古瓦水電站混凝土面板堆石壩填筑施工的質量控制

馮 鵬 程， 冉 念

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

古瓦水電站首部樞紐位于四川省甘孜藏族自治州鄉城縣境內，是碩曲河干流鄉城、得榮段“一庫六級”梯級開發方案中的“龍頭水庫”電站，下游為娘擁水電站，總庫容為2.458億m3，總裝機容量為205.4 MW，多年平均年發電量8.078億kW·h。攔河大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程3 402 m，最大壩高139 m，壩頂長313.16 m。

為保證混凝土面板堆石壩填筑施工的質量，進行了填筑碾壓試驗。碾壓試驗在大壩填筑前進行。試驗前成立了專門機構，配足了具有施工經驗的施工人員和試驗人員，制訂了周密、詳細的試驗計劃，編制了試驗大綱。

2 填筑料的碾壓試驗

2.1 試驗步驟

(1)基礎處理。

所選用的試驗場地面積必須滿足規劃要求，基礎密實。各試驗場地采用與試驗相同的材料平整碾壓密實；墊層料、過渡料要求試驗場地表面不平整度不超過±5 cm，其它填料要求試驗場地地表面不平整度不超過±10 cm。待其滿足要求后進行了碾壓試驗，鋪料前需進行原始高程測量。

(2)攤鋪與整平。

碾壓場地規劃完畢即可開始填筑料的攤鋪和整平工作。其中主、次堆石、過渡料攤鋪采用的方法為：自卸汽車“進占法”卸料，推土機平整；對于墊層料、特殊墊層料試驗采用推土機配合人工平整；隨后采用全站儀檢測鋪層厚度，以保證鋪料厚度達到試驗要求。

(3)方格網的布設。

采用石灰在碾壓試驗區域繪制2 m×2 m的方格網并標出車輛進場線路和碾壓遍數。同時，采用全站儀對方格網交點進行初始高程測繪。

(4)灑 水。

采用水車對待碾壓石料灑水，灑水量按加水0%、10%、15%分別試驗，特殊墊層不加水。灑水量采用裝配在水車上的水表進行控制。

(5)碾 壓。

采用振動碾對試驗區域實施碾壓作業，主/次堆石采用“錯距法”碾壓。錯距尺寸為：碾輪寬度/碾壓遍數。過渡料、墊層料采用“搭接法”。

(6)測 量。

碾壓完畢、測出方格網交點高程，以便計算沉降量。

(7)取 樣。

過渡(反濾)料3A取樣試驗采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測項目包括：干密度、含水率、顆粒級配、孔隙率、滲透系數、相對密度及比重。

堆石料3B、3BB、3C1、3C2取樣試驗采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測項目包括：干密度、含水率、顆粒級配、孔隙率、滲透系數及相對密度。

墊層料2A、特殊墊層料2B取樣試驗采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測項目包括：干密度、含水率、顆粒級配、孔隙率、滲透系數、相對密度及比重。

壩頂堆石區填筑料取樣試驗采用“灌水法”，取樣頻率為2組/組合。檢測項目包括：干密度、含水率、顆粒級配、孔隙率、滲透系數及相對密度。

2.2 試驗檢測方法

(1)含水率及顆粒級配試驗。

采用烘干法進行含水率測定，含水率測定后，對試樣采用水洗法測定顆粒級配。

(2)比重試驗。

比重試驗采用虹吸筒法或比重瓶法測定。對粒徑等于、大于5 mm的礫石和顆粒采用虹吸筒法進行比重測定；對粒徑小于5 mm的土壤顆粒采用比重瓶法進行比重測定。

(3)密度試驗。

試驗采用灌水法，堆石料采用直徑為0.8 m/0.6 m的套環，過渡料及墊層料采用直徑為30 cm/10 cm的套環，墊層料采用直徑為4 cm的套環，用水準尺找平并固定好，環內鋪一層塑料薄膜，向塑料薄膜中注水至薄膜內水面與套環邊緣齊平，記錄注入水的質量；撤走薄膜后開始挖試坑，邊挖邊將坑內的試樣裝入盛土容器內，稱量試樣的質量；試坑挖好后，再將塑料薄膜鋪于試坑內并將水緩慢注入坑內至水面與套環邊緣齊平，記錄注入水的質量。

