淺談等節奏流水法在均質土壩施工中的應用

劉 凱

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工藝研究背景

老撾會蘭龐雅下游水電站是一座以發電為主的壩后式水電站，電站控制流域面積380 km2，水庫正常蓄水位198 m，最大庫容73.90×106m3，有效庫容2.43×106m3，利用水頭51.4 m，引用流量36.54 m3/s，電站裝機容量15.0 MW。攔河〗壩壩型為均質土壩，最大壩高55 m，壩頂長度為559 m，大壩底部寬度208 m。大壩迎水面坡比1∶2，背水面坡比1∶2.5。

均質土壩施工的特點是填筑工程量大，受雨季影響嚴重，施工工期短，施工強度高等，因此，除充分的資源配置外，合理的工序組織也是均質土壩高效施工的保證。流水作業工藝原理適用于均質土壩填筑施工，組織好流水施工，能收到事半功倍的效果。

2 流水施工參數及實現途徑

2.1 均質土壩填筑過程及相互關系

均質土壩填筑過程包括：土料攤鋪、層間碾壓、壓實度檢驗等三個過程。大壩填筑等節奏流水施工，就是以作業臺班為節拍，以上三個過程有序循環進行，收到當班攤鋪量，當班碾壓和檢驗驗收完畢最理想的效果。土料攤鋪量依靠反鏟數量及功效保證，層間碾壓量受擬定層厚及推土機推填質量的影響。

2.2 大壩填筑流水作業空間參數的確定

流水施工的空間參數，即表達流水施工在空間布置上劃分的個數，對于均質土壩填筑而言，即是計劃強度在每一填筑層上的分攤區域個數。由于壩體在垂直方向是變截面，可按試驗確定松鋪厚度將大壩分成若干層，計算出每層的填筑量，劃分出每層流水作業施工區，并以按進度計劃計算的臺班填筑量為依據，將每層的填筑量進行分攤，然后確定流水作業施工區面積，在現場施工時，需按已劃分的施工區調配設備進行施工。

2.3 大壩填筑流水強度的確定及作用

大壩填筑流水強度采用以進度計劃為依據確定的臺班填筑量進行標定，它是資源合理配置的主要依據。對于土料的攤鋪，先根據壩面填筑流水強度計算出所需開挖設備配置，再根據開挖設備配置產量能力及運距，配備運輸設備的數量，從而滿足土料攤鋪過程流水強度的需要確。對于層間的碾壓，先根據壩面填筑流水強度配置碾壓設備數量，再根據碾壓設備數量確定碾壓方式，以最高的碾壓效率保證試驗確定的碾壓遍數。對于壓實度的檢驗，要依據流水強度確定取樣組數，從而配置出試驗取樣人員的數量。

3 大壩填筑流水組織應用的要點

組織流水施工的關鍵點在于過程與過程之間的連續性，任何一個環節出現滯緩，都會影響整個流水線的實施效果，因此，組織流水施工，對管理的精細化程度提出了更高要求，就均質土壩填筑而言，應從以下幾個方面精細策劃來保證施工的流暢性。

3.1 土料場及運輸

土料場是出產量的源頭，土料場的組織要作為重點控制，首先，排隊等候的自卸汽車候車位置要合理安排，盡量減少就位及調頭造成時間損失；其次，挖機裝料方式應有計劃地訓練，除保證鏟斗滿裝外，要盡量減少回轉角度，調整滿負荷轉動與空轉速度的合理性，提高裝車效率。

運輸道路需安排專門維護隊伍進行維護，保證運輸路況良好，提高行車速度，減少車輛的過多投入。

3.2 填料攤鋪

填料層厚度控制應采用樣架引導，推土機要按找平的方式進行，因此，在施工過程中，應注重培養推土機司機的找平能力。推土過程中，要采用鋼卷尺對已找平層的厚度進行不斷測量、矯正，直到推土機司機適應和掌握。

推土機找平距離不能超過5 m，以保證層厚可控和整平面平整，因此，現場必須設置專職卸料指揮人員指揮卸料。汽車卸料時，大箱尾部必須在伸出已整平層前沿后,方可卸料。卸料后，大部分土料要在整平平臺以下才算合格。

自卸車應搭接1/3料堆底面直徑進行卸料，當推土機正在推土填平干擾搭接卸料時，可采取間隔卸料法進行卸料，但整體應存在1/3搭接關系，在現場應對專職指揮倒車人員進行有針對性的訓練。

3.3 填料碾壓

振動碾行走方向必須與大壩縱軸線平行，行走速度按碾壓試驗技術要求執行。振動碾噸位不得小于20t，采用進退錯距法碾壓，碾壓次數符合碾壓試驗成果報告要求。每個流水單元找平后，首先用20t碾子進行錯距靜壓；當第一臺振動碾錯開一定距離后，第二臺振動碾緊跟進行錯距振壓碾壓；當靜壓碾子碾壓完畢，還要與振壓碾子相向進行振壓作業。碾壓參數為振壓碾壓參數，直至整個流水作業區碾壓完畢。

