大壩塘水庫工程壩體填筑施工方法與單價分析計算

周玲瓏，羅純軍

（湖南省水利水電勘測設計規劃研究總院有限公司，湖南 長沙 410007）

1 大壩塘水庫工程概況

1）工程概況。大壩塘水庫位于寧鄉市黃材鎮溈濱村，是一座以供水為主的Ⅲ等中型水利樞紐工程。工程主要由大壩、溢洪道、引水建筑物組成，引水建筑物含分層取水口、引水隧洞、壓力鋼管。樞紐從左至右依次布置大壩、溢洪道、引水隧洞（兼導流隧洞），引水隧洞進口布置分層取水口，下游接引水壓力鋼管。

2）壩體填筑設計。大壩塘水庫工程壩頂寬6 m，最大壩高55 m，壩頂長315 m。

按壩體受力和防滲情況，自上游向下游將壩體劃分為：面板上游面蓋重和粘土鋪蓋、混凝土趾板、混凝土面板、墊層、過渡層、主堆石區、次堆石區、開挖料區及壩頂上游側“L”墻和下游壩面塊石護坡，在周邊縫下游側設置薄層碾壓的特殊墊層區。見圖1。

圖1 大壩塘水庫混凝土面板堆石壩典型斷面圖

蓋重和鋪蓋位于面板上游，蓋重采用石渣料，鋪蓋宜采用粉土、粉細砂、粉煤灰等低黏性料。

墊層區位于面板下部，是堆石壩體最重要的部位，其級配要求高、壓實標準高，故采用機制新鮮灰巖砂和碎石填筑，且應級配連續。

過渡層位于墊層與主堆石區之間，起反濾和傳力過渡作用，采用新鮮灰巖料填筑。

主堆石區是面板壩受力主體，位于壩剖面中部，呈三角體，填筑新鮮堅硬灰巖料。

開挖料區位于壩剖面最下游側，其受力和沉陷變形對面板幾乎無影響，對該區石料的級配和壓實要求可適當降低，在不影響下游壩坡穩定的前提下，允許采用級配、強度較差的壩基開挖巖石進行填筑，粒徑要求同主次堆石區。

各分區壓實指標見表1。

表1 堆石體分區指標表

2 壩體填筑施工組織設計

2.1 料場選擇與開采

本工程砂礫石料主要用于混凝土骨料、大壩的墊層料。

本工程大壩為面板堆石壩，其中墊層料5.21萬m3。墊層料區對粒徑的要求見表1，同時需要量也較大，從現場調查可知，壩址區周邊砂礫石料較為匱乏，為了保證工程質量和施工進度，本階段采用從工程附近的塊石料場開采后通過砂石系統加工生產。

本工程大壩為面板堆石壩，壩體填筑量塊石設計需要量合計90.15萬m3，壩體堆石料和過濾料填筑的粒徑要求見表1。壩體填筑料應充分利用工程自身開挖料，以減少棄碴對環境的影響，節約工程投資，不足部分從料場取料。本工程土石方開挖主要為大壩、右岸導流引水隧洞、右岸溢洪道的清基、土石方開挖，合計51.65萬m3。大壩壩體清基、溢洪道土方開挖部分可用于圍堰填筑和壩體填筑；大壩、導流引水隧洞石方開挖料部分可用于壩體填筑。

根據施工進度安排，導流引水隧洞及大壩等部位基礎開挖時，壩體填筑還未施工，故導流引水洞及大壩等部位土石方開挖利用料需先運至轉存料場，待大壩填筑施工時運至填筑點利用。

本階段大壩堆石區和過渡區的原料采用從料場開采直接利用。

經過綜合比選，本工程選用位于壩址右壩肩右側的石山村料場。該料場為泥盆系棋子橋組（D2q1）深灰色、青灰色薄～厚層灰巖夾泥灰巖，巖體較完整，節理較少發育，成塊率高，巖石致密堅硬，呈弱風化～新鮮狀，飽和抗壓強度為86.3 MPa。該料場可開采面積8萬m2，有用層厚20～50 m，儲量約240萬m3，有鄉村公路直通壩址區，開采運輸方便。該料場巖石質量好，儲量豐富，可以滿足混凝土骨料、塊石料質量要求，可采率較高。

本工程需要石料的項目主要有：主堆石、次堆石、過渡料、墊層料、下游塊石護坡和混凝土骨料等，設計從石山村石料場開采，設計需要量共計96.26萬m3，規劃開采量合計141.63萬m3。石料場規劃見表2。

表2 石山村石料場規劃表 萬m3

石料場覆蓋層采用人工配合2 m3挖掘機開挖，15 t自卸汽車運輸至附近低洼處。一般石料開采采用CM351潛孔鉆鉆孔為主，人工裝藥，自上而下梯段微差擠壓爆破，梯段高度一般為10 m，爆破后石料采用132 kW推土機集料，3 m3挖掘機配20～25 t自卸汽車運輸，本階段設計開挖坡比按1∶0.5。

