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摘要：本文以水库石坝现场施工条件为依据，制定了经济合理的施工方案，并且深入的探讨了水库大坝的填筑施工技术，研究成果为今后类似工程施工奠定基础并提供借鉴。
关键词: 施工技术；填筑技术；水库大坝
1 水库工程填筑施工总体方案
小断面拦洪渡汛方案的实施,需要将水库工程分成两期来进行坝体填筑。第一期包括两部分，分别是填筑360m 高程以下的全断面和填筑360m 高程以上的小断面;第二期施工时,先进行小断面后坝体的填筑,直到与小断面顶齐平,坝体全断面填筑上升。两岸坡趾板混凝土的浇筑要一直保持在坝面的正负一米之间。
截流后,坝区将分为平行作业的上、中、下3个施工区。上游段施工用时最长，是制约坝体填筑的关键工程，包括趾底板基础的开挖和处理、趾板混凝土浇筑和坝基砂砾石开挖，并且初始填筑面要低于中游坝基6m。其次是中下游河床基础开挖到密集的地方，采用20t振动压路机压实作为主堆石料的试验现场，测试结果是大坝施工质量控制的重要结构参数。最后，是将下游段堆石棱体基础开挖至比中游段基面低7米的基岩，是大坝填筑的开始；为了不影响施工机械进出坝上地区，下游切挖填分为左右两部分依次施工。中下游以360m高程坝体填筑，这时上游已填筑坝材料70000立方米已具备填充条件，相当于早期填充一个月，高于上游坝基12m。因此，我们应该集中在水库上游抢填，半个月后，将与中下游坝面齐平，然后继续填筑坝体防洪小截面。
2 水库工程填筑技术处理
坝体的建设强度主要是指填筑强度，必须按照施工进度的要求确定，然后根据总体施工方案的发展充实程度，对坝体道路和坝体材料进行施工规划采矿方案，选择机械设备的种类和数量，使每一个配套生产能力，形成“一条龙”装配线的良好局面，但坝料的充填强度受场地，道路，施工成本的干扰，要经多次综合分析确定，来使得经济合理，汛前坝体历时100天的填筑量为28.5万m3，得到日填筑强度为3420m3，日投入强度2858m3; 汛期后的填筑强度为3384m3，略低于汛前填筑强度，因此，大坝日填筑强度3420m3。有2个石场开采主堆石料和过渡材料，开采强度可以满足供应的要求。但为尽早填筑大坝，降低填筑强度，确保防洪目标的实现，将大坝360m高度以下分为4个子区域。上面380米高处形成了一个狭长的坝面。机械操作困难，干扰大，填充强度大大降低。
2.1 大坝填筑工序和方法
坝面作业分为铺设、浇灌和碾压三道工序，以及下游斜坡干砌砌筑和上游垫层坡面修整、斜坡碾压、护坡以及与岸坡处理等工序。大坝填筑材料采用流水作业的方法来实施，将坝面分成三块，各填筑快依次完成摊铺、喷灌和碾压等过程，同时，使所有的过程可以连续进行，尽量保持平齐上升，坝面平整，宽敞，有利于机械化施工。在坝体窄、窄坝填筑时，也可将坝面分为两块，使摊铺和碾压连续进行。喷洒是在铺料过程中完成的。坝体填筑工序流程如下图1。
图1：坝体填筑工序流程
2.2 筑坝材料的开采
两个主要的堆石场是山谷型地貌单元。岩性为中生代侵入辉长岩，块状构造，节理裂隙发育，缝间距为0.4?0.5m，最大为1.5?3.0m。周围有村庄，最近的房子距料场仅70米。由于这两个采石工作面只有150m长，山体陡峭，面积小，开采量只有75万m3左右，且建设成本高，所以坝体材料采用小洞室爆破开采，过渡材料是在岩裂更加发达的地方开采。确定爆破参数并进行装药布置：首先根据天然石材级配的岩石性质和岩石结构估算，按照“小阻力线，线性装药，大空间，单药包起爆”的原则，确定主要爆破参数：最小阻力线W值和爆破效应指数n。 W值过大会造成外部岩体破碎，弱化，安全防护要求高；W值太小，施工成本增加，适用于12?16m的工程。对于陡倾爆破，n = 0.75?1.15。这样可以根据药包之间的距离，埋深的深度和地形来综合考虑包件的布局。该项目由两排两层或两排单层组成。药包为长条形，装药量为440?480KG /米，使爆破岩石均匀破坏。
2.3 坝料铺填