(4)相對密度試驗。

采用表面振動法進行試驗，振動器質量為27 kg，振頻為47.5 Hz，激振力為4 218 N，試樣筒內徑為30.5 cm，高度為28.8 cm，試驗允許最大粒徑為80 mm，對最大粒徑大于80 mm的部分采用等量代替法進行試樣制備。

(5)滲透試驗。

現場垂直滲透試驗參照《水電水利工程土工試驗規程》DL/T5355-2006中的原位滲透試驗方法進行。考慮到堆石料為粗粒料，最大粒徑為800 mm，滲透環采用單環，環直徑為0.8 m，高20 cm。試驗時將滲透鋼環嵌入試體15～20 cm，用濕黏土將環下口外側密封，防止水流向環外。加水后測記滲透速度，當滲透穩定后，在1 h內測記滲入量5～6次，計算平均滲透系數；過渡料和墊層料為細粒料，滲透環采用雙環，外環直徑為30 cm，內環直徑為20 cm，高20 cm。

3 填筑施工中的質量控制

3.1 料源質量控制

(1)壩料開采中，嚴格按照爆破試驗確定的鉆爆施工參數進行爆破施工并及時進行顆粒分析，優化爆破參數，使爆破料滿足設計級配要求，超徑石在料場解小后挖裝上壩。

(2)嚴格控制壩料開采質量。對于在料場開采過程中產生的不合格爆破石料(夾層、強風化料、泥團等)堅決予以剔除，作棄料處理。

(3)料場爆破料及回采料挖裝時實行分選挖裝，不合格的料不準上壩。該工程的開挖石方利用料經監理人員確認合格后方能用于壩體填筑。

(4) 在料場設置質量控制點，由專職質檢員對每車料進行合格確認后方可放行上壩。

(5)壩料運輸車輛設置由反光材料制作的料源標識牌以區分各類上壩料。壩面上用白灰劃出料區分界線，擺放由反光材料制作的料區標示牌，指示運輸卸料地點。

填筑作業單元面上設專職人員指揮卸料，卸料指揮員未發出卸料信號，駕駛員不能隨意卸料。

3.2 運輸、卸料和攤鋪質量控制

(1)上壩料運輸車應在車前掛石料標識牌。進入填筑區的車輛輪胎應經水槽清洗，以免夾帶泥塊入內。

(2)堆石料采用進占法卸料。墊層料、過渡料采用后退法卸料。

(3)料堆的間距應根據鋪料層的厚度確定，過密將增加推土機的工作量，過稀則需二次補填。自卸汽車卸料時應有專人指揮，以保證料物分布位置合理。

(4)鋪料填筑時，其平整度近似水平。鋪料時應防止物料分離形成大空隙。根據各料區層厚，在距填筑面前沿20 m距離設置移動式控制層厚的標桿，嚴格控制松鋪厚度滿足要求。

(5)推土機平料時，刀片應從料堆一側的最底處開始推料，逐漸向另一側移動。推土機平料后，對于暴露于表面的大塊石及尖角凸塊應及時用液壓沖擊錘進行處理。

(6)填筑區應標明料源分界線，填料時嚴格控制料區分界線；對于侵占料則采用反鏟及時清理。

3.3 壩面灑水質量控制

壩料灑水采用壩外加水和壩面補水相結合的方案。

(1)壩外加水：壩料上壩前，通過上壩入口加水站加水。加水站由專人負責，自動控制與手動控制相結合。

(2)壩面補水：利用灑水車在供水點處接水，運至工作面進行補充灑水。

(3)加水量控制：按照已經批準的碾壓試驗確定的加水量在加水站加水。加水站采用自動計量裝置，根據不同車型、單車方量確定自動加水控制時間；壩面補充灑水主要是針對局部灑水量不足、鋪筑時間過長而失水的上壩料進行碾壓前的二次補充灑水。

