混凝土面板堆石壩施工工藝

顧小東

（貴州九禹建設(shè)項目管理有限公司）

0 引言

1985年建成的湖北西北口混凝土面板堆石壩標(biāo)志著中國現(xiàn)代混凝土面板堆石壩建設(shè)的起步。近年來，中國混凝土面板堆石壩工藝的發(fā)展，一方面緊跟國際最新技術(shù)潮流，引進(jìn)并吸收國外先進(jìn)技術(shù)，另一方面，注重自主創(chuàng)新和技術(shù)研發(fā)。隨著社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們的生存和生活對于水資源的需求都在日益增加，為滿足該需求，在合理范圍內(nèi)越來越多的水庫得以建成，混凝土面板堆石壩技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，中國的混凝土面板堆石壩面臨著發(fā)展機(jī)遇與技術(shù)挑戰(zhàn)交雜的情形。

1 混凝土面板堆石壩填筑材料工程特性

混凝土面板堆石壩是一種當(dāng)?shù)夭牧蠅涡停钪牧瞎こ烫匦詣t是建設(shè)這類大壩必須進(jìn)行研究的基礎(chǔ)性科學(xué)問題之一，其中的填筑材料大體上分為堆石和砂礫石兩類。

由于堆石料通常是由爆破開采得到的，因此在開采過程中采用的爆破方式和選擇爆破的巖體的自身結(jié)果和發(fā)育程度等都是影響堆石料質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為保證堆石料的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，就要求在進(jìn)行爆破開采前不但要做好充分破碎巖石的準(zhǔn)備，而且還要考慮如何增大爆破石料的不均勻系數(shù)，即改變其級配。這是因?yàn)樵诮ㄔO(shè)大壩時，用于填筑壓實(shí)壩體的堆石料的顆粒級配變異會對壩體質(zhì)量造成巨大影響，即意味著堆石料顆粒級配的變異會直接導(dǎo)致工程特性的改變。

砂礫石相對于堆石料的級配是天然級配，并且由于具有較高磨圓度的顆粒，因此砂礫石不易發(fā)生級配變異。但是由于砂礫石的級配與其所處的地質(zhì)條件密切相關(guān)，不同的地質(zhì)可能會導(dǎo)致砂礫石的級配成離散性分布或不連續(xù)性分布，因此，在使用砂礫石材料時，要深入調(diào)查其級配特征。

混凝土面板堆石壩施工過程中，使用的填筑材料的質(zhì)量必須首先滿足施工要求，然后再盡量提高經(jīng)濟(jì)收益。

2 混凝土面板堆石壩壩體設(shè)計和結(jié)構(gòu)處理

2.1 混凝土面板結(jié)構(gòu)設(shè)計

合理選擇壩體填筑材料后，在進(jìn)行具體施工時首先要進(jìn)行壩體設(shè)計和結(jié)構(gòu)處理。在進(jìn)行以堆石壩為主體的壩體設(shè)計時，必須重視面板的設(shè)計，只有保證了面板的質(zhì)量，才能保證整體施工質(zhì)量。面板通常是設(shè)計為由上到下逐漸變厚，并且面板要具有一定的柔韌性，在保證壩體的強(qiáng)度和抗?jié)B能力的基礎(chǔ)上防止面板變形或開裂。

2.2 混凝土面板澆筑施工

施工時，應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計澆筑混凝土面板，以保證整體施工質(zhì)量符合要求。具體來說，需要事先測量壩體的高度，并據(jù)此采取合理的澆筑方式。例如：當(dāng)壩體較高時，應(yīng)使用分層分段的澆筑方法，妥善處理壩體的各個部分。

3 混凝土面板堆石壩填筑施工

3.1 攤鋪填筑材料

為確保將大塊石推至鋪料前沿的下部，細(xì)部粒料填入堆石料上部空隙，使表面平整，便于車輛通行，主堆石料一般宜選擇進(jìn)占法鋪料。為控制試驗(yàn)料分離情況出現(xiàn)概率，通常采用后退法鋪料策略處理過渡料和墊層料，現(xiàn)場質(zhì)檢員應(yīng)控制鋪填層厚度。

根據(jù)招標(biāo)文件技術(shù)要求，結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，每層鋪料厚度比壓實(shí)厚度多填2～8 cm，經(jīng)碾壓后達(dá)到技術(shù)要求層厚。大壩各區(qū)料鋪填層厚初步確定為：特殊墊層料20 cm，墊層料40 cm，過渡料40 cm，主堆石料80 cm，所列參數(shù)均通過碾壓試驗(yàn)來最終確定。見圖1。

3.2 碾壓作業(yè)

