摘要:貴州盤南電廠響水水庫(kù)面板堆石壩填筑施工技術(shù)是在上壩運(yùn)輸?shù)缆飞俚那闆r下,通過(guò)精心組織、方案優(yōu)化的施工前提下僅用10個(gè)月工期安全并高質(zhì)量地完成了壩體103萬(wàn)m3填筑量,最高月填筑強(qiáng)度達(dá)到22萬(wàn)m3,較計(jì)劃提前56天。該施工技術(shù)創(chuàng)造了施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全與施工成本等管理的多贏,贏得業(yè)主、地方政府等的高度評(píng)價(jià)并取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 
關(guān)鍵詞:響水水庫(kù);面板堆石壩;填筑施工 
  1 工程概述 
  響水水庫(kù)工程主要功能是為盤南6×600MW機(jī)組的大型火電廠提供2.7m3/s冷卻用水(保證率97%)的水源工程,位于貴州省盤縣響水鎮(zhèn)。該樞紐由庫(kù)區(qū)伏流過(guò)水洞、鋼筋混凝土面板堆石板、左岸引水系統(tǒng)、右岸地面開敞式溢洪道及泄洪消能設(shè)施以及火電廠取水系統(tǒng)等建筑物組成,主要以供水為主,兼顧發(fā)電及其它,總裝機(jī)容量為12.8MW,總庫(kù)容3357萬(wàn)m3,電廠年用水總量5823萬(wàn)m3,正常蓄水位EL.1459m。本樞紐工程屬Ⅱ等,大壩按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),相應(yīng)水位高程EL.1459.42m,2000年一遇校核,相應(yīng)水位高程EL.1461.11m。 
  水庫(kù)大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,設(shè)計(jì)壩高84.45m,壩頂高程EL.1463.45m,壩頂長(zhǎng)320m、寬6.05m,最大橫斷面底寬約262m;上、下游壩坡比均為1∶1.4并在壩后EL.1430m設(shè)置一道3m寬?cǎi)R道;壩體由墊層區(qū)(周邊特殊墊層區(qū))、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、主堆石排水區(qū)及下游干砌塊石護(hù)坡共6部分組成,填筑總量103萬(wàn)m3,墊層水平寬3~20m、過(guò)渡層水平寬4~11.67m,EL.1418m以下的趾板和面板上采用粘土鋪蓋和石渣填筑,大壩下游坡面為干砌塊石護(hù)坡,法向厚度0.8m。 
  2 壩體填筑 
  2.1 填筑概況及設(shè)計(jì)特點(diǎn) 
  壩體填筑由特殊墊層料(小區(qū)料)、墊層料(2A)、過(guò)渡料(3A)、主堆石(3B)、次堆石(3C)及主堆石排水區(qū)(3E)和下游干砌塊石共七個(gè)區(qū)組成(壩體結(jié)構(gòu)見下圖1),填筑總量103萬(wàn)m3(墊層料4.65萬(wàn)m3, 小區(qū)料0.33萬(wàn)m3, 過(guò)渡料10.19萬(wàn)m3, 主堆料58.65萬(wàn)m3, 次堆料27.71萬(wàn)m3, 壩后護(hù)坡1.47萬(wàn)m3),其中墊層區(qū)水平寬3~20m、過(guò)渡層水平寬4~11.67m,主堆料水平寬度3.95~127.88m,次堆料水平寬度26.3~69.8m,總寬度6.85~265.5m,壩后干砌塊石護(hù)坡法向厚度0.8m。 
  2.2 料場(chǎng)布置與開采及爆破試驗(yàn) 
  2.2.1 料場(chǎng)布置與開采 
