積石峽水電站面板堆石壩壩體變形控制措施

黃建強，洪建凱

（1.中國水電建設集團十五工程局有限公司第一工程公司，陜西 咸陽 712000；2.黃河上游水電開發有限責任公司拉西瓦發電分公司，青海 西寧 810000）

我國從1985年開始用現代技術修建混凝土面板堆石壩。壩高大于100 m的約有56座，其中水布埡等200 m級高壩已成為我國具有代表性的工程。然而，混凝土面板堆石壩在施工和運行中仍存在各種各樣的問題，如后期變形量大，不均勻沉降導致面板開裂，接縫張開，止水失效等。由此可見，在關于大壩安全穩定、變形、滲流控制中，仍以變形控制最為關鍵。本文結合積石峽水電站面板堆石壩的施工，從斷面設計、壩料分區、壩料選用、壓實密度、填筑順序、預留沉降及止水設施、滲流控制等方面進行變形控制，以期達到壩體安全運行之目的。

1 面板堆石壩基本概況

1.1 壩料性質

積石峽水電站壩體填筑料主要為壩址區開挖料，粒徑為0～800 mm。壩址區開挖料主要為K13－2紫紅色中細砂巖和K14－1磚紅色、紫紅色泥質粉砂巖細砂巖、礫巖，具體參數見表1。壩體填筑料各種巖性的組成是： 礫巖∶砂巖∶泥質粉砂巖=5∶3∶2。

表1 開挖料物性參數

1.2 控制參數

根據碾壓試驗，確定的控制參數見表2。

2 變形控制措施

2.1 施工工藝

積石峽水電站在壩內設置了水平和垂直排水體，使壩體浸潤線降低，保證壩體穩定安全。根據開挖壩料性質，分主堆石料和次堆石料。垂直排水體的寬度為2～4 m；水平排水體共4條，單條寬度為10 m，間距15 m，高度為4 m，高程為1 785～1 789 m。在壩體填筑過程中，采用 “先粗后細”的原則。壩體上下游在1 785 m高程以下，采用 “先填筑下游，再填筑上游”的施工方法，上下游高差控制在15 m以內，上游預留寬度30 m左右。

表2 各類壩體填筑料碾壓控制參數

積石峽水電站引水壓力鋼管在壩右0+064以左穿過壩體，外包混凝土至1 834.5 m高程。在壩體填筑過程中，先進行壩右0+064以右的填筑，待填筑至1 857 m高程后，再進行壩右0+064以左的填筑，見圖1。

2.2 碾壓密實度控制

在壩體填筑施工過程中，嚴格按照施工參數施工，并安排專人進行碾壓遍數控制（每臺振動碾后安排專人采用記分牌記錄碾壓遍數），定期對碾壓設備性能參數進行檢查校核，確保碾壓密實度。實際坑檢統計結果見表3。

從表3可以看出，實際坑檢統計的干密度均大于設計值，而孔隙率均基本小于設計值，符合規范要求。

2.3 壩料加水

壩料加水分為壩外加水和壩內加水兩種。

壩外加水是在壩外設立一個倒L型的φ75 mm鋼管，鋼管高3.5 m，鋼管上加設閥門，作為來料車加水的主管道。為了保證灑水的均勻性，在灑水鋼管處自行加工一個φ75 mm的花管灑水頭，每車加水15～20 s（每車拉運壩料15 m3，壩料加水按5%控制，水泵供水量約為180 m3/h）。

表3 壩料填筑檢測統計

壩內加水主要對已攤鋪的壩料進行部分補水。依靠設在岸坡面上的管道預留接口，接支管道和噴頭進行灑水。在壩面上升的同時對主管每3 m調整一次，以滿足施工要求。主管道沿上下游壩面每60 m預留φ75 mm的接口，安裝閥門，大壩灑水管道從閥門處接入，在接口管道上接消防水管和四通管道及噴頭（PY-50型，噴灑半徑15～20 m，灑水量20～25 m3/h）。

2.4 壩體浸水降低后期濕化和流變變形量

壩體在填筑過程中，雖然在壩外及壩內對壩料進行了加水，使填筑過程中的開挖料達到濕化，并取得較高的碾壓密實度。但為了減小蓄水后流變引起的變形量，積石峽水電站利用現場地形條件，于2009年9月2日～11月5日對壩體1 785 m高程以下進行了浸水，浸水高度25 m，從而使1 785 m高程以下的壩料充分變形，壩體沉降速率明顯加快。

2009年9月2日～11月5日壩體浸水期間的大壩沉降變形記錄見表4。

從表4可以看出，沉降速率很小。從2009年11月1日后壩體沉降趨于穩定。

2.5 預留沉降期

圖1 1 884.5 m高程以上壩體填筑縱剖面示意（單位：m）

表4 2009年壩體浸水期間的大壩沉降變形

積石峽水電站壩右0+64以右于2009年8月15日填筑至高程1 857 m。壩右0+64以左于2009年9月27日填筑至高程1 857 m。2010年3月15日開始第一倉面板施工。截止面板施工，壩右0+64以右（壩體高度97 m）預留沉降期為7個月，壩右0+64以左（壩體高度22.5 m）預留沉降期為5.5個月。

3 壩體變形控制效果

2010年3月15日在積石峽水電站面板施工時，壩體的總沉降量為480 mm，面板施工前三個月的平均月沉降量均小于5 mm。截止2010年11月15日（壩體蓄水后1個月）壩體的總沉降量為499 m。2010年3月15日～11月15日，平均月沉降量為2.5 mm。壩體總沉降量占壩高的0.51%。與清華大學土木研究所[1]經過模型參數確定方法算得的壩體變形量對比（見表5）可以看出，通過以上施工技術和措施的實施，積石峽水電站面板堆石壩施工期的壩體變形控制效果顯著。

表5 施工期和蓄水后壩體位移最大值比較mm

4 結語

積石峽水電站面板堆石壩在壩體填筑過程中，根據壩料的性質，確定合理的控制參數，使壩體的壓實度達到優良標準。另外，在施工過程中，選用科學的施工方法和施工措施，加快壩體的沉降變形，為面板堆石壩防滲體施工贏得了時間，也為防滲體的質量控制奠定了基礎。

［1］清華大學.積石峽面板堆石壩多巖性混合開挖料筑壩可行性論證與優化分析研究報告［R］.西寧：黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司，2008.