河口村水庫(kù)面板堆石壩壩體填筑質(zhì)量控制綜述

□建劍波 □盧金閣 □武鵬程（河南省河口村水庫(kù)工程建設(shè)管理局）□馬 敏（河南省水利科學(xué)研究院）

1 工程概況

河口村水庫(kù)壩型為混凝土面板堆石壩，大壩全長(zhǎng)530m，壩頂寬9m，最大壩高122.50m，壩頂高程288.50m，防浪墻高1.20m，上下游壩坡均為1:1.50，壩后220m高程以下為堆渣平臺(tái)，堆渣邊坡1:2.50，堆渣平臺(tái)以下設(shè)“之”字形上壩路，壩下游為網(wǎng)格梁異性混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。

壩體從上游至下游為：上游石渣壓蓋（粉煤灰、壤土鋪蓋和石碴蓋重）、混凝土面板、擠壓邊墻、墊層料（特殊墊層料）、過(guò)渡料、主堆石、次堆石（下游坡主堆石）、下游護(hù)坡及壩后石渣壓坡、基礎(chǔ)設(shè)有反濾料和過(guò)渡料，壩后基礎(chǔ)設(shè)有排水帶。壩體填筑總量約為540萬(wàn)m3，壩基上下游面底寬約368m。主要壩料來(lái)源：上游壤土鋪蓋來(lái)源上游謝莊土區(qū)，粉煤灰來(lái)源沁北電廠，石碴蓋重來(lái)源開(kāi)挖石碴備料，墊層料（特殊墊層料）、反濾料來(lái)源石料場(chǎng)人工加工，過(guò)渡料、主堆料、次堆料來(lái)源石料開(kāi)采場(chǎng)。

2 工程施工特點(diǎn)

第一，大壩壩高122.50m，建在覆蓋層厚達(dá)42m的河床上，采用高壓旋噴樁基礎(chǔ)處理，在國(guó)內(nèi)同類(lèi)高壩及深覆蓋層壩基處理尚屬首例。第二，壩體填筑量大、工期緊、技術(shù)要求高、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)。該工程大壩及上下游壓蓋填筑量約743.98萬(wàn)m3，高峰時(shí)段平均強(qiáng)度29.16萬(wàn)m3/月。施工過(guò)程中必須做到高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、科學(xué)組織、精心施工，確保各期施工任務(wù)的完成。第三，工程地處“V”字型峽谷中，河床狹窄，兩岸高峻陡峭，局部地段幾乎直立，施工道路布置困難，確保運(yùn)輸?shù)缆窌惩ㄊ潜ＷC填筑強(qiáng)度的關(guān)鍵問(wèn)題。第四，采用大壩GPS碾壓施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)字大壩），對(duì)保證大壩填筑質(zhì)量，起到了關(guān)鍵作用，在河南省類(lèi)似工程建設(shè)中首次應(yīng)用。

3 壩體填筑質(zhì)量控制要點(diǎn)

大壩填筑質(zhì)量的好壞直接影響大壩建成后安全運(yùn)行的關(guān)鍵和核心。因此，只有嚴(yán)控各個(gè)施工環(huán)節(jié)，才能確保填筑質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行安全。