  大壩填筑料源為設(shè)計(jì)規(guī)劃的料場(chǎng),位于伏流洞段右岸公路邊,距壩址約5~7km,有用料儲(chǔ)量約160萬(wàn)m3,能滿足本工程施工需要。開采時(shí),先期進(jìn)行覆蓋層剝離,隨后按設(shè)計(jì)技術(shù)要求并結(jié)合以往類似工程類似巖性的爆破試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行各區(qū)料的爆破試驗(yàn)并獲取符合相應(yīng)料設(shè)計(jì)級(jí)配與質(zhì)量要求的爆破參數(shù)和起爆網(wǎng)絡(luò),采取整體臺(tái)階梯段(10m垂直)爆破開挖,液壓鉆為主潛孔鉆為輔造孔,2#巖石銨梯炸藥,孔間、孔內(nèi)順序微差起爆網(wǎng)絡(luò)。 
  2.2.2 爆破試驗(yàn) 
  堆石壩壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分區(qū)及各區(qū)所起的作用不同,其各分區(qū)填筑材料的粒徑及級(jí)配的要求亦有所不同,因此針對(duì)各分區(qū)填筑料的粒徑及級(jí)配要求來(lái)爆破開采。通過(guò)爆破試驗(yàn)取得滿足設(shè)計(jì)要求的良好級(jí)配的爆破參數(shù)。由于墊層料的級(jí)配是通過(guò)機(jī)軋實(shí)現(xiàn)的,因此爆破試驗(yàn)只針對(duì)過(guò)渡料和堆石料來(lái)進(jìn)行,其主要技術(shù)指標(biāo)要求為:滿足壩體材料的良好級(jí)配要求,即不均勻系數(shù)大于5,曲率系數(shù)達(dá)到1以上的連續(xù)級(jí)配,超徑塊體要求減小到1%;主堆石料小于5mm含量小于20%;過(guò)渡料小于5mm含量達(dá)到5%~30%。 
  根據(jù)爆破參數(shù)和作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行壩體填筑料爆破,并按設(shè)計(jì)技術(shù)和規(guī)范要求對(duì)堆石料 
  和過(guò)渡料分別進(jìn)行五組級(jí)配分析,其爆破試驗(yàn)爆破料超徑(大于80cm)含量約為1%左右,各級(jí)料百分含量滿足要求,且料徑級(jí)配均勻,能滿足壩料設(shè)計(jì)技術(shù)及規(guī)范要求,其結(jié)果均在設(shè)計(jì)要求的包絡(luò)線內(nèi)。說(shuō)明爆破試驗(yàn)成功,達(dá)到設(shè)計(jì)要求的級(jí)配。 
  2.3 填筑碾壓試驗(yàn)及成果 
  填筑施工前按設(shè)計(jì)提供的技術(shù)及相關(guān)規(guī)范要求以及以往類似工程類似巖性的碾壓試驗(yàn)參數(shù), 于04年5月進(jìn)行各區(qū)料分區(qū)填筑碾壓試驗(yàn)(受碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地制約,采取分區(qū)進(jìn)行)并通過(guò)聯(lián)合驗(yàn)收;同年11月在壩體EL.1401m進(jìn)行墊層、過(guò)渡及主堆料的聯(lián)合試驗(yàn)及在壩前EL.1401m以下進(jìn)行斜坡墊層料的碾壓試驗(yàn),碾壓機(jī)械為三一26E自行式振動(dòng)碾,斜坡碾壓機(jī)械為YZT-12型拖式振動(dòng)碾,確定了壩體填筑標(biāo)準(zhǔn)及碾壓參數(shù),并明確施工現(xiàn)場(chǎng)控制以施工參數(shù)為主,挖坑試驗(yàn)為輔的方法。
  3 壩體填筑施工 
  3.1 填筑分期與相應(yīng)特性及道路布置 
  根據(jù)壩體結(jié)構(gòu),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、工程進(jìn)度、施工道路布置及觀測(cè)埋設(shè)等因素綜合確定壩體分六期填筑。 
  3.2 填筑設(shè)備配置 
