猴子巖面板堆石壩填筑強度分析

劉亞洲， 鐘 權， 楊晨光

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司， 四川 成都 610072)

猴子巖面板堆石壩填筑強度分析

劉亞洲， 鐘 權， 楊晨光

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司， 四川 成都 610072)

大渡河猴子巖水電站地處高山峽谷地區，是國內第二高混凝土面板堆石壩。針對猴子巖面板堆石壩工程特性，結合料源規劃、道路布置、機械設備配置等情況，總結分析了猴子巖水電站堆石料填筑強度及其影響因素，并提出填筑強度的保證措施。猴子巖面板堆石壩填筑施工的成功經驗，可為類似工程提供借鑒和參考。

猴子巖水電站；面板堆石壩；填筑強度；保證措施

0 前 言

堆石壩因具有充分利用當地天然材料、適應不同地質條件、施工方法較為簡便及抗震性能好等優點，而被廣泛采用。隨著我國水利水電工程的大力建設和蓬勃發展，越來越多的高壩大庫采用堆石壩型式。堆石壩填筑料用量往往較大，一般可達數百萬至千萬方，因而壩體填筑強度較大。然而，堆石壩大多修建于高山峽谷地區，施工場地狹窄、道路布置困難，施工條件差；同時，堆石料料源往往分布分散，運距較遠。因此，如何采取合理有效的保證措施，確保壩體大規模、高強度填筑施工，是堆石壩填筑施工面臨的問題[1-5]。

1 工程概況

1.1 工程概述

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，是大渡河干流水電梯級開發的第9級電站，上游為丹巴水電站，下游為長河壩水電站。電站開發的主要任務為發電，總裝機1 700 MW，水庫正常蓄水位1 842 m，總庫容為7.06億m3，具有季調節能力。樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發電系統等組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程1 848.50 m，壩頂總長278.35 m，壩頂寬度14 m，最大壩高223.50 m。

壩體填筑總量約為963萬m3，其中，堆石料895.3萬m3，過渡料48.1萬m3，墊層料19.6萬m3。堆石料主要利用壩址上游色龍溝料場、下游桃花料場開采料及工程開挖可利用石渣料。

1.2 施工特性

猴子巖面板堆石壩所處位置為深切河谷地段，施工條件差；兩岸岸坡陡峻，上壩施工道路布置困難，道路及橋梁工程量大；大壩填筑強度較高，能否保證連續供料成為制約填筑強度的因素之一；河谷狹窄，填筑工作面較小，影響填筑強度；大壩填筑工程量大，施工工序多，施工強度大，還需確保大壩度汛安全。

2 大壩填筑

2.1 填筑料源規劃

堆石料分為上游灰巖堆石料填筑區、下游流紋巖堆石料填筑區及壓重堆石料區。其中，上游灰巖堆石料224.5萬m3，由色龍溝石料場開采以及菩提河壩堆料場回采；下游流紋巖堆石料564.5萬m3，由桃花石料場開采；上下游壓重堆石料106.3萬m3，由色龍溝石料場開采以及色古溝棄渣場回采；過渡料48.1萬m3及墊層料19.6萬m3均由菩提河壩堆料場回采，墊層料需經由砂石加工系統加工。

2.2 填筑道路布置

根據施工總布置并結合料源情況，上壩道路的布置采用岸坡與壩坡相結合的布置方式，充分利用現場原有道路，與壩內、壩外增設的臨時道路合理結合。根據壩體填筑分期要求，在左右岸不同高程分別布置了上壩道路，路面寬6.5～9.0 m，最大縱坡不超過10%。

2.3 施工機械配備

猴子巖面板堆石壩填筑方量大，施工強度高，大型機械化施工是實現高強度填筑的前提條件，為充分發揮機械效率，所選的機械型號、數量相互配套，確保大壩填筑循環流水作業。根據工程的地形條件、施工道路及大壩的施工強度，結合現場碾壓試驗成果，選用大中型機械設備施工，主要施工機械型號及數量為：1.6～4.0 m3挖掘機共15臺；20 t及25 t自卸汽車分別為30輛和70輛；220～320 hp推土機6臺；32 t自行式振動平碾4臺；22 t拖式振動平碾2臺以及小型振動碾3臺。

2.4 大壩填筑強度分析

猴子巖面板堆石壩基坑開挖于2013年6月底完成并開始填筑施工，至12月底壩軸線上游填筑至1 680 m高程，壩軸線下游填筑至1691.5 m高程，累計填筑量167.1萬m3，自此大壩進入大規模填筑施工期。2015年12月底，大壩全斷面填筑至1 845.8 m高程，累計填筑量900.7萬m3，壩體填筑基本完成。圖1為2014年1月至2015年12月壩體填筑強度統計圖，圖2為同期壩體上下游斷面填筑高程上升統計圖。

圖1 猴子巖面板堆石壩填筑強度柱狀圖

圖2 壩體填筑高程上升折線圖

從圖1及圖2中可以得出以下認識：

(1)自2014年1月大壩進入大規模、高強度填筑期后，月填筑強度都在20萬m3以上，平均月填筑強度約31萬m3，最大月填筑強度達51萬m3，且填筑強度高峰期持續時間長。

