面板堆石坝填筑质量控制综述

面板堆石坝填筑质量控制综述

段志芳

永平县博南镇农业综合服务中心水务站

摘要：由于工程技术的不断更新，随着工程用地、林地等相关因素制约，面板堆石坝工程建设技术也随之发展，并在我国水利项目建设及应用中也逐渐广泛。在进行面板堆石坝工程建设期间，施工质量、工艺、机械设备、填筑材料等的选择一定程度上对堆石面板坝的工程质量有重要影响。我作为一名永平县玉皇阁水库水库建设参与者，为了实施水库枢纽工程项目，从混凝土面板堆石坝堆石体分部工程施工管理等方面，结合工程施工中的具体情况来浅谈大坝堆石体，我们具体探究如何来进行堆石体填筑质量控制。

关键词：混凝土面板堆石坝；堆石体填筑；质量控制

前言

玉皇阁水库大坝枢纽工程拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶轴线长为259m，坝顶高程1857.3m，坝顶宽10.0m，最大坝高85.3m。工程区地质构造剥蚀中山地貌。左、右两岸和坝基地表属第四系堆积层结构松散，下伏基岩为南新组，节理裂隙发育，岩体完整性差～较破碎，镶嵌结构～碎裂结构。年平均气温15.8℃，年平均降水量989.6mm。拦河坝为混凝土面板堆石坝。该文根据现场施工管理经验，具体介绍堆石体填筑施工质量控制。

在面板堆石坝建设期间，堆石体填筑较为关键的要素之一，作为堆石坝的基础组成部分，堆石坝建筑质量关系到堆石安全和稳定性等很多方面。依据标准来试验分析，大坝填筑石料满足设计标准，填筑质量满足设计需求及规范目标。要注意的是，坝体填筑建设参数的控制通常是铺料厚度、坝料级配、细粒含量、物理力学性质符合设计要求控制措施，对坝体填筑实施全过程控制。

一、坝体填筑施工质量控制

1.施工参数确定

坝体填筑建设参数的控制通常是铺料厚度、、碾压频率、含水率及级配等，严格各项施工流程，对坝体填筑实施全过程控制。碾压试验铺料厚度分别为60cm，80cm，90cm，碾压遍数分别为6遍，8遍，10遍。根据试验结论，确定铺料厚度80cm，碾压遍数8遍。确定最优含水率。

（1）铺料厚度

为了确保坝体平稳填筑升高，实现填筑两层垫层料夯实后相当于一层堆石料的夯实厚度，从机械铺料和人工铺料、进占法及后退法卸料出发，垫层料铺料厚度要控制在40cm，碾压后沉降率保持在30%，填筑两层后同上游堆石区建筑一层夯实后的厚度相差不大。上游堆石区标准的铺料厚度在80cm，具体的铺料厚度则是在80~85cm，其他区域的建筑区铺料厚度通常要按标准实施。铺料层厚的管理控制通过实时测量、标尺检查的方式开展。堆石料填筑碾压之后由现场取样试验，得出的干密度值都达标，表示其调整后铺料厚度适合施工建设，也符合质量标准。

（2）碾压频率

小区料运用平板振动碾设备、垫层料斜坡运用10t振动碾设备，别的填筑区都运用的是16~18t振动碾设备，碾压频率是6~8遍，碾压频率依据振动碾错距50~60cm来控制。

（3）上坝料的含水率

根据碾压试验确定最优含水率，可通过洒水进行。

①洒水目的。洒水能够润滑料物，减轻颗粒物之间的摩擦力，促进夯实操作；软化尖角环节，由振动碾降低彼此间的支撑性；车辆卸料期间洒水，能够降低粉尘，调节工程建设环境；推土机平料期间洒水，在一定程度上让细小颗粒在流水力下，钳在大颗粒间，增强堆石体干密度。

②洒水质量控制。为确保车上物料洒水均衡，集中加水机构运用花管设备进行空中加水，加水时长由试验分析论证。加水站点配置必要的水量计量表，严格依据标准参数进行人工管理。加水站点要安排专业人员进行加水，实时监控上坝车辆，不加水就严禁通行。坝面上的加水工作要安排专业人员具体负责，准确把握加水时机和加水时间，及水量。

③干密度检测。各建筑区干密度检测要运用试坑注水法，材料中的钢环直径依次是：上下游堆石区是2.5m；。坝料填筑操作要依据标准贯彻执行，试坑检测位置现场任意确定。

（4）级配

根据碾压试验，主堆石料最大粒径不应超过压实层厚度，接近铺层厚度的大颗粒不能集中成片，以免影响压实效果，初拟主堆石料最大粒径800mm，小于5mm颗粒含量不超过20%，小于0.075mm的颗粒含量不超过5%，渗透系数＞1×10-2cm/s，孔隙率≤22%。，次堆石料选用强、弱风化砂岩混掺使用。最大粒径不应超过压实层厚度，接近铺层厚度的大颗粒不能集中成片，以免影响压实效果，初拟次堆石料最大粒径800mm，小于5mm的颗粒含量不超过20%，小于0.075mm的颗粒含量不超过8%，渗透系数＞1×10-2cm/s，孔隙率≤22%。

