南湃水電站混凝土面板堆石壩填筑質量控制

李 強，張 光 生，王 鐵

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

南湃水電站位于老撾萬象省北部，距萬象市249.5 km。壩址位于湄公河的Ⅰ級支流南俄河支流——南湃河上游峽谷中。整個樞紐由面板堆石壩(CFRD)、開敞式溢洪洞、電站進水口、引水隧洞、壓力鋼管、電站廠房等組成，總庫容2.059億m3,總裝機容量86 MW。混凝土面板堆石壩最大壩高97 m，壩頂高程1 145 m，壩頂長度為230.5 m,壩體填筑總量約131萬m3。

2 壩體填筑料設計標準

壩體分為上游鋪蓋區(1A)、蓋重區(1B)、特殊墊層區(2B)、墊層區(2A)、過渡區(3A)、主堆石區(3B)、次堆石區(3C)、下游塊石護坡(3D)及混凝土面板(F)。填筑料設計標準見表1。

3 填筑施工參數的確定及控制

表1 壩體主填筑料設計標準表

3.1 大壩填筑施工參數的確定

根據面板堆石壩的相關規范和設計要求，大壩正式填筑前必須進行生產性復核試驗，按照試驗成果確定大壩各種壩料的施工參數，從而確定壩體填筑設計壓實標準的最優參數，檢驗規定的壓實干密度、空隙率等參數是否滿足設計要求；選擇適宜各種填料的機械組合確定鋪層厚度、壓實厚度、振動碾重量、碾壓遍數、行車速度、振動頻率等參數；研究并完善填筑的施工工藝和措施，制定填筑施工的實施細則；確定壩體填筑施工質量控制和質量檢測的方法和要求。南湃水電站生產性試驗成果見表2。

3.2 大壩填筑施工質量的控制

3.2.1 嚴格控制分區

面板堆石壩不同的區域由不同的材料構成，不同的材料在不同的區域起著不同的作用。因此，控制壩體分區填料尤為重要。一定要加強測量放樣工作，只有正確合理的放樣才能確保分區的準確性，放線后采用明顯的標志固定好分區并做好技術交底工作。

3.2.2 卸料和攤鋪

主堆石料、次堆石料采用進占法卸料，將壩料卸在推平但尚未碾壓平臺的前沿1.2～1.5 m 范圍內，該方法的實施有利于工作面的推平整理，以提高碾壓質量；同時，細顆粒與粗顆粒料間的嵌填作用有利于提高壓實干密度。特殊墊層料、墊層料、過渡料采用后退法卸料，以減少物料分離。施工過程中采用推土機推平料堆，對局部分離的骨料利用挖土機配合人工清除。

表2 生產性試驗成果表

3.2.3 層厚控制

在鋪料過程中，通過尺量控制鋪料厚度。主、次堆石料鋪設完成后采用定點方格網 (20 m ×20 m)測量控制鋪料的層厚及平整度；對超厚部位須推薄處理，鋪料厚度要求不超過設計鋪料厚度的±10%。

3.2.4 壩料加水

根據設計要求和生產性試驗確定的特殊墊層料(2B)、墊層料(2A)的加水量為7%。采用堆料場加水滿足設計和試驗要求的加水量后裝車至施工現場；過渡料(3A)加水量為 10%，其中壩外加水7%，壩內灑水3%，采用移動灑水車在壩面推平后進行灑水補充，根據灑水車裝水量確定灑水面積；主堆石料(3B)、次堆石料(3C)加水量為 15%，其中壩外加水 10%，壩內灑水5%，采用移動灑水車在壩面推平后進行灑水補充，根據灑水車裝水量確定灑水面積。

3.2.5 碾壓施工

碾壓采用進退錯距法，在主堆石料區標識出明顯的碾壓軌跡，以方便振動碾操作人員參照標識進行碾壓；同時，結合現場指揮和建設與監測信息管理系統，做到壩面碾壓區域無漏碾、欠碾，嚴格控制碾壓機具的行走速度和振動頻率。

4 填筑施工質量的控制

4.1 料源質量控制

4.1.1 壩料的開采和利用

(1)有用料的鑒定。覆蓋層剝離完成后，根據設計壩料地質特性要求，由監理單位組織參建各方進行有用填料的鑒定，按界定的渣料種類在開挖現場設置有用料、無用料標識牌并進行分類挖裝運至堆料場分類堆存。

(2)堆石料開采爆破試驗。通過爆破試驗獲得適用各種壩料級配的鉆爆參數。各種料源爆破施工后、上壩前必須檢查其是否滿足級配要求，裝車時對少量超大直徑的塊石需要剔除并用于壩后坡護坡使用，分類堆存。

(3)超徑石料的處理。超徑石料須進行二次處理，盡可能采用液壓沖擊錘解小，然后與新爆破的合格石料混合裝車。

(4)試驗檢測 。定期對開挖料進行篩分試驗，檢測其級配是否滿足設計要求。如發現不滿足設計要求時，則須及時調整鉆爆參數，使開采的壩料級配達到要求。

4.1.2 壩料回采質量控制

(1)壩料回采采用的施工方法。料場有用料采用自下而上分層的方式堆存，嚴格按照渣料管理辦法在指定地點進行有用料的回采，回采料分層取用，嚴防顆粒分離，確保有用料回采的質量。

