水電站堆石壩基礎處理與堆石料填筑施工

劉濤

（中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，成都611130）

1 引言

在水電站工程建設中，大壩是最為核心的構筑物，它能夠抬高河流水位，形成調節水庫，是實現防洪抗旱、水力發電、河流運輸等功能的重要基礎設施。在水電站大壩建設中，壩體形式多種多樣，堆石壩能很好地適應不同的地質條件，并且可以采用工程項目當地的天然石料進行施工，不僅可以降低成本，還能減少對周邊自然生態環境的影響，因此，得到了廣泛的應用。

2 工程概況

某水電站在具備水力發電功能的同時，還擔負著農業灌溉、工業供水以及防洪抗旱的責任，設計庫容為10 233 500 m3。水電站大壩分為3 個不同的區段，分別是重力壩、泄洪壩以及混凝土面板堆石壩，其中，混凝土面板堆石壩的壩頂高程為26.9 m，全長280.5 m，上下游的坡比均為1∶1.4。堆石壩中，石料的來源是水電站主體建筑施工時開挖的石料以及上游采石場開采出的石料，最大粒徑800 mm，孔隙率為22%，填筑量為164 000 m3；墊層料則選擇了上游的河砂以及附近砂廠篩分后的砂卵石，最大粒徑為80 mm，相對密度為0.75。為了保證填筑效果，在堆石料和墊層料之間設置變質灰綠巖作為過渡料，最大粒徑300 mm，孔隙率不超過20%。

3 堆石壩基礎處理

基礎處理關系著堆石壩整體的施工質量和穩定性，需要引起施工人員的高度重視，在充分考慮水電站堆石壩施工區域水文地質條件的情況下，采取有效的處理措施，保證基礎處理的效果。在本工程的基礎開挖環節，考慮到趾板區域的巖層為弱風化巖層，河道右岸巖體破碎，為了保證施工效果，趾板基礎的開挖應盡可能保持平順，避免出現陡坡或者反坡的情況。開挖過程中，如果發現有局部陡坎或者凹坑，需要采取有效措施進行處理，如削坡、混凝土補填等[1]。在趾板下游約6 m范圍內，通過掛網噴混凝土的方式進行保護，挖出的覆蓋層土石料經過振動、碾壓、篩分處理后，可用于填筑作業。

堆石壩基礎處理過程中，應對存在缺陷的基礎進行處理，如斷層、軟弱夾層等。

1）對趾板基礎的處理。本工程地質勘察結果顯示，趾板區域存在斷層和裂隙，可以通過挖深后，利用混凝土進行填塞。從實際操作的角度看，可以在地基基礎表面開挖2 倍寬度的基坑，然后對開挖面進行沖洗，使用C20 混凝土進行回填作業，將邊坡比控制在1∶1。針對存在松散軟巖的區域，應將填充物清除，同樣是沖洗干凈之后，使用C20 混凝土回填。為了保證趾板基礎巖體的完整性，需要在其下方對巖基進行固結灌漿處理，灌漿孔的間距設置為4 m。

2）巖坡基礎的處理?？紤]該工程中河流右岸的岸坡巖體屬于強風化巖[2]，破碎嚴重，需將坡面與坡腳堆積物清除，然后澆筑混凝土形成貼面擋墻，通過灌漿加固的方式來對基礎進行處理。

3）堆石區基礎的處理。工程中堆石區基礎的相對高程在5.5～7.5 m，基礎表面是砂卵石，在完成基礎開挖后，應使用14 t 振動壓路機振動碾壓8 遍。一些土質比較松軟的區域，需要使用過渡料進行換填，再進行振動碾壓，直至其滿足設計要求。

4 堆石料填筑施工

在堆石壩施工中，堆石料的填筑同樣非常重要。為了保證填筑效果，施工前需要針對不同類型的填筑料進行碾壓試驗，試驗對象包括堆石料、墊層料和過渡料。通過試驗，可以對虛鋪厚度、灑水量以及碾壓遍數進行確定。

4.1 碾壓試驗

4.1.1 堆石料的碾壓試驗

工程中使用的堆石料來自基礎開挖石料和上游的石料廠，經過相應的碾壓試驗，確保堆石料的干密度、孔隙率以及顆粒級配等都能很好地滿足工程的設計施工要求，石料最大粒徑為740 mm，不超過800 mm，小于25 mm 的碎石含量不超過40%，小于5 mm 的碎屑含量不超過20%，抗剪強度高、壓縮性低，而且透水性良好，經過現場試驗以及室內試驗，最終確定堆石料的壓實厚度為800 mm，需要反復碾壓8 遍[3]。

4.1.2 墊層料的碾壓試驗

墊層料由上游河砂、附近砂廠篩分后的砂卵石以及經過人工軋制的碎石摻配而成，含砂量控制在30%～40%，含泥量不超過5%，顆粒級配能夠很好地滿足設計與施工要求。經碾壓試驗后，確定墊層料的壓實厚度為400 mm，碾壓遍數為6 遍，在數值固定后，干密度為2.35 g/cm3，在碾壓過程中不需要灑水。

4.1.3 過渡料的碾壓試驗

過渡料主要是左側壩肩開挖得到的變質灰綠巖，要能夠滿足設計級配要求。經碾壓試驗確定，過渡料的壓實厚度為400 mm，碾壓遍數為8 遍，干密度的最終值在2.20 g/cm3以上，滲透系數可以很好地滿足設計要求。

4.2 填筑施工

在堆石料進行填筑施工的過程中，需要注意幾個比較重要的內容。

4.2.1 擠壓式混凝土邊墻固坡

常規堆石壩施工中，上游墊層區域一般都是通過坡面超填的方式使墊層料超填約30～40 cm，達到預定高度后進行削坡，使用斜坡碾進行反復碾壓，然后經過削坡整理、噴砂漿固坡等環節，完成邊坡處理工作[4]。這種方法在實際應用中無法很好地保證墊層區斜坡面的密實度，而且存在墊層料超填量以及人工削坡處理工作量偏大的問題，也無法有效抵御雨水的沖刷。為了切實保證墊層區域的壓實質量，并且在減少工程量的同時提高施工效率，結合該工程的實際情況，在墊層區上游設置了擠壓式混凝土邊墻，在每一層填料填筑之前，沿設計斷面使用擠壓邊墻機進行施工，得到連續混凝土墻，墻體高度和墊層區域每一層的填筑高度均為400 mm，墻體頂部寬度為100 mm，上游坡與混凝土面板內側坡比為8∶1，能夠為墊層料的碾壓提供方便。

4.2.2 物料填筑施工

1）墊層料的填筑。擠壓邊墻施工完成后，使用10 t 自卸汽車配合倒退法進行墊層料的填筑，鋪料厚度為450 mm，使用14 t 振動碾碾壓6 遍，在混凝土擠壓邊墻和坡腳位置，使用電夯夯實。

2）過渡料和堆石料的填筑。使用14t 自卸汽車卸料，TY220推土機整平，YZ18 振動碾碾壓8 遍。堆石料填筑和壓實的厚度依照800 mm 進行控制，過渡料填筑分層厚度為400 mm[5]。

5 結語

水電站堆石壩是一種特殊的土石壩，可以實現就地取材，不僅施工速度快，而且能夠有效降低物料的采購和運輸成本，保證工程的施工質量和施工效果，具備良好的經濟效益。從施工技術人員的角度，在對水電站堆石壩進行施工的過程中，應切實做好基礎處理和填筑施工的質量控制，以保證堆石壩施工的效果。