的填筑料也不盡相同，這就要求在施工過程中秉承分區碾壓填筑思想，根據壩體部位的不同進行相應強度的碾壓填筑。

1)碾壓填筑作用：為有效控制大壩的整體性沉降、形變等，適宜采取各區平起施工方式，但由于各種因素的影響，如石料供應、施工組織、天氣等客觀原因，難以保障壩體斷面整體上升的，可以采取分期、分區填筑措施。

2)控制卸料厚度：材料級配直接關系到碾壓的密實度，因此具體施工過程中需明確填筑料的級配并予以重點關注，自料場取料搭配，然后運輸至作業面卸載，使用設備進行攤鋪，科學控制面層厚度，機械無法開展工作的區域，由人工進行作業；鋪料前做好準備工作，主要為用白石灰在作業面上做好標識分界面，設置相應的提示牌提示作業操作，石料運輸車進入待卸區后，聽從施工管理人員指揮進行卸載。過渡區、堆石區推薦使用進占法(圖2a)卸料，該卸料方式可以大幅提升工作效率并降低物料分離，墊層區推薦使用后退法(圖2b)卸料，如墊層區設計的攤鋪厚度較大，推薦使用混合法(圖2c)卸料。

圖2 卸料控制

3)控制鋪料厚度：宜使用大功率推土機進行平料操作，有效控制推刀壓力以便控制鋪料厚度，如出現厚度不均或局部厚度較大時，要及時解決。推土機工作時，要從料堆一側的最低處移動推料至另一層，該操作方式可以有效避免物料分離，在此過程中還需使用挖掘機處理超粒徑石料、分離料等。完成鋪料后要及時進行檢測，嚴格控制每層鋪料厚度。

4)壩料灑水：填筑料填筑前需保持濕潤，通過此措施大大降低填筑時石料間的縫隙，實現碾壓密實度的提升。填筑壩體時，需根據施工狀況的不同，保障合理、均勻灑水。灑水形式主要有兩種，即壩外加水、壩面灑水，具體選擇其一或共用二者需根據實際予以確定；

5)控制碾壓質量：分區碾壓壩體時，要控制碾壓質量就需嚴格遵守既定的碾壓參數，碾壓設備可以自行選擇，但要具備動態碾壓信息系統，在該系統的幫助下，除能夠實時動態監測碾壓施工過程、控制碾壓速度外，還能有效杜絕出現未碾、過碾等情況。

6)處理壩體特殊部位，需要嚴格控制交界部位的質量。面板防滲施工時周邊縫較為關鍵，其下面的特殊墊層也是填筑壩體的特殊區，該區的反濾功能、變形模量要求較高，因此需人工、機械相結合開展施工作業。

3 結 論

水利工程質量至關重要，科學的施工方案、精細的施工組織、標準的施工管理，能夠不斷提升施工質量。要想提升面板壩壩體填筑質量，需做到以下幾點。

1)撐控填筑質量，提升碾壓密實度，控制其形變量，盡可能降低壩體沉降；

2)科學安排填筑作業，控制關鍵工序，提升壩體穩定，保障大壩安全運行；

3)不斷提升壩體的防滲性、耐久性和穩定性。