3.2.1 水平碾壓

在設(shè)備配備方面，對于墊層料、過渡料應(yīng)采用BW219D 振動碾碾壓，對于主堆石料采用BW219D 振動碾碾壓，而對于庫首護(hù)坡回填料則采用BW219D振動碾碾壓。

圖1 壩體填筑料的施工圖

錯距法（碾輪寬/碾壓遍數(shù)）為基本碾壓策略，此法需要自一側(cè)開始，至另一側(cè)碾壓，而且只能一次碾壓完成。以碾壓實(shí)驗(yàn)為依據(jù)最終確定錯距的寬度與碾壓的次數(shù)。振動碾行走方向?yàn)榇髩文雺号c壩軸線平行，庫首護(hù)坡回填與河流平行，振動碾行走速度為2.10～2 km/h（一檔）。

3.2.2 特殊區(qū)域碾壓

通常選擇小型振動平碾技術(shù)碾壓特殊墊層料，但從趾板混凝土安全保護(hù)需要來看，趾板周邊縫1 m區(qū)域碾壓無法運(yùn)用小型振動平碾方法，而必需通過振動夯板來將其夯實(shí)；墊層料上游1∶1.40的斜坡，為保證振動碾行走安全，滾筒上游側(cè)邊距墊層料上游邊線30 cm 的安全距離碾壓不到，在水平碾壓完成后，用振動夯板補(bǔ)壓，最后進(jìn)行斜坡碾壓。

3.2.3 特定部位處理

3.2.3.1 壩體分區(qū)交界面

①以下即為過渡區(qū)與墊層區(qū)交界面處理策略

鋪料次序：以測量放樣線為參考依據(jù)，過渡區(qū)應(yīng)率先鋪填，反鏟+人工，清除墊層區(qū)附近的較大塊石（來自過渡區(qū)滾落），填墊層區(qū)料隨后進(jìn)行鋪填。設(shè)備：BW217D，過渡料和墊層料同時碾壓。過渡料、墊層料區(qū)料應(yīng)和主堆石區(qū)特定區(qū)域平起提升。料區(qū)高差：峰值40 cm。

注意事項：第一，混凝土建筑物及岸邊、基礎(chǔ)與過渡料、墊層料接觸部位填料過程中，由于顆粒分離導(dǎo)致粗料集中、架空現(xiàn)象應(yīng)避免；第二，過渡料區(qū)料、墊層料和毗鄰層次間應(yīng)有清晰的材料界線；第三，如果采用的是分段鋪筑策略，為預(yù)防層間折斷混淆或錯動情況產(chǎn)生，接縫部位不同層次間連接應(yīng)處理好；第四，斜面橫向接縫收成斜坡（＜1∶2）。

②以下為主堆石區(qū)與過渡區(qū)交界面處理策略

主堆石料與過渡料連接過程中應(yīng)先填主堆石料，再填過渡料。一層主堆石料、二層過渡料平起作業(yè)。主堆石料上游側(cè)坡面上＞30 cm塊石在過渡料鋪設(shè)前應(yīng)向下游側(cè)清理，保持主堆石料和過渡料之間過渡平順。第二層過渡料與該層主堆石料同時碾壓。

3.2.3.2 壩體和上壩路結(jié)合處

壩體和上壩路結(jié)合區(qū)域，選擇同于壩體同類料區(qū)的石料分層填筑壩區(qū)內(nèi)，且應(yīng)參考同類區(qū)料填筑標(biāo)準(zhǔn)控制填筑質(zhì)量。壩體填筑高度超過該路段條件下，反鏟分層挖除路兩側(cè)松渣至相應(yīng)填筑層，隨即同步平料碾壓。壩區(qū)外下游側(cè)路段運(yùn)輸任務(wù)結(jié)束后，其與壩體接觸處反鏟挖除，將松渣清理干凈，參考壩后干砌塊石標(biāo)準(zhǔn)完成塊石砌筑。

4 結(jié)語

綜上，由于水資源的需求在持續(xù)增長，許多地區(qū)都在修建水庫，以確保有效地供水和減少水資源的浪費(fèi)。混凝土面板堆石壩工藝則是水壩建設(shè)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一。在壩體施工前，需要進(jìn)行壩體設(shè)計和結(jié)構(gòu)處理，需要考慮包括建設(shè)大壩的地理位置及其所處的地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和其他自然條件等因素，面板的設(shè)計是壩體設(shè)計的關(guān)鍵。水壩建設(shè)施工過程中結(jié)合混凝土面板堆石壩工藝的相關(guān)步驟，不僅可以提高施工質(zhì)量，還可以減少施工問題的發(fā)生，延長壩體結(jié)構(gòu)的使用壽命等。