2.坡体各区及岸坡结合部的处理

坝体填筑各环节及坡岸结合部是坝体建筑的薄弱阶段，对这些填筑控制的原则是：

（1）细料能占压粗料建筑区域，如垫层料能占压过渡区料位置，过渡料能占压主堆料区料位置。

（2）各种料区结合部避免有块石大量出现。对于垫层料与过渡料结合部要全面清理超过10cm的块石；对填料划分、级配不好的环节，务必要终止或返工解决；对过渡区和堆石区结合部的超径粒石，要运用反铲进行挖除。按规范要求严格控制堆石料级配，严禁超经石料填筑。

（3）台阶处要清理掉再填筑部位，填筑完成后要强化碾压。因施工期限和施工内容等原因，填筑区通常会导致高差较大的情况进而产生梯田式台阶，这种台阶在建设期间预留宽要大于3m，若是填筑到台阶位置，就要确保挖除的台阶宽要超过2m，这项措施完成填筑后一定要强化对结合部的碾压。

（4）岸坡结合部严禁块石集中出现。主堆石区建筑单元开仓后，要采用过渡料顺着两边岸坡铺设一条宽2m的条带，接着对中间位置进行填筑；次堆石区填筑单元开仓后，要采用主堆石料顺着两边岸坡铺设一条宽2.5m的条带，接着对中间部位洒水、碾压，就能尽量的降低坝体与岸坡结合部之间的架空情况。岸坡结合部要是因卸料、铺填出现分离而引起大粒径料较集中时，一定要先采用反铲挖除，在填筑粒径小且均匀的石料，并用振动碾依据坡脚线进行碾压密实；对于凹凸区域就用夯板压实。

二、堆石体碾压施工措施的质量控制

（一）堆石体建筑顺序

堆石体填筑工作流程分别是主堆石区、过渡区、垫层区、次堆石区。进行铺料前要对底界面粗粒径料彻底清理，进而保证建筑质量的达标以及科学控制细料用量。上下游区域石料铺料措施要实施进占法；碾压措施则是自行式振动碾；接缝部位碾压措施则采用骑缝碾压。

（二）堆石体填筑作用及施工措施

1、主、次堆石体

堆石区运用的填筑料要采用自卸车运输卸料，填筑措施是进占法，要确保卸料堆间距在60cm。要进一步提升碾压质量，我认为要借助推土机平仓把粗细不同石料区分清楚，解小超径石也很关键。碾压方式通常是错距法；碾压方向依据坝轴线保持平行；碾压速度保持在1.5~2.0km/h左右；碾压工作要明确依据坝料各阶段科学进行，各碾压部位纵向搭接长度不小于1.0m，碾压遍数和铺料层厚度要明确按照碾压试验标准数据来进行。

2.过渡层料填筑

在过渡料填筑工作进行之前，要彻底清理主堆石料上游坡面粒径超过30cm的块石，准确的解小粒径是30cm的超径料。在过渡料填筑期间，自卸汽车可把过渡料卸载到工作场地。过渡料卸料措施要采取后退法，卸料流程要从两边到中间，以确保填筑操作的连续性。过渡料推平操作可借助推土机和人为共同完成。要关注的几点是：过渡层料铺层厚度要准确依据施工标准、要彻底清理接缝处的超净石块、主堆石料区域要区别于过渡区料区域。过渡层料碾压设备是拖式振动碾或自行式振动碾，碾压流程要与坝轴线平行反复碾压。

3.垫层料填筑

在垫层料填筑工作进行之前，要彻底清理主堆石料上游坡面粒径超过8cm的块石。垫层料粒径要不超过8cm，垫层料的组成要素是级配碎石和黄砂，借助自卸车把垫层料运送到工程场地的垫层区。垫层料平整措施是推土机和人为共同完成的。碾压方向要保持与坝轴线平行，振动碾和上游边缘距离要保持在40cm以下。垫层料碾压情况，铺层厚度、碾压速率及洒水量都要依据既定标准参数进行。过渡料和垫层料填筑措施要与堆石区建筑一起进行，也就是主次堆石区建筑一层、过渡层及垫层建筑二层。垫层区与封层铺筑方向要采取激光仪及三角尺，并且检测周期要保持在每两层一次。若是超欠情况，就要实施人工平整法来处理。

三、总结

为了确保坝体紧密度等性能符合设计标准，实施的试坑注水法对坝体建筑进行分析论证，其中包括孔隙率和坝料的颗粒级配，检验达标后实施开展下一道施工工序。依据标准来试验分析，大坝填筑石料满足设计标准，填筑质量满足设计需求及规范目标。本文针对玉皇阁水库枢纽工程拦河坝坝体堆石料填筑施工质量控制进行具体探讨，下一步工作中继续进行研究。

参考文献：

[1]混凝土面板堆石坝施工规范，DL/T5128-2009.北京：中国电力出版社，2009.

[2]水电水利工程碾压式土石坝施工组织设计导则，DL/T5116-2000.北京：中国电力出版社，2000.

[3]《永平县玉皇阁水库工程设计报告、技术要求、设计图纸》云南省水利水电勘测设计研究院（2013年6月～2016年12月）.

[4]《水利水电工程施工质量检验评定规程》（SL176－2007）.

[5]《水利水电建设工程验收规程》（SL223─2008）.