一是壩體填筑石料開(kāi)采粒徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)包絡(luò)線要求，級(jí)配良好，上壩料其他物理力學(xué)性質(zhì)也要符合設(shè)計(jì)要求，不合格料嚴(yán)禁上壩。二是超徑石應(yīng)在石料場(chǎng)解小處理，對(duì)個(gè)別已運(yùn)至壩面的超徑石采用破碎錘現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)分解處理或直接運(yùn)至填筑面外。三是大壩填筑質(zhì)量GPS監(jiān)控倉(cāng)面建倉(cāng)，采用GPS衛(wèi)星測(cè)量配合全站儀測(cè)量定線，并用白灰線標(biāo)示，并及時(shí)上報(bào)至GPS分控室建倉(cāng)。四是鋪料采用“高程餅”法控制鋪料厚度，嚴(yán)禁大石集中或架空，保證碾壓質(zhì)量。五是振動(dòng)碾的噸位、擊振力到達(dá)設(shè)計(jì)要求，行進(jìn)速度控制在2～3 km/h，嚴(yán)禁超速行進(jìn)，碾壓方向順壩軸線，碾壓遍數(shù)不少于碾壓試驗(yàn)參數(shù)要求。六是各壩料分界處填筑，只允許細(xì)料侵占粗料，不允許粗料侵占細(xì)料。七是分區(qū)填筑時(shí)，壩體各區(qū)壩料應(yīng)基本平起填筑，避免出現(xiàn)不均勻沉降。八是周邊料和擠壓邊墻后墊層料的碾壓采用小型振動(dòng)碾和液壓夯板配合壓實(shí)。九是嚴(yán)格壩料加水量控制，達(dá)到碾壓試驗(yàn)含水率要求。

4 料源質(zhì)量控制

壩料質(zhì)量應(yīng)從源頭控制，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)級(jí)配、巖性、含泥量及物理力學(xué)性質(zhì)的合格壩料。壩體填筑料設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 壩體填筑料設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)表

5 壩體填筑施工質(zhì)量控制

在施工過(guò)程中，有效地控制填筑密實(shí)度是保證大壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。為了保證壩體填筑施工質(zhì)量，建管局制定了《河口村水庫(kù)工程大壩填筑質(zhì)量管理辦法》，規(guī)范大壩填筑管理，保證填筑施工質(zhì)量。

5.1 各區(qū)料填筑和質(zhì)量控制

墊層料區(qū)的填筑:墊層料位于壩體最上游側(cè)，是面板的基礎(chǔ)。墊層料采用2m3挖掘機(jī)裝20 t自卸汽車(chē)運(yùn)到工作面卸料，采用SD7推土機(jī)粗平、人工精平。在墊層料上游進(jìn)行擠壓邊墻施工，再鋪墊層料。每層墊層料與過(guò)渡料同碾壓，碾壓后擠壓邊墻范圍內(nèi)拉線找平，機(jī)器定位便于施工。過(guò)渡料區(qū)的填筑:過(guò)渡料位于主堆石料與墊層料之間，對(duì)墊層料起反濾作用。過(guò)渡料填筑方法與墊層料施工基本相同。過(guò)渡料因塊徑較大，含水量少，碾壓前必須加水。鋪料層厚40 cm，采用26 t自行振動(dòng)碾碾壓。主堆料區(qū)的填筑:主堆石料是大壩的主體，起著骨架作用。2m3挖掘機(jī)挖裝，20～25 t自卸汽車(chē)運(yùn)到工作面，以進(jìn)占鋪料為主、混合法鋪料為輔，采用SD7推土機(jī)進(jìn)行平料，“高程餅”法控制填筑厚度。次堆料區(qū)的填筑:次堆石填筑區(qū)位于壩軸線以下的270m高程以下的部分壩體，施工方法與主堆石區(qū)基本相同。特殊墊層料（小區(qū)料）的填筑:小區(qū)料在趾板后緊靠趾板和面板，局部在河床趾板下面，底部坐落在墊層料上，兩側(cè)在岸坡防滲板表面上。

5.2 壩體各區(qū)及岸坡結(jié)合部的質(zhì)量控制

壩體填筑各分區(qū)及結(jié)合部是壩體填筑的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，以下部位填筑控制原則：第一，反坡處理。壩體左右岸坡度陡，高差大，巖溶發(fā)育，岸坡局部易出現(xiàn)反坡現(xiàn)象，先填混凝土或漿砌修復(fù)成順坡后，再進(jìn)行壩料填筑。第二，堆石體與岸坡或混凝土建筑物接合部，填筑時(shí)易出現(xiàn)塊石集中現(xiàn)象，對(duì)壩體填筑質(zhì)量及趾板周邊縫變形有較大影響，對(duì)周邊碾壓不到地方采用液壓振動(dòng)夯板夯實(shí)。第三，臺(tái)階結(jié)合部分質(zhì)量控制。由于施工分倉(cāng)或分區(qū)填筑等因素，導(dǎo)致兩填筑區(qū)高差較大而形成梯田式的臺(tái)階問(wèn)題，施工時(shí)預(yù)留≥3m寬的臺(tái)階。

