大壩填筑技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用

賈麗清

（山東省水利水電建筑工程承包有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)的不斷提升，水利工程項(xiàng)目數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模不斷增加。在水利工程大壩填筑施工中，為確保材料的充分利用，控制造價(jià)成本，在大壩建設(shè)中需要對(duì)當(dāng)?shù)氐臈l件加以全面分析，明確大壩填筑施工中的關(guān)鍵點(diǎn)，推動(dòng)大壩填筑施工技術(shù)的有效應(yīng)用。

1 大壩填筑施工技術(shù)概述

1.1 壩體填筑施工

壩體填筑的原則為需要在岸坡處理、壩基處理、相應(yīng)位置趾板的混凝土澆筑處理結(jié)束后進(jìn)行，但因?yàn)榭紤]汛期要求，施工工期較為緊迫，因此，基坑截流之后，通常除前期的趾板區(qū)、壩后水堰施工區(qū)存在干擾因素，其余區(qū)域的覆蓋層按照施工設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)的處理之后便可組織施工[1]。通過流水作業(yè)方式將整個(gè)壩體施工劃分為多個(gè)施工項(xiàng)目，各個(gè)單元施工過程中做好填筑測量控制、卸料灑水、壩料運(yùn)輸、攤鋪平整以及動(dòng)碾壓各道工序，確保各項(xiàng)單元工序連續(xù)作業(yè)，單元間需要借助灰線設(shè)置標(biāo)志避免出現(xiàn)漏壓、超壓情況。

1.2 測量控制

基面驗(yàn)收合格之后，按照設(shè)計(jì)相關(guān)要求測量并確定填筑區(qū)交界線，撒石灰線做好標(biāo)識(shí)，墊層的上游邊線選擇竹樁吊線加以控制，兩岸的巖坡應(yīng)當(dāng)標(biāo)注樁號(hào)與高程。墊層的上游邊線過渡層、墊層的交界線；主堆石區(qū)、過渡層的交界線，各層上升需要做好測量放樣，主交界線和次交界線的下游邊線可以適當(dāng)?shù)胤艑捴炼印⑷龑樱淮问┕こ两盗靠刂茟?yīng)當(dāng)以壩體斷面作為基準(zhǔn)，因?yàn)榭紤]到沉降后將對(duì)壩體的外形尺寸以及高程造成嚴(yán)重影響，因此，需要按照設(shè)計(jì)要求壩頂高程確定沉降高程，進(jìn)行壩體填筑需要預(yù)留壩高0.5%~1.0%沉降超高。

1.3 壩料攤鋪

填筑施工通常由填筑區(qū)最低點(diǎn)進(jìn)行，鋪料的方向應(yīng)當(dāng)平行壩軸線，過渡料、墊層料、小區(qū)料、沙礫料、邊坡料采取后退法卸料，壓縮區(qū)料、次堆石、主堆石采取進(jìn)占法自卸。卸料后借助推土機(jī)將鋪料攤鋪平整，在攤鋪時(shí)需要使用挖土機(jī)將超徑石、分離料加以處理。過渡層、墊層料通過人工方式進(jìn)行整平，各層鋪料攤鋪結(jié)束后需使用水準(zhǔn)儀對(duì)鋪料厚度進(jìn)行檢查，保證厚度符合設(shè)計(jì)要求[2]。

1.4 灑水、壓實(shí)

通常情況下，在水利工程大壩填筑施工中灑水方式包括壩外加水和壩面加水兩種，在實(shí)際的施工作業(yè)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的施工方式。灑水作業(yè)的主要目的是對(duì)石料進(jìn)行充分濕潤，便于使用振動(dòng)碾通過激振力促使石塊相關(guān)接觸，擊碎石料棱角減小孔隙率，之后填筑細(xì)料，提升碾壓密實(shí)度，根據(jù)碾壓測試結(jié)果確定灑水量。過渡料、墊層料壓實(shí)通常情況下采取自行振動(dòng)碾進(jìn)進(jìn)退錯(cuò)距法進(jìn)行，沙礫料、主堆石料、次堆石料的碾壓，通常情況下選用牽引振動(dòng)方式進(jìn)行。進(jìn)行振動(dòng)碾時(shí)通常沿著壩軸線的平行方向開展，在靠近岸坡道路邊坡位置應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加順向的碾壓，同時(shí)借助振動(dòng)夯加強(qiáng)對(duì)主堆石料、次堆石料的碾壓程度。在使用進(jìn)退錯(cuò)距方式進(jìn)行碾壓時(shí)，錯(cuò)距通過振動(dòng)碾的碾子寬度、碾壓遍數(shù)控制，如果碾子的寬度是2 m，碾壓的遍數(shù)是8，則錯(cuò)距為25 cm，對(duì)于壩坡接觸位置無法使用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工的區(qū)域，需要使用手扶形式的振動(dòng)碾、振動(dòng)夯進(jìn)行碾壓[3]。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

