塔貝拉水電站開關站回填工程的施工控制

陳 聰，張 想 斌

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴建工程位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方。此次擴建工程是將現有的4號灌溉隧洞改為引水發電洞，擴建3臺新發電機組的配套廠房與500 kV開關站。新擴建開關站位于印度河左岸灘地上，由現有開關站向下游側回填形成。回填區長340 m，寬160 m，占地面積約54 400 m2，回填區上游側銜接現有開關站，下游側臨水，采用拋石護坡?；靥畹钠鹗几叱碳s為338 m，頂部高程為348.08 m，主要由3種填筑料組成：最底部的任意料基層，中部的砂礫石料層，頂部的塑性土層。土石方填筑總量約為53萬m3。

2 施工準備

回填施工的準備工作主要包括技術交底、現場施工供水、供電、施工道路的修建等工作。其中在開關站上游側布置了一條施工道路與大壩下游側的主干道相連，可由此通往土石料場、拌和站等。施工設備主要包括推土機2臺、振動碾2臺、1～1.3 m3斗容的反鏟2臺、自卸車2臺、灑水車2臺，每年6～9月為當地的雨季，會對填筑施工造成較大影響，需提前準備好現場抽水用的水泵、水管等排水設備。

由于新擴建的開關站上游側需與現有開關站銜接，因此，需首先對整個新舊開關站的銜接區域進行清理，清除現有開關站下游側的護坡拋石、雜草、樹樁等。清理后從料場運送任意料進行回填、平整、碾壓，當整個基礎表面達到339.85 m高程時，任意料基層回填完畢，可以開始下一階段的砂礫石料層回填碾壓試驗。

3 現場回填碾壓試驗

3.1 試驗目的

回填碾壓試驗的主要目的是在設備和材料已經確定的情況下確定回填的最佳參數：最經濟攤鋪厚度、最經濟碾壓遍數、砂礫石料的最佳含水率和最大干密度。

3.2 試驗內容

(1)選擇3塊試驗場地進行不同填筑厚度及碾壓遍數的回填碾壓試驗。填筑層設計厚度約為4 m，最終該試驗場地亦將填筑至4 m高?？紤]到場地兩側需留出足夠的空間造出兩個緩坡以便壓路機進入以及邊角處無法壓實，試驗場地的實際可碾壓長度及寬度將隨著填筑高程的升高而不斷縮減，因此，最終試驗場地的長度選擇為30 m，寬度選擇為15 m。填筑完成后，最終可以在場地中間形成一邊長為10 m的區域。在現有任意料平面上選擇了3塊長約30 m、寬約15 m的長方形場地，把F2砂礫石料攤鋪到3塊場地中，攤鋪厚度為20 cm，平整后壓實至設計標準，將該層作為碾壓試驗基層。

(2)采用現場選定的施工機械，按進占法在試驗基層上鋪料，3塊場地鋪料厚度分別為35 cm、45 cm、55 cm。用進退錯距法依次碾壓，初次強振4遍后測量高程，此后每次增加兩遍強振后測量高程，直至強振遍數增加到10遍后取樣測定壓實度，停止攤鋪。在此過程中，一定要注意將每一層的邊角盡量壓住，這樣就可以在最高層上形成較大的試驗面積用以試驗取樣測定壓實度。同時，壓路機每次必須從同一側進入場地進行碾壓作業，嚴禁壓路機在試驗場地內進行轉彎、掉頭等操作，以免對土層的均勻性造成破壞。

(3)根據3塊場地中最后一層所測定的土樣壓實度，我們發現：當攤鋪厚度為35 cm、碾壓遍數為8遍時，施工速度最快且可達到設計標準所要求的90%壓實度并且高程幾乎不再變化，因此選取該參數為砂礫石料回填施工的基本標準。

(4)對于塑性土層，亦采用該方法確定回填參數。

4 針對質量控制采取的主要措施

4.1 驗收試驗方法的確定

驗收試驗是通過現場取樣檢測的方法判斷回填土方的壓實度是否達標。檢測方法主要有環刀法、灌砂法、核子密度儀法和灌水法。不同的試驗方法適用于不同的土質特點及質量要求，為了滿足設計要求，需要對試驗方法進行優選，同時在施工過程中對試驗方法不斷改進，以適應現場施工的實際情況。經與監理工程師溝通，最終決定采用灌水法作為砂礫石料層驗收試驗的壓實度檢測方法。

4.2 回填區域的劃分

根據施工質量與程序要求，每回填1 000 m3的土料就應該取樣一次進行驗收試驗，只有驗收試驗合格后才可以開始下一層的回填施工。新擴建開關站每一層回填量總共約16 320 m3，如果全部回填完畢使用灌水法進行驗收試驗，總共需取樣17次，檢測總時間長達2 d，將極大地影響施工進度，造成施工資源的大量浪費。因此，將整個開關站分為4個區域、錯開每個區域的施工步驟，進而對每個區域的施工步驟和質量進行較為精細的監控管理，避免出現因施工面積過大而首尾不能兼顧的情況，導致質量管理失控，同時可以保證施工機械的連續運轉，防止發生人員、設備閑置的情況。