4 應用實例

老撾會蘭龐雅下游水電站以均質土壩為主要擋水構筑物，對該壩的實施過程，是等節奏流水法應用較為成功的案例。

4.1 均質土壩填筑流水單元

如前所述，均質土壩填筑主要包括土料攤鋪、層間碾壓、壓實度檢驗等幾個流水單元。

4.2 均質土壩填筑流水強度的確定

老撾會蘭龐雅下游水電站均質土壩粘土填筑總量為175.6萬m3，根據總進度計劃，月平均填筑強度為15萬m3，每月按25天保證出勤天數，每天兩班工作制，理論流水強度為3 000 m3/班。

4.3 資源配置

資源配置數量及其能力是完成流水強度的主要保證，對于均質土壩填筑施工而言，資源配置主要包括：挖裝設備、運輸設備、攤鋪設備和振動碾壓設備等。

4.3.1 挖裝設備配置

按不均衡系數1.3，土料損失系數1.15，松方與實方換算系數取1.3，則根據高峰期月填筑方量換算的高峰月挖裝方量為291 525 m3(松方)，反鏟數量計算如下：

反鏟數量由公式：N=Q/(MPsη)確定

式中Q為總挖裝松方方量/月

Q= 291 525 m3。

式中M為每月計劃臺班數，擬安排2班工作制，取數值60；Ps為反鏟每臺班生產率。

Ps=8×3 600/每次作業延續時間×反鏟斗容/土的最初可松系數×土的充盈系數×工作時間利用系數=2 372 m3。

η為機械利用效率，取0.7

則：挖機數量=Q/(MPsη)= 291 525 m3

÷(60×2 372×0.7)=2.9臺。

根據項目部現有設備能力，現場按3臺配置，其中1.8 m3斗容1臺、1.4 m3斗容1臺、1.0 m3斗容1臺。

4.3.2 運輸設備配置

運輸設備是在保證挖裝設備工效的情況下，根據實測數據進行配置。

CAT336D挖機，配20 t自卸汽車，平均裝滿一車時間為2.4 min，在當時路況下，重車行車速度為25 km/h,共耗時6.2 min，壩上卸料平均耗時1.1 min，合計耗時7.3 min，空車行車速度40 km/h，返回挖裝點耗時5.7 min，第一輛車總耗時15.4 min，綜合考慮，共計配置6輛車，能夠保證CAT336D挖機挖裝功效。每班按純工作時間6.5 h計算，1臺CAT336D挖機每班挖裝土料(按壓實方計算)為25×6×11.6=1 740 m3。

PC300挖機，配20 t自卸汽車，平均裝滿一車時間為2.9 min，在當時路況下，重車行車速度為25 km/h,共耗時6.2 min，壩上卸料平均耗時1.1 min，合計耗時7.3 min，空車行車速度40 km/h，返回挖裝點耗時5.7 min，第一輛車總耗時15.9 min，綜合考慮，共計配置4輛車，才能保證PC300挖機挖裝功效。每班按純工作時間6.5 h計算，1臺PC300挖機每班挖裝土料(按壓實方計算)為24×4×11.6=1 113.6 m3。

PC200挖機，配20 t自卸汽車，平均裝滿一車時間為4.5 min，在當時路況下，重車行車速度為25 km/h,共耗時6.2 min，壩上卸料平均耗時1.1 min，合計耗時7.3 min，空車行車速度40 km/h，返回挖裝點耗時5.7 min，第一輛車總耗時17.5 min，綜合考慮，共計配置3輛車，能夠保證PC200挖機挖裝功效。每班按純工作時間6.5 h計算，1臺PC300挖機每班挖裝土料(按壓實方計算)為22×3×11.6=765.6 m3。

4.3.3 攤鋪設備配置

推土機正常推土一來回0.72 min，一車土需3來回攤鋪整平，共需時間2.2 min，一班攤鋪工效為1 309 m3/班，3 619.2/1 309=2.7臺推土機同時作業，按3臺考慮能滿足攤鋪強度要求。

4.3.4 碾壓設備配置

《老撾會蘭龐雅下游水電站土石壩施工技術要求》規定振動碾碾壓速度不得超過2 km/h。按2 km/h行走速度，按振動碾有效碾壓寬度2.0 m計算，碾壓功效為2×1 000×2=4 000 m2/h，粘土松鋪厚度為0.4 m，每班攤鋪面積為3 619.2/0.4=9 048 m2， 碾壓遍數為8遍，需3臺振動碾同時作業，才能滿足施工強度要求。

5 結 語

流水法施工是建筑施工作業最高效的方法之一，能使施工在各施工段、施工過程上連續、均衡地進行，使各工序間最大限度地實現搭接。但對管理者要求較高，需對每個環節進行精細化籌劃，方能使作業流暢。