2.2 砂石料加工系統

根據總進度安排，本工程高峰期混凝土澆筑強度為407 m3/d，壩體高峰期填筑強度為3 920 m3/d，兩個高峰期錯開，壩體填筑高峰期為控制節點。壩體需要人工砂石系統加工的墊層月填筑強度以1.66萬m3/月計，成品砂石料月需用量為5.85萬t/月，人工砂石加工系統設計處理能力為170 t/h，設計生產能力為120 t/h，每日按2班制考慮。

砂石加工系統布置在壩址上游右岸埡口處的緩坡臺地。系統由受料坑、粗碎車間、半成品堆場、中碎車間、篩分車間、成品骨料堆場等組成，主要有給料機、顎式破碎機、反擊式破碎機、立軸沖擊式破碎機、單螺旋分級機、圓振動篩、膠帶運輸機、螺旋分級機、脫水篩等設備。

2.3 壩體填筑施工方法

大壩填筑主要分主堆石區、次堆石區、墊層區、過渡區和開挖料利用區、下游塊石護坡等。壩體填筑時，墊層區、過渡區填筑與主堆石區基本同步上升。

主堆石、次堆石區、過渡區、下游塊石護坡從石山村石料場開采，粘土鋪蓋從栗山土料場開采，墊層料采用石山村石料場開采后經砂石料加工廠加工后使用，鋪蓋蓋重料優先利用工程開挖合格石料，不足部分從石山村石料場開采。

大壩主堆石、次堆石采用20 t自卸汽車運料上壩，132 kW推土機平料，進占法鋪筑，壩面加水，本階段初擬20 t振動碾碾壓，層厚80 cm。墊層區與過渡區采用20 t自卸汽車運料上壩，后退法鋪料，132 kW推土機平料，20 t振動碾碾壓為主，碾壓層厚40 cm。

3 壩體填筑單價分析計算

根據本工程項目資金來源、審批機構及工程規模分析，本工程采用《湖南省水利水電工程設計概（估）算編制規定》及相關配套定額。本工程為可行性研究設計階段，采用《湖南省水利水電建筑工程（設備安裝工程）概算定額》時應擴大5%～10%階段擴大系數。

3.1 主、次堆石填筑單價分析計算

堆石填筑單價應包括堆石料備料單價、堆石料備料運輸單價和堆石料備料壓實單價這三項。根據本工程施工組織設計，主次堆石區填筑料均來源于石山村料場開采，因此應先計算出堆石區備料的材料價格，然后根據堆石填筑施工方法計算出備料運輸單價和填筑單價。

1）覆蓋層清除攤銷單價計算：覆蓋層清除攤銷率=剝離量÷規劃開采量=16÷141.63×100%，約為11%。

根據施工方法石料場覆蓋層采用人工配合2 m3挖掘機開挖，15 t自卸汽車運輸至附近低洼處，選用概算定額一-30定額編號［10259］，經計算覆蓋層清除單價為9.63元/m3（自然方），因此覆蓋層清除攤銷單價為9.63×11%=1.06元/m3（堆方）。

2）堆石料塊石開采單價計算：根據施工方法，石料開采采用CM351潛孔鉆鉆孔為主，人工裝藥，自上而下梯段微差擠壓爆破，梯段高度一般為10 m，爆破后石料采用132 kW推土機集料，3 m3挖掘機配20～25 t自卸汽車運輸，選用概算定額六-17定額編號［60125］，經計算塊石原料開采單價為44.43元/m3（成品堆方）。

3）堆石料塊石備料單價計算：根據上述石料開采施工方法，堆石區塊石單價=覆蓋層清除攤銷單價+原料開采單價=1.06+44.43=45.49元/m3（成品堆方）。

4）堆石區塊石料運輸單價計算：根據施工方法，大壩主次堆石采用20t自卸汽車運料上壩，選用概算定額六-33定額編號［60271］，壩面施工干擾系數為1.02，經計算塊石料運輸單價為11.31元/m3（成品堆方）。

5）主次堆石填筑單價計算：根據施工方法，大壩主次堆石運料上壩后，選用進占法鋪筑，初擬20 t振動碾碾壓，選用概算定額三-27定額編號［30087］，將3）和4）計算結果代入定額中計算，經計算堆石填筑單價為119.78元/m3（實方）。

3.2 墊層區填筑單價分析計算

墊層區填筑單價應包括墊層料備料單價、墊層料備料運輸單價和墊層料備料壓實單價這三項。根據上述施工方法，墊層料采用石料場開采后經砂石料加工廠加工后使用，因此要先計算出堆石區備料的材料價格（包含碎石原料開采、碎石原料運輸、制砂/碎石三部分），然后根據墊層填筑施工方法計算出備料運輸單價和填筑單價。

