沥青面板堆石坝堆石料填筑质量控制

李江博

摘要：当今水利工程技术快速发展,我国目前对沥青面板堆石坝的建设技术越来越成熟,其高度也在不断突破新的记录,沥青面板堆石坝的施工技术要求也越来越高。经过多年的发展,我国在该领域有了较大的进步,技术的自主能力也不断增强,文章旨在对沥青面板堆石坝堆石料填筑质量控制进行阐述,将沥青面板堆石坝堆石料填筑质量控制进行系统的介绍。

关键词：堆石坝；堆石料填筑；质量控制；碾压

一、大坝基本情况

1.工程概况

巴基斯坦卡洛特水电站大坝为沥青混凝土心墙堆石坝布置于Jhelum河主河床，坝轴线为与原河流接近正交直线，方位角NE62.43°。坝顶高程EL.469.50m，坝顶轴线长460.0m，顶宽12.0m，最大坝高95.5m。大坝填料主要由沥青混凝土心墙，沥青心墙上、下游侧过渡料Ⅰ，上游侧过渡料Ⅱ，下游侧竖向排水层，上坝上游侧堆石Ⅰ区、堆石Ⅱ区和下游侧堆石Ⅱ区、堆石Ⅲ区，排水垫层和下游EL.410.0m排水体，及坡面防护块石砌体及其反滤层等组成。大坝各类堆石体和填筑料累计工程量410.05万m3，其中砂岩料填筑为353.23万m3，浆砌石和干砌石8.7万m3。

2.大坝堆石料填筑及质量要求

    表1         卡洛特大坝堆石料填筑要求

项目名称	工程量（万m3）	孔隙率/相对密度Dr	颗粒级配				渗透系数（cm/s）
			最大粒径（mm）	＜5mm颗粒含量（％）	＜0.075mm颗粒含量（％）	级 配
堆石Ⅰ区	186.70	21%(转存料为19%)	800	/	＜5	级配 连续	≥i×10-3
堆石Ⅱ区	114.85	19%	800	＜35	＜5	级配 连续	≥i×10-3
堆石Ⅲ区	51.68	19%	800	＜30	＜5	级配 连续	≥i×10-3

3堆石料料源

堆石Ⅰ区填料来源：溢洪道开挖微新及弱风化砂岩、微新泥质粉砂岩，以及转存砂岩料。

堆石Ⅱ、Ⅲ区填料：溢洪道开挖微新砂岩料。

二、大坝堆石料填筑施工工艺

1.大坝砂砾料填筑施工工艺

堆石料填筑单元划分→填筑料分区填筑→各单元内碾压→流水作业→下一单元填筑碾压。具体填筑工艺流程如下图：

图1        堆石料填筑工艺流程图 

2.质量控制关键点

卡洛特水电站大坝堆石料填筑质量控制关键点为砂岩料源质量控制和碾压质量控制。

（1）料源质量控制

卡洛特大坝砂岩料来源为溢洪道石方开挖，溢洪道岩石为泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩层级砂岩、泥岩互相交错，经核算扣除开挖损耗后的砂岩工程量为241.3万m3,换算压实方为316.10万m3,加上其他标准为大坝填筑备存的微新砂岩料50万m3,基本满足大坝填筑需要，但无较多富余量可浪费。对此需做好大坝填筑砂岩料的分料和保护，避免混料造成砂岩料浪费。

（2）碾压质量控制

     砂岩料在过渡振动碾压后砂岩料碎化，并在层面形成石粉板结层，导致孔隙率和颗粒级配不达标。经过碾压试验测定，碾压参数如下。

     表2              砂岩料碾压参数

项目名称	碾压设备参数			铺料厚度（cm）	碾压遍数	行进速度	含水率
	机具 型号	振动力 （kN）	工作质量 （t）
堆石I区	DYNAPAC CA610D	317/213	20.65	80	12遍	1.5km/h～3km/h	2%
堆石II区	DYNAPAC CA610D	317/213	20.65	80	8遍	1.5km/h～3km/h	2%
堆石III区	DYNAPAC CA610D	317/213	20.65	80	8遍	1.5km/h～3km/h	2%

三、大坝砂砾料填筑质量控制

1.料源质量控制

（1）按爆破试验确定的爆破参数进行溢洪道Ⅱ区和Ⅲ区开挖；溢洪道石料爆破后，进行爆破料检测，再分选挖装，不合格料不准装车；爆破料挖装时，用挖装机械剔出超径石，进行二次解炮；在料场出口处设置坝料检查站，由专职检查人员对每车坝料进行检查鉴定，确定坝料合格后方可放行。

（2）做好转存料场管理，按规划的中转料场，要求的填筑方式，备存部位、填筑高程及堆存要求等备存砂岩有用料。

（3）备存的砂岩石料分层堆存，分层取用，防止发生污染及颗粒分离现象。

2.运输与卸料质量控制

（1）对每台运输车输进行检查，运输车辆大箱必须干净无任何杂物，方可装车。

（2）进入填筑区的车辆轮胎应经水槽清洗，以免夹带泥块入内。

（3）每台上坝车辆在各料场装车后，挂牌上坝，便于坝面指挥人员对来料好识别。

（4）运输车上坝面后，服从坝面指挥人员指挥，保证各料物分布的合理填筑部位。

（4）堆石料采用端进法卸料，即卸在未碾压层平台的前沿1.2～1.5m内范围。过渡料和竖向排水层等，采用后退法卸料，以减少物料分离。

（5）卸料料堆间距根据铺料层厚度确定，过密则增加推土机工作量，过稀需二次补填。

（6）在填筑期间或填筑以后，局部出现污染的填料予以全部清除。

3.铺料层厚控制

（1）按设计要求和报批的碾压试验结果确定的各料区层厚，进行现场铺筑。其平整度近似水平，铺料时应防止料源分离形成较大空隙。

（2）在每个填筑单元内，每20m放置一个80cm长的标志杆，以控制铺料厚度利于推土机平料。标志杆有专人负责挪动。

（3）根据各料区厚度，铺料前，在填筑区周边测量高程，用油漆或白灰标识回填层高程线，并放出桩号线和料区分界线。

（4）推土机平料后，暴露于表面的大块石及尖角凸块应及时用液压冲击锤或夯锤击碎处理。

（5）填筑完毕后，按20× 20m网络且不少于20个点进行检测，达到要求后，方可继续上升。

（6）特殊区域的分界线，在现场用石灰划线，侵占料用反铲配合人工清理。

（7）设置质量控制点，并由专人进行层厚检查。

（8）严格控制料区分界线，侵占料采用反铲及时清理。

4.摊铺碾压质量控制

（1）在坝体填筑中，以控制碾压参数为主，以附加质量法（或试坑法）检测干容重控制为辅的“双控”法进行质量控制。

（2）按选定的碾压设备，对堆石区和过渡层等填筑料分区碾压。

（3）振动碾的