(2)回采料采用的質量控制措施。①粗細料分離處理。針對部分3D料場壩料存在粗細料分離的情況，為滿足設計技術要求，在3D料回采過程中將原堆存料進行混合摻拌后再進行上壩，對每車摻拌料進行跟蹤，料源級配不合格絕不允許上壩。②超徑石的處理。對料場超徑石采用破碎錘解小分散后混合裝車的方式。③壩料的運輸管理。上壩料按不同料場和壩料分區對每臺運輸車輛設置壩料標識牌，防止不同上壩料混裝、誤裝。同時，充分利用運輸車輛監控系統對不同取料部位、不同上壩料的車輛進行統一規劃 ，由現場分控站實時監控運輸情況，保證上壩料運輸的準確性 。

4.1.3 墊層料的加工與質量控制

大壩2A特殊墊層料、2B墊層料從壩前凝灰巖料場開采，經左岸砂石加工系統加工生產。墊層料的質量控制措施主要有：按規范對加工形成的墊層料進行檢測，如果篩分級配不滿足設計要求的指標則需進行進一步的處理，適量摻和細顆粒料(或)粗顆粒料，直到加工料達到設計指標。

4.2 壩體分區及岸坡結合部的處理

4.2.1 壩體分區交界面

對于壩體各種填料分段填筑的結合部位，采用反鏟或裝載機剔除結合部的超徑石，將集中的粗顆粒進行分散處理；碾壓時，進行跨縫碾壓并將碾壓遍數控制在10遍。

4.2.2 岸坡結合部位

(1)反 坡。岸坡局部出現反坡時，盡量將其處理成順坡后再填筑；對于不易處理的局部反坡 ，按設計要求先填混凝土或采用漿砌石修復成順坡后，再進行壩料填筑。

(2)堆石體與岸坡或混凝土建筑物接合部位。按設計要求填筑岸坡過渡料，碾壓時增加2遍，盡可能地使振動碾沿岸坡方向碾壓；對于振動碾難以碾壓到的部位，采用平板振動器或小型打夯機夯實。

(3)岸坡夾層。首先挖除岸坡夾層中的沖積雜物，然后用墊層料分層填筑并用平板振動器夯實，再填墊層料和過渡料，最后進行堆石料的填筑。

4.2.3 壩體分期分段結合部位

壩體新老填筑層和大壩料區交接縫的結合部位是大壩填筑的薄弱環節，必須重點進行控制。所采取的處理措施：對因設計需要而分期填筑形成的先期塊與后期塊施工結合縫，先期填筑區塊的坡面采取臺階收坡方法施工；先期填筑料在保證安全的條件下盡量碾壓到邊，使邊坡上的松散填筑料減小到最低限度；后期填筑時，將先期填筑體坡面用反鏟清除其表面的松散料，并將其與新填筑料混合，然后一并碾壓。

5 試驗檢測

5.1 試坑灌水法檢測

大壩填筑施工過程中，采用試坑灌水法對各種分區的壩料進行干密度、孔隙率(根據干密度及比重關系式換算得出)、顆粒級配及滲透系數等項目的檢測。各種壩料檢測項目、檢測頻率均按照規范和設計要求執行。一旦發現檢測指標未達到設計要求時，分析并查找原因，包括碾壓設備性能、鋪料厚度、粗粒料集中或料性改變等，及時采取相應的處理措施，如補壓、減薄鋪料厚度、粗粒料挖除處理或根據料性重新測定堆石料干密度等。

檢測結果表明：大壩從2014年10月正式開工填筑至2015年10月全部完成填筑至1 141.5 m高程，大壩各種壩料填筑質量經檢驗試驗后均滿足設計及規范要求。

5.2 參數控制法

由于面板堆石壩主、次堆石料試驗挖坑耗時長、影響填筑施工進度，且因檢測點數較少而造成檢測代表性不足，為進一步加強和加快大壩堆石體壓實質量檢測，大壩填筑施工的同時采用了參數控制法加強流程管理和過程控制，實行專人負責，從制度抓起，充分利用控制信息系統，嚴格控制每一個施工參數。從施工檢測結果分析看，只要各項施工參數控制到位，大壩堆石體密度、孔隙率等各項指標均能滿足要求。參數控制法具有實施簡單、可操作性強、效率高等特點，配合試驗檢測能快速達到極佳效果。通過對填筑驗收單元跟蹤檢測，檢測時逐層分單元進行，合格率達到100%。

6 結 語

南湃水電站建設形成了程序化、規范化、標準化的施工及管理體系。通過對壩料開采、加工過程進行嚴格的質量控制，保證了生產出的各種壩料質量達到設計要求；經過現場生產性試驗，確定了科學合理的施工工藝和施工參數，為大壩填筑質量提供了技術保證。通過以上措施的實施，有效保證了南湃水電站面板堆石壩的施工質量。目前電站已蓄水發電，壩體的滲水、沉降等指標滿足設計要求，電站運行正常。