  為確保填筑進(jìn)度及施工質(zhì)量,結(jié)合工程實(shí)際及以往類似工程填筑施工配置了自行式振動(dòng)碾2臺(tái)、平板碾和拖碾各1臺(tái)、推土機(jī)3臺(tái)、挖掘機(jī)7臺(tái)、自卸汽車60輛。 
  3.3 壩體填筑施工 
  壩體填筑堆石料采用挖掘機(jī)裝自卸汽車經(jīng)各期上壩路運(yùn)輸上壩,進(jìn)展法鋪料,推土機(jī)平倉(cāng),人工灑水濕潤(rùn),25t自行式振動(dòng)碾錯(cuò)距法碾壓,其壩面填筑參數(shù)嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)確定的各區(qū)參數(shù)執(zhí)行,每層填筑碾壓完畢并經(jīng)檢測(cè)及聯(lián)合驗(yàn)收合格后,按相關(guān)填筑料的技術(shù)要求進(jìn)行上層填筑施工。各區(qū)填筑料具體施工方法: 
  按設(shè)計(jì)要求完成各填筑區(qū)邊界線的基礎(chǔ)測(cè)量、壩基找平、壩料開采,上壩料均采用挖機(jī)裝15~30t自卸汽車運(yùn)輸上壩,進(jìn)占法布料,推土機(jī)推平,人工控制填筑層厚;墊層料由裝載機(jī)或挖機(jī)裝15~20t自卸汽車運(yùn)輸上壩,后退法布料,推土機(jī)推平局部挖機(jī)修整,人工控制填筑層厚。   鋪料整平:堆石區(qū)采用自卸汽車進(jìn)占法鋪料,推土機(jī)攤鋪整平壩面, 1m3反鏟挖掘機(jī)剔除少量超徑石,并修整主堆石區(qū)和過(guò)渡區(qū)的邊界面。填筑層與岸坡結(jié)合部及各分區(qū)、分塊結(jié)合部剔除大塊石并將粗粒徑集中部分挖除,回填以級(jí)配連續(xù)的石渣料;因施工道路等原因超高填筑部位須預(yù)留臺(tái)階,臺(tái)階寬度不小于該填筑層厚的2倍;過(guò)渡料采取自卸汽車后退法布料, 1m3反鏟挖掘機(jī)攤鋪整平并剔除少量超徑石,人工配合修整邊界面。在與墊層料交界的部位,剔除粒徑超過(guò)20cm的塊石;與主堆石區(qū)交界的部位,剔除粒徑超過(guò)40cm的塊石;墊層料采取自卸汽車后退法布料,1m3反鏟挖掘機(jī)攤鋪整平,人工配合修直邊界線。墊層(特殊墊層)料填筑層不準(zhǔn)超厚。 
  填筑碾壓:25t自行式振動(dòng)碾錯(cuò)距法碾壓,滾筒錯(cuò)距50~60cm,往復(fù)為兩遍,順壩軸線方向行駛,靠岸坡邊緣50~100cm范圍內(nèi)大型振動(dòng)碾不能碾壓到位,均按相應(yīng)分區(qū)填筑厚度折半填筑,采用大型振動(dòng)碾盡量從順邊坡及垂直岸坡兩個(gè)方向交錯(cuò)碾壓并在最靠近岸坡位置持續(xù)振動(dòng),最大限度地讓激振力傳遞并使振動(dòng)碾與周邊縫間的填筑料得到充分?jǐn)D壓而密實(shí),最后再采用小型平板振動(dòng)碾反復(fù)振動(dòng)碾壓,確保填筑碾壓質(zhì)量與效果。 
  墊層區(qū)與過(guò)渡區(qū)先于相鄰主堆區(qū)填筑,其填筑方法:自卸汽車后退法布料,CAT320B挖機(jī)平整修直上游邊線,墊層與過(guò)渡層同時(shí)、同層、同厚碾壓,碾壓前充分灑水濕潤(rùn)以保碾壓質(zhì)量與效果,同時(shí)加強(qiáng)過(guò)渡區(qū)與相鄰主堆區(qū)接縫位置的騎縫碾壓,確保分區(qū)搭接質(zhì)量與效果。 
  斜坡修整與碾壓:墊層面每升高15~20m時(shí)進(jìn)行一次斜坡碾壓。斜坡碾壓前先進(jìn)行坡面修整。按測(cè)量放樣吊線,預(yù)留一定厚度的沉降量。人工自上而下,逐層剝除吊線以上的墊層料,使坡面平整。修坡時(shí),要保證坡面平整,碾壓后斜坡面的平整度控制在+5~-8cm之內(nèi)。斜坡碾壓采用錯(cuò)距法,碾跡最小搭接寬度20cm,先靜碾兩遍,然后半振碾(上振下不振,往復(fù)一周為一遍)七遍,最后靜碾一遍。 
