水庫大壩土方開挖及其填筑施工技術探析

1 張磊 2 黨玲煥

（1 中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽 110000；2 河南省南陽市城市規劃測繪院，河南 南陽 473000）

一、工程概況

（一）主要施工項目

主要施工項目包括混凝土壩段（混凝土排漂壩段、混凝土表孔泄洪壩段、混凝土底孔泄洪壩段）、左右岸混凝土連接壩段、左右粘土心墻壩壩段等土石方明挖工程。

土石方明挖工作內容包括：基坑的排水、腐殖土清理（覆蓋層的開挖）、施工期排水、土方開挖、石方開挖，以及將開挖可利用或廢棄的土方運到指定的堆放區等工作。

（二）工程地質條件

河流左岸坡坡度為6°～10°左右，右岸坡坡度為9°～27°左右，壩軸線河床寬度約94.0m，河床高程EL597 ～EL598m。壩址區兩岸植被覆蓋嚴重，在河床及右岸有基巖零星出露。壩址區基巖主要為前寒武紀花崗巖，根據勘探資料，強風化帶厚度較薄，一般0~1m，局部達2.5m，其下為弱風化花崗巖。中等透水帶厚度較大，最大約80m，地下水位與河水位基本一致，隨河水位動態變化。壩基下有F1斷層通過，F1斷層屬壓扭性斷層，斷層帶及影響帶物質主要為斷層角礫夾斷層泥。

二、開挖施工方法

（一）壩基土石方明挖工藝

壩基土石方開挖工程主要包括上層土方剝離、一般石方開挖、底板及兩側保護層開挖等項目。根據不同壩段，土、石方的工程量分布特點、結構邊線的要求及施工條件不同，采取的開挖方法也有區別。

（二）土方開挖施工方法

1.場地清理。施工前由測量放出的設計邊線，對開挖范圍內的原始地形、地貌進行復測，核實開挖原始斷面，確定開挖及清理范圍，人工配合液壓反鏟挖掘機清理開挖區內的植被、雜物，清理范圍延伸至開挖線外側3m，并將開挖區域上部孤石、險石排除。并在開挖邊線外按設計要求做好排水溝。

開挖自上而下分層進行，分層高度為3 ～5m。用1.6m3 反鏟直接開挖、裝車（15t 自卸車），人工輔助開挖和邊坡修整。大面積土方開挖完成后，人工配合反鏟處理邊坡表面弱風化層的松動或破碎巖石，以確保邊坡穩定和施工安全。

2.土方開挖。覆蓋層開挖采用反鏟削坡，人工配合修整邊坡。按照測量放樣開口線沿馬道方向形成邊坡開口，然后自上而下分層開挖。同一層面開挖施工，按照“先土方開挖，后石方開挖，在修整邊坡”的順序進行，使開挖面同步下降。開挖土料翻落至下部集渣平臺或直接裝車。

土方邊坡開挖接近設計坡面時，按設計邊坡預留20 ～30cm 厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修邊坡的控制方法為：制作一個與設計邊坡相同坡比的角尺，削坡時，用角尺檢查邊坡的超欠挖情況，邊檢查邊整修。在開挖施工過程中，根據施工需要，經常檢測邊坡變形情況，如出現異常，立即采取應急處理措施。

（三）石方開挖施工方法

石方開挖分兩層進行施工，局部巖石層分布較厚部位分三層，分層高度為7m，底部保護層2m 采用水平光面爆破，手風鉆鉆孔。梯段爆破孔采用JK590 鉆孔，邊坡預裂爆破孔采用TQ100B 鉆孔，1.6m3 反鏟裝15t 自卸車出渣。對巖層較薄或機械難以到達部位，采用淺孔小梯段微差爆破采用YT-28 手風鉆鉆孔。

壩基范圍內的F1 斷層處理開挖采用手風鉆鉆孔，兩側采用預裂爆破，中間梯段爆破孔底部填充黃土作為柔性墊。形成斜坡道至底部采用反鏟出渣，斜坡道拆除后底部開挖石渣由人工配合反鏟清理出齒槽部位。

（四）棄渣場

壩基土方開挖棄渣場為1#、2#渣場，石方開挖棄渣場地主要為1#渣場，石渣運輸途中不得隨意丟棄。

（五）基坑排水

1.基坑初期排水。在靠近上游圍堰部位的基坑內布置4 臺排水量為100m3/h 的潛水泵，接4 寸鋼管經上游圍堰將積水排入河道內，管路經圍堰部位深埋。

2.基坑經常性排水。在靠近上游圍堰部位，樁號D 0+375，DU 0-90附近開挖一水泵坑，收集基坑滲水。水泵坑頂部搭設簡易平臺，外部采用鋼管、木板搭設防護棚，內部布置HDV410/328KW 柴油發電機組，用以供應水泵用電。水泵坑內布置2 臺100m3/h 的潛水泵，接4 寸鋼管將積水抽排至上游圍堰上游側。

三、大壩填筑施工技術

（一）粘土心墻料的填筑

心墻同上下游反濾料及部分壩殼料平起填筑，跨縫碾壓，按“先砂后土”的順序鋪填各種壩料，見《“先砂后土”法填筑示意圖》。粘土心墻料位于壩體中心部位，底部是混凝土面板作為基礎。粘土心墻填筑面寬度，根據設計圖紙的斷面進行控制，鋪層厚度35cm 或50cm(右岸粘土料為35cm，風化砂摻配料為50cm)。粘土料為右岸上游土料場翻曬合格料和副壩處風化砂摻配料。在鋪料時，先沿已經修好的壩體內部臨時施工道路進行鋪料。粘土料采用3m3 裝載機或PC400 反鏟裝20t 自卸車運輸到工作面卸料，采用D8R 或PD320Y 推土機平料，19t 凸塊碾進行碾壓。

（二）防滲土料填筑

根據防滲料場實際情況，采用液壓挖掘機立面開采，直接挖料裝車，有利于表層土料與深層土料均勻混合。若含水量較大時則采用平采，用推土機翻推積土，裝載機裝車。

（三）反濾過渡層填筑

反濾料在篩分場地摻和完成后，用PC400 反鏟或3m3 裝載機裝20t 自卸汽車運輸至壩面，順壩軸線方向后退法卸料，并控制卸料高度，防止出現石料分離現場。采用“先砂后土”法施工，D8R 或PD320Y 推土機平料，19t 自行式振動碾順壩軸線方向進退錯距法碾壓，碾壓層厚0.5m，靜碾2遍振碾8 遍，具體碾壓遍數以碾壓達到干密度要求為準。每層的反濾料與同層的過渡料一起碾壓。填筑每上升幾層后進行實測，現場掛線采用反鏟進行削坡。

反濾料采用土石壩碾壓試驗報告中采用的摻配比例進行摻配。摻配時用20t 自卸車將摻配原料運至摻配場地，3m3 裝載機按摻配比例取料和集堆一次摻配，PC400 反鏟進行二次倒堆摻配后在裝自卸車上壩。

四、總結

結合工程實例，總結出水庫土方開挖及其回填施工技術措施，在施工過程中通過采取合理的施工程序、有效的開挖控制措施，有效地確保了土方開挖及其回填質量。