3.4 碾壓質量的控制

(1) 在壩體填筑中，采用以控制碾壓參數為主、以試坑法檢測干容重為輔的“雙控”法進行質量檢測。

(2) 振動碾行駛方向平行于壩軸線，采用進退錯距法碾壓，中低速行駛(1～2 km/h)，靠岸邊處順岸碾壓。

(3) 嚴格按照規定的錯距寬度進行碾壓。操作手應經常下車檢查，質檢人員應經常抽查。一個填筑單元的起始碾壓條帶(一個滾筒寬度)先完成規定的施工碾壓遍數。應特別加強對單元與單元結合部位的碾壓。

(4)碾壓設備需進行經常性的維護與保養，按照規定的時間做激振力、頻率的測定，以保證設備處于良好的受控狀態。

3.5 特殊部位的施工質量控制

(1)對于壩體與岸坡結合部因地質情況形成的反坡應將其處理成順坡后再填筑。對于不易處理的局部反坡，按設計和監理人員的要求先填混凝土或漿砌石修復成順坡后再進行壩料填筑。

(2)對于填筑體與岸坡結合部振動碾沿岸坡方向碾壓不到的地方采用小型振動碾或振動夯板補壓。

(3)對因布置施工道路需要或分期填筑形成的先期塊與后期塊施工結合縫，先期填筑區坡面采取臺階收坡方法施工(臺階寬度不小于1 m)；先期填筑面的碾壓應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表面松散料，并與新填筑料混合然后一并碾壓，超徑石應剔除或采用液壓破碎錘處理。碾壓時，進行騎縫加強碾壓，增加2～4遍碾壓遍數。

(4)對于上壩路與壩體和壩肩結合部應嚴格分層填筑施工，禁止用推土機直接無層次地送料與壩體接通。

3.6 壩體填筑質量的控制

在壩體填筑中，采用以控制碾壓參數為主、以試坑法檢測干容重為輔的“雙控”法進行質量檢測。

(1)檢查項目及要求。

壩體填筑質量檢查項目、取樣次數及試驗方法等需滿足表1中的要求。

表1 壩料壓實檢測項目和取樣次數表

注：滲透系數按設計要求進行檢測。

(2)檢查方法。

墊層料、過渡料和堆石料壓實干密度的檢測采用挖坑灌水法，并采用GPS軌跡監控、附加質量法等作為第三方平行檢測的方法。墊層料亦可采用核子密度儀法。

墊層料試坑的直徑應不小于最大粒徑的4倍，試坑深度為碾壓層厚。

過渡料試坑直徑應為最大粒徑的3～4倍，試坑深度為碾壓層厚。

堆石料試坑直徑為壩料最大粒徑的2～3倍，試坑的最大直徑不超過2 m，試坑深度為碾壓層厚。

(3)施工過程中采用的質量控制方法。

填筑料的質量應滿足設計和相關規范規定要求，施工過程中應重點檢查以下項目是否符合要求：

① 填筑部位的壩料質量；

② 壓實機具的規格、振動頻率、激振力等，應定期進行檢查；

③ 負溫下施工時填筑面上的冰雪已清除干凈，填筑無凍結現象；

④ 鋪層厚度、碾壓參數、加水量等碾壓參數應符合碾壓試驗成果報告要求，鋪料厚度誤差不宜超過層厚的10%；

⑤ 試坑取樣試驗質量檢查項目的成果應符合設計要求；

⑥ 按規定取樣所測定的干密度其平均值不小于設計值，標準差不大于50 g/m3。當樣本數小于20組時，應按合格率不小于90%、不合格點的干密度不低于設計干密度的95%控制。