山東文登抽水蓄能電站下水庫大壩壩基填筑項(xiàng)目，位于威海市文登區(qū)，屬于膠東地區(qū)當(dāng)前建設(shè)的唯一一座蓄能電站，也是山東地區(qū)最大的蓄能電站，總裝機(jī)容量為180.00萬kW。項(xiàng)目建設(shè)完成對(duì)于提升山東地區(qū)供電穩(wěn)定性發(fā)揮著積極作用。電站大壩是面板堆石壩，壩高最大為51 m，壩頂高程為141 m，壩頂?shù)妮S線長度為425 m，填筑量為120.43萬m3。為確保大壩建后的穩(wěn)定性、安全性，對(duì)施工現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行了全面勘察。該工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，交叉作業(yè)頻繁，對(duì)填筑施工的有效開展造成了嚴(yán)重影響。因此，做好施工前的技術(shù)交底工作，科學(xué)施工，確保大壩填筑施工順利進(jìn)行非常必要。

2.2 壩體填筑原則

面板堆石壩屬于就地材料壩，施工周期、工程投資均具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過以往的工程經(jīng)驗(yàn)，開采壩料和運(yùn)輸費(fèi)用占整個(gè)大壩建設(shè)投資總額60%~75%，所以提升料場和建筑物的開挖料綜合利用率能夠有效控制施工成本。主堆石區(qū)屬于支承面板主體，通常選擇硬石堆石。壩體下游次堆石區(qū)通常選用軟巖。現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展為筑壩技術(shù)提升提供了相應(yīng)的技術(shù)支持，當(dāng)前軟巖堆填筑的范圍不斷擴(kuò)大。本項(xiàng)目工程在下游區(qū)段次堆石區(qū)選用原則為：首先，確保大壩處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，軟巖料區(qū)下邊界線為干燥區(qū)，便于壩體有效排水，避免軟巖浸水而發(fā)生濕化變形。第二，軟巖料區(qū)下邊界線需要確保壩體下游的邊坡足夠穩(wěn)定，外側(cè)預(yù)留超過2 m的硬巖填筑，避免軟巖料繼續(xù)風(fēng)化[4]。第三，軟巖料區(qū)上邊界線需要確保上層具有足夠厚度的硬巖覆蓋。第四，軟巖料區(qū)上邊界線需要進(jìn)行計(jì)算分析，確保壩體的施工期和正式投入使用后沉降量、面板應(yīng)力始終處于合理范圍，并盡可能靠近壩體上游，實(shí)現(xiàn)軟巖材料作用的充分發(fā)揮。

在文登蓄能電站壩體填筑施工中，壩型是鋼筋混凝土面板堆石壩壩型，填筑料選擇庫區(qū)的開挖料。按照計(jì)算數(shù)據(jù)，上水庫的庫區(qū)開挖量為545.00萬m3，全風(fēng)化巖石為72.00萬m3，強(qiáng)風(fēng)化1 340.00萬m3，弱風(fēng)化和以下巖石249.00萬m3。土方開挖量為90.00萬m3。綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素，壩體和壩坡進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，并確保壩體穩(wěn)定性、應(yīng)力變形要求，減少開挖棄渣和補(bǔ)充料場的規(guī)模，實(shí)現(xiàn)成本控制和降低生態(tài)破壞程度，因?yàn)樯纤兜膲位课惠S線坡降比較大，約為18%~20%，應(yīng)當(dāng)考慮適當(dāng)對(duì)下游壩坡放緩，從而符合壩體穩(wěn)定性和應(yīng)力變形需求。

2.3 壩體填筑推薦方案

本項(xiàng)目工程結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)多種施工方案，從中選擇最佳施工方案。最終方案不需要開辟新的料場，同時(shí)開挖的棄渣也比較少，在施工現(xiàn)場對(duì)于壩料質(zhì)量的控制較為方便，有效控制了造價(jià)成本。下游的壩坡設(shè)計(jì)為1∶2。壩體的上游坡比為1∶1.4，下游坡比為1∶2。在下游壩坡高程為503 m、528 m、553 m、578 m、603 m位置設(shè)置馬道，寬為2 m。下游壩坡為砌石護(hù)坡，在下游的壩坡周邊設(shè)置排水溝，寬為1 m，把壩體滲水引至下游主溝。壩體的沉降量最大732 m，蓄水到正常水位為625 m，壩體的沉降量和壩高比值為0.7%與0.72%。通過方案比選，從中選擇最佳方案，實(shí)現(xiàn)了壩體填筑施工的經(jīng)濟(jì)性和安全性。