5.3 壩體填筑料技術(shù)參數(shù)控制

壩體填筑主要控制鋪料厚度、灑水、碾壓遍數(shù)等，監(jiān)理單位采用GPS監(jiān)控和旁站監(jiān)理的控制方法，對(duì)壩體填筑進(jìn)行全過(guò)程控制。

鋪料厚度：各區(qū)壩料鋪料厚度嚴(yán)格控制。采用GPS測(cè)量和“高程餅法”控制。碾壓遍數(shù)：除墊層料（小區(qū)料）邊角采用3tXS120A型振動(dòng)碾和液壓振動(dòng)夯板配合壓實(shí)外，其余均采用26 tBW225D和XS262重型振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，主堆料靜1高振7遍，次堆料高振8遍，過(guò)渡料靜1低振6遍，振動(dòng)碾錯(cuò)距20～30cm進(jìn)行碾壓控制。同時(shí)采用GPS碾壓實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)碾壓過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。上壩料加水：上壩料采用壩外、壩內(nèi)綜合加水。壩外設(shè)加水站集中加水站，采用花管空中加水，專(zhuān)人控制，量化加水；壩內(nèi)采用移動(dòng)皮膠軟管和20 t灑水車(chē)進(jìn)行壩面補(bǔ)充灑水。大壩填筑GPS監(jiān)控質(zhì)量控制：面板堆石壩填筑施工質(zhì)量實(shí)時(shí)GPS監(jiān)控系統(tǒng)主要組成及總體構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖1 填筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的總體構(gòu)成圖

通過(guò)安裝在碾壓機(jī)械上的監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)采集碾壓機(jī)械的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、激振力輸出狀態(tài)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)，讀取上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行碾壓車(chē)軌跡、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)高程和壓實(shí)厚度等實(shí)時(shí)計(jì)算和分析的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)作比較，判斷碾壓參數(shù)是否符合要求；根據(jù)偏差，以指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場(chǎng)反饋與控制措施。

碾壓達(dá)到設(shè)計(jì)遍數(shù)后關(guān)倉(cāng)，及時(shí)輸出碾壓軌跡圖、碾壓遍數(shù)圖、壓實(shí)厚度圖和倉(cāng)面高程圖，把整個(gè)建設(shè)期所有施工倉(cāng)面的碾壓質(zhì)量成果保存后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，可隨時(shí)查詢(xún)，真正形成“數(shù)字大壩”。

6 質(zhì)量控制和檢測(cè)

壩體填筑質(zhì)量控制以碾壓遍數(shù)和試坑法檢測(cè)干密度（滲透系數(shù)）“雙控”。

主堆料、過(guò)渡料、墊層料的干密度、滲透系數(shù)、顆粒級(jí)配和彈性模量檢測(cè)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。大壩填筑碾壓質(zhì)量GPS監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)全面監(jiān)控主堆料區(qū)158個(gè)倉(cāng)面，過(guò)渡料區(qū)127個(gè)倉(cāng)面,碾壓質(zhì)量均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)混凝土面板堆石壩料源頭控制和過(guò)程質(zhì)量指標(biāo)控制，采用大壩填筑GPS監(jiān)控先進(jìn)技術(shù)和擠壓邊墻施工工藝，減少人員投入，從GPS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和檢測(cè)結(jié)果，保證填筑質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，為后期混凝土面板施工贏得寶貴時(shí)間。