(2)大壩填筑高程由2014年1月初的1 680 m上升至2015年12月底的1 745.8 m，月平均上升高度6.91 m；考慮前期填筑部分，壩體(1 625.0～1 845.8 m)填筑期30個月(2013年7月～2015年12月)，月平均上升高度7.36 m，與高山峽谷的同類工程相比，屬正常偏先進水平。

(3)為了滿足2014年汛期度汛要求，2014年上半年壩體填筑強度高，4～6月甚至接近或超過50萬m3/月，這與壩體上游臨時斷面上升快是一致的。

該填筑期內料場開采高程較高，開采面積小、開采條件差，不能大規模開采供料，其高強度填筑得益于菩提河壩堆料場回采料。因此，在高堆石壩填筑前期，必須充分認識備料的重要性。

(4)壩體后期的填筑綜合上升速度略高于前期，這是由于前期填筑作業面積相對較大，達5～6萬m2，隨著高程的增加，填筑作業面積逐漸減小，壩體上升速度相對增加。

同時，壩體填筑中后期，色龍溝石料場及桃花石料場均具備大規模開采的條件，供料保證性高，因而壩體填筑上升速度快，2015年7～12月平均上升速度達8～11 m/月。

(5)2014年及2015年的1～2月，受春節假日的影響，壩體填筑強度相對較低。

3 大壩填筑強度保證措施

猴子巖面板堆石壩高峰填筑強度大，持續時間長。工程參建各方采取以下措施，以保證大壩高強度填筑得以順利實施。

(1)料源供給充足。猴子巖面板堆石壩上下游壩體填筑料分別由色龍溝石料場和桃花石料場開采供應，兩個石料場分布于壩址上游和下游，運距均在10 km以內，石料場供料充足是滿足壩體填筑強度的根本保證。

同時，由于石料場在大壩填筑前期不具備大規模開采的條件，為滿足2014年度汛要求，壩體填筑上升速度快、填筑強度高，主要由菩提河壩堆料場回采料供應。菩提河壩堆料場回采料是大壩前期及度汛臨時斷面施工的必要保障，可為堆石壩工程提供成功經驗和借鑒。

(2)施工道路科學布置。根據現場原有道路，分別設置了上下游至不同高程的壩外連接道路，路面寬6.5～9.0 m，最大縱坡不超過10%，局部車流量較大的施工道路為混凝土路面，并經常進行維修養護；填筑各期分別從壩外連接道路終點接線，分期修筑壩后“之”字形道路，以滿足壩體填筑交通需要；同時，在近壩道路、菩提河壩堆料場等局部，載重車與空載車形成循環線；必要時對省道S211工程區內路段進行了交通管制。

(3)機械設備合理配備。施工現場配備了數量足夠的大型機械設備，有近百輛20～25 t自卸汽車，近20臺1.6～4.0 m3挖掘機，近10臺220～320 hp推土機，近10臺不同型號的振動碾。現場還設有機械設備的維修保養點，并適時補充新設備，以確保填筑強度。

(4)現場組織管理得當。合理規劃形成了多個流水作業面，以便作業區循環流水作業；料場開挖料按材質分區，分別進行編號和堆存，上壩時“對號入座”；現場施工全部采用熟練的、具有豐富經驗的操作手和機械手；加強現場指揮和協調，防止壩面運輸車輛擁擠或堵塞，減少等待及裝卸時間；加強壩面調度與料場指揮的溝通與聯系，提高運料、卸料、鋪料效率；實行現場交接班制度，盡量縮短交接班時間，提高工作效率。

4 結 語

目前，猴子巖面板堆石壩填筑已基本完成，填筑期間高峰填筑強度大、持續時間長。盡管猴子巖水電站地處高山峽谷地區，施工條件差，但只要做好填筑料源科學規劃、施工道路合理布置、機械設備配備充足、現場施工組織管理得當，就可滿足大規模、高強度壩體填筑施工。猴子巖面板堆石壩填筑施工的成功經驗，可為類似工程提供借鑒和參考。

[1] 朱永國, 張巖. 猴子巖面板堆石壩關鍵技術問題及建設進展[C]//水庫大壩建設與管理中的技術進展—中國大壩協會2012學術年會論文集. 2012.

[2] 周廷江. 混凝土面板堆石壩壩體高強度填筑施工[J]. 水電站設計, 2005(4):79-80.

[3] 孟建正. 猴子巖水電站面板堆石壩填筑質量監控[J]. 人民長江, 2014(8):96-98.

[4] 周春意, 王仲何. 水布埡面板壩填筑強度分析論證[J]. 人民長江, 2000,31(3):20-22.

[5] 葉建洪. 紫坪鋪面板堆石壩大方量、高強度填筑施工[J]. 水電站設計, 2010, 31(1):93-96.

2016- 01- 25

劉亞洲(1979-), 男, 湖北荊門人, 高級工程師, 從事施工組織設計工作。

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1003-9805(2017)04-0005-03