  填筑灑水:從布置在兩壩肩水池接4寸管沿岸坡架設(shè),壩面內(nèi)接2寸橡管隨填筑部位人工移動(dòng)灑水,在鋪料整平經(jīng)確認(rèn)厚度符合要求及碾壓前,開始灑水,水管安裝水表計(jì)量,以確保灑水量滿足要求及填筑質(zhì)量與效果,灑水量按碾壓試驗(yàn)確定參數(shù)執(zhí)行。 
  下游壩后干砌石護(hù)坡:下游護(hù)坡隨壩體上升跟進(jìn)砌筑,充分利用爆破開采中的超徑石料,鋪以人工撬填,使最大的面平行于設(shè)計(jì)坡面。護(hù)坡塊石之間嵌合牢固。 
  4 填筑施工質(zhì)量控制 
  面板堆石壩質(zhì)量控制主要有料場(chǎng)及壩面兩個(gè)環(huán)節(jié),其最關(guān)鍵環(huán)節(jié)還在于料場(chǎng),料場(chǎng)控制的關(guān)鍵又在于級(jí)配與含泥量的控制。先期采取徹底剝離覆蓋層到完整基巖面,確保含泥量控制在允許范圍內(nèi);級(jí)配控制,各區(qū)上壩料均按料場(chǎng)規(guī)劃區(qū)域嚴(yán)格按爆破試驗(yàn)確定參數(shù)進(jìn)行開采爆破(施工中隨巖層變化適時(shí)調(diào)整)。壩體填筑過(guò)程中必須抓好填筑各工序的施工質(zhì)量控制,根據(jù)壩體填筑施工規(guī)范,填筑施工質(zhì)量控制主要采取以控制施工參數(shù)和挖坑取樣(輔以核子密度儀)測(cè)試孔隙率及干密度的雙控制。 
  5 填筑施工安全控制 
  在填筑施工過(guò)程中,主要從料場(chǎng)及壩面兩個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)控制安全,而關(guān)鍵環(huán)節(jié)還在于料場(chǎng)。料場(chǎng)安全控制主要從先期拆除爆破安全距離范圍內(nèi)所有設(shè)施、爆破安全警戒的設(shè)置、火工產(chǎn)品的管理、開采過(guò)程中邊坡危懸石處理、裝運(yùn)設(shè)備場(chǎng)內(nèi)管理及道路維護(hù)等;而壩面安全控制主要從壩面設(shè)備運(yùn)行管理(特別是壩體上升后碾壓設(shè)備)、壩體填筑上升與壩前壩后交叉施工的護(hù)欄設(shè)置、壩面夜間施工加強(qiáng)照明設(shè)置、壩面施工派專職安全員輪流值班巡視與監(jiān)督等。 
  6 填筑施工成本控制 
  在保證工程安全、進(jìn)度及質(zhì)量的前提下,為最大限度地降低施工成本,從主要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上加強(qiáng)管理:首先加強(qiáng)上壩料管理與控制,對(duì)上壩運(yùn)輸全部實(shí)行過(guò)磅核算,其次加強(qiáng)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的管理,提高車輛的日上壩強(qiáng)度與效益,有效地節(jié)省2個(gè)月工期而取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 
  7 結(jié)語(yǔ) 
  盤南面板堆石壩在僅有一條上壩運(yùn)輸?shù)缆非疫與地方交通存在交叉混用及運(yùn)距達(dá)5~7km等復(fù)雜條件下的填筑施工,僅用10個(gè)月安全地完成壩體填筑量103萬(wàn)m3,提前2個(gè)月,使壩體填筑能保持連續(xù)4個(gè)月完成填筑量69.2萬(wàn)m3,最高月上壩填筑強(qiáng)度達(dá)22萬(wàn)m3/月, 至05年10月10日止壩體最大沉降不足20cm,其施工安全與施工成本得到很好的控制,創(chuàng)造施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全與施工成本等的多贏,并取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。