4.3 施工排水規劃

每年的6～9月是巴基斯坦的雨季，其中以8月份雨水最為充足。為了保證雨季施工質量，防止出現“彈簧土”等現象而造成現場窩工、出現質量事故，需要構筑一自然排水坡，以便于能將雨水及時排出場地外。因此，回填時每一層的表面必須帶有0.3%～0.4%的、面向下游側的坡度。實際施工時可以通過全站儀進行實時測量，控制不同區域的回填高程構筑排水坡。對于局部區域可能會出現的積水情況，現場作業隊也要常備水泵、抽水管等排水設備，一旦發現積水，要及時將其抽離至場外，以防積水對回填進度和質量造成影響。

5 回填施工的程序

5.1 攤鋪粗平

根據回填碾壓試驗結果，砂礫石層每層的攤鋪厚度為30 cm,16 t振動碾碾壓8遍，回填分2個流水作業條帶，最初從下游最低處開始向上游和外側進行，按后退法鋪料，即20 t自卸汽車從條帶的一端走向另一端，均勻卸料，推土機跟進攤鋪粗平，在卸料與攤鋪過程中，工人要隨時觀察土料狀態，及時清理雜草、超徑石、建筑垃圾等雜質。測量員與推土機保持安全距離跟隨，測量攤鋪粗平后的高程是否符合排水坡的誤差要求，若不符合，立即指導推土機司機進行改正，直到誤差不超過3 cm。攤鋪厚度直接影響碾壓效果和最終質量檢測結果，必須進行嚴格監督，保證厚度在30 cm左右。

5.2 精 平

推土機完成粗平后，使用平地機對所攤鋪的礫石料進行精細平整。通過精細平整，最多可以將每一層的高程誤差控制在1 cm左右，從而保證排水坡的排水效果并防止出現局部區域土料過厚無法碾壓密實而導致驗收試驗不合格的情況。因此，回填土料的精細平整十分重要。平地機施工時，需要保證測量人員的全程值守，根據測量結果指導平地機作業，直到整個區域高程誤差不大于2 cm。精平過程的質量控制重點在于測量人員要全程跟隨平地機、隨時測量地面高程并保證土層厚度和坡度符合要求。精平的控制好壞與否直接決定現場的施工進度和質量，如果監理工程師發現部分區域高程明顯偏高，其有權直接拒絕驗收并要求削減過高的土層，而土層高程過低則直接影響填筑效率。因此筆者在現場施工時安排了2組測量隊同時進行水平高程控制，當現場初次精平完成后，2個測量組快速地以點陣的分布形式每隔5～10 m測一處高程，然后將高程偏差值用生石灰直接標記于地上，以便于平地機和推土機駕駛員能實時了解場地各處高程偏差情況并迅速對高程不合格區域的土層進行削減或加填。

5.3 碾 壓

由于日照強烈，土層表面水分蒸發迅速，實際含水率往往低于最優含水率。因此，碾壓開始前，先由灑水車對區域內進行均勻灑水，待土層表面微干、確認不粘碾輪后使用16 t振動碾從區域的一側開始碾壓。為了防止出現碾壓不均勻與局部產生剪切破壞的現象，采用進退錯距法碾壓，碾壓條帶之間的搭接寬度不小于30 cm，行進速度不大于2 km/h。對于振動碾無法進入的邊角區域，使用蛙式打夯機進行碾壓。對于常見的彈簧土現象，前期由于土質干濕情況難以辨別而導致該現象難以預防；而在碾壓過程中，由于壓路機質量較大，在經過彈簧土區域時可以明顯看到土體的伸縮變形，因此，碾壓作業時應派專人跟隨振動碾監測其是否出現彈簧土現象，一旦發現，需及時翻曬或換填。對于所劃分的不同區域，由于其面積基本固定，也可以通過觀測各個區域的碾壓作業時長來區分壓路機是否嚴格按照要求進行碾壓。

5.4 驗 收

每一個區域碾壓完成后，可以使用灌水法進行驗收試驗。根據要求，每個區域至少需要選取四個點進行試驗，平均每個試驗點耗時2～3 h；另外，土樣的水分測試也要花費1 h，試驗總時長往往達到8～12 h左右。在此期間，振動碾應前往其他區域進行碾壓作業。采用灌水法試驗時，需要在地面上挖掘一直徑1 m左右、深度約30 cm的試洞，試驗完成后，應及時抽出試洞中灌入的水，將挖掘出的土樣填回、平整并再次碾壓密實，碾壓遍數不小于原先的標準遍數。由于施工現場日照強烈，為防止試驗過程中試洞內灌入的水蒸發過多而導致試驗失敗，應在試洞旁支一遮陽傘防止陽光直射水面。

6 結 語

巴基斯坦塔貝拉水電站500 kV開關站擴建工程施工回填量大、質量要求嚴。項目部技術人員根據現場施工實際情況，通過回填碾壓試驗確定了不同回填層的施工參數，同時對施工過程中進行質量控制，所取得的經驗可為其他類似工程參考和借鑒。