坝料碾压试验是坝体填筑前必不可少的环节，工程结合生产对各种筑坝材料进行了碾压试验，其成果可作为控制填筑质量的施工参数，见表1。坝料的铺填要先摊铺、碾压两层垫层料，然后在其上填铺两层过度料，随后是主堆石料从上游铺填到下游，一直到次堆石区，并对次堆石区进行铺填。各个阶段不同，卸料方法也不同，对于垫层料和过渡料采用后退法进行卸料，要防止石料的分离，利用反铲进行摊开和铺填，人工进行整平。对于主堆石料和次堆石料采用的是可以控制厚度和平整度的进占法进行卸料，同时要考虑卸料的一步到位以及摊铺的及时，防止石料分离。对于岸坡和过渡料相接处采用的是提前进行后退法卸料，同时要保证过度料要达到2m的厚度，避免边角出集中有大石，以方便整平压实。此外，每有2～3m距离的升高，就要进行一次人工削坡，来降低成本。
表1 筑坝材料碾压实验成果表
2.4 坝料洒水碾压
坝料铺设完成后，要在运输车辆正常行驶的情况下，尽快利用压力水管和洒水车联合给坝料进行均匀洒水。用120A 推土机牵引20t 振动碾进行每次错距为碾轮宽八分之一的进退错距法进行碾压，使碾压过的垫层料可以满足上游要求。虽然在坝面下游边线2m内的区域有大量的石块，平整度不是很高，碾压的不够到位，但是，经过长期的观测并没有凹陷现象出现。
2.5 接合部的坝料填筑
对于坝体分期填筑的结合部的填筑主要有两种情况，一种是一坡到顶的结合部填筑，一种是台阶式的结合部的填筑。对于一坡到顶的结合部，由于存在松坡现象，即存在一定厚度的松散料在外坡附近无法压实，所以要进行逐层削坡处理以使后期填筑能够顺利进行。逐层削坡处理需要利用反铲对松坡石料进行逐层的挖运摊铺，然后与新铺料一起碾压，直到压石坝料露出为止。若出现滚石和滑坡要尽快处理。对于台阶式的结合部，为了能与后期填筑层一起碾压，需要每层的台阶提前留出2m的宽度，以保证与后期填筑层高度相同，相互连接。其特点是施工简单，能够较好的控制施工质量，但是拥有1：2的平均坡比使得占用的场地较大；而一坡到顶结合部却恰恰相反，施工繁琐，难以控制好质量，但却拥有最小的拦洪选断面工程量，因为只有1：1.2的坡比，所以占用的场地也更小。
由于大坝分为两个阶段进行填筑，坝址较小，各工序间存在较大干扰。因此，我们决定在防洪前和封顶后进行上游坝坡碾压。应在碾压前进行人工削坡，并在碾压后进行防护。在修整斜坡面前，我们必须在斜坡上有放样基线，努力完成一次性修整。因为两次修理时，手工操作很困难。垫层料水平碾压沉降值要比预留压缩沉降值大1～2cm。斜坡碾压是将一台作为活动地锚的30t重的反铲设置在距上游坡边线1m处，并在反铲的行走大梁上挂有牵引10t振动碾的钢丝绳导向轮，通过1台120A推土机和钢丝绳来使振动碾上下碾压。经过反复测试，用10t的振动碾碾压6遍，并且控制加水量在9%,便能够达到设计的要求。碾压前一个小时要对坡面进行洒水处理以使其内外层含水量达到要求，利用错距重复碾压综合法从下端开始进行上下全振，为了保证施工质量和生产效率，要使反铲沿错距方向每次慢慢移动半米，并且要保证不能使碾压过程中断。碾压结束后，全部采用5～8cm厚M10 砂浆和3～5mm厚乳化沥青进行人工抹面和涂刷以防护坡面。
3 填筑工程质量评价
大坝坝体填筑的建成共有112个单位，合格率为100%，其中优良为102，优良率为91.1%。填筑施工质量按照“碾压参数和干密度”两项指标进行监测，经过多次试验，只要严格控制轧制参数，干密度均符合要求。当坝体填筑，一套四点式和一组两点水管式沉降仪和引张线式水平位移计分别被埋在380m和400m高程坝体内。3 个表面观测点被埋葬在420.43m高程坝顶。截至2003年9月30日，最长的嵌入时间已有506d，最短的132d，它可以从大坝沉降过程线中看出，坝体沉降在3个月后趋于平稳，6个月后基本稳定，最大沉降值为318mm，大坝表面无裂缝，混凝土板6个月后无裂纹，填筑质量好。此外，分期填筑以及观测点上下厚度等因素会影响坝体的沉降值。
4 结束语
以现场施工条件为基础，采用合理的施工策略，可以使施工效率显著提高，操作简便，坝体填筑任务顺利完成，节约了大量工程成本，为同类的坝水库体填筑提供工程依据和参考价值。
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论文作者:朱丽兰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/27
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