1）碎石原料開采單價計算：根據施工方法，碎石原料采用潛孔鉆鉆孔爆破，選用概算定額六-9定額編號［60067］，經計算碎石原料開采單價為13.89元/m3（成品堆方）。

2）碎石原料運輸單價計算：根據施工方法，碎石原料運輸采用2 m3挖掘機配15 t自卸汽車運2 km，選用概算定額六-28定額編號［60202］，經計算碎石原料運輸單價為11.88元/m3（成品堆方）。

3）制砂單價計算：根據上述砂石料系統工藝，制砂選用概算定額六-15定額編號［60112］，經計算制砂單價為20.90元/t（成品），其中人工砂石料中成品砂的密度為1.5 t/m3，經換算制砂單價=20.90×1.5=31.35元/m3。

4）制碎石單價計算：根據上述砂石料系統工藝，制碎石選用概算定額六-15定額編號［60110］，經計算制碎石單價為8.53元/t（成品），其中人工砂石料中成品碎石的密度為1.45 t/m3，經換算制碎石單價=8.53×1.45=12.37元/m3。

5）墊層料砂備料單價計算：根據施工方法，墊層料砂備料單價=覆蓋層清除攤銷單價+碎石原料開采×工序系數1.41+碎石原料運輸×工序系數1.41+制砂=1.06+13.89×1.41+11.88×1.41+31.35，經計算砂備料單價為68.75元/m3。

6）墊層料碎石備料單價計算：根據施工方法，墊層料碎石備料單價=覆蓋層清除攤銷單價+碎石原料開采×工序系數1.11+碎石原料運輸×工序系數1.11+制碎石=1.06+13.89×1.11+11.88×1.11+12.37，經計算碎石備料單價為42.03元/m3。

7）墊層料備料運輸單價計算：根據施工方法，砂石料運輸采用2 m3挖掘機配15 t自卸汽車運3 km，選用概算定額六-28定額編號［60191］，經計算砂石料運輸單價為7.04元/m3（成品堆方）。

8）墊層區填筑單價計算：根據施工方法墊層區采用自卸汽車運料上壩，振動碾碾壓，選用概算定額三-27定額編號［30088］，將6）和7）計算結果代入定額中計算，經計算墊層區填筑單價為116.56元/m3（實方）。

3.3 過濾料區填筑單價分析計算

根據水工設過濾料區指標設計及上述施工方法，過濾料備料單價為42.03元/m3[計算過程見3.2中6）墊層料碎石備料單價計算]，砂石料運輸單價為7.04元/m3（成品堆方）[計算過程見3.2中7）墊層料備料運輸單價計算]，填筑定額選用概算定額三-27定額編號［30087］，經計算過濾料區填筑單價為101.73元/m3（實方）。

4 編制壩體填筑單價需要注意的問題[1 ]

1）概算定額中的土石壩物料壓實（填筑）綜合定額的單位均為壓實后的成品實方，已計入了從石料開采到上壩運輸、壓實過程中所有的損耗及超填、施工附加量，編制概（估）算單價時，不需另計任何系數；

2）堆石壩壓實（填筑）綜合定額的堆石料材料單位及單價中，自料場直接運輸上壩時，“堆石料運輸”的單位是自然方，主要適用于利用基坑開挖的石渣料作堆石料這種情況，因此，“堆石料運輸”單價不包括堆石料的開采費用，而只包括運至填筑部位的運輸費用，應采用“石方開挖工程”定額計算;自成品供料場運輸上壩時，其“堆石料”材料及“堆石料運輸”單位是成品堆方，“堆石料”材料單價為開采加工單價（或購買價），自成品供料場運至填筑部位的費用計入“堆石料運輸”單價，應采用“砂石備料工程”中相應定額計算。

5 結 論

混凝土面板堆石壩具有安全性好、適應性強、施工機械化程度高、施工速度快、工期短、筑壩材料兼容性強、造價低、綠色環保等優點，已成為一種富有競爭力的壩型。

混凝土面板堆石壩的主體是堆石體，由于填筑材料用量大、費用高，是工程進度和投資的關鍵性控制因素。因此在進行混凝土面板堆石壩施工組織設計時，壩體填筑進度應根據工程總工期要求和導流度汛方案，以施工導流為主導，并兼顧面板分期施工需要，進行壩體填筑分期規劃，施工強度規劃應多方面統籌考慮[2]。

在計算填筑單價時，應嚴格按照工程設計和施工組織設計選用合適的定額，同時在計算過程中，應注意定額使用中各注意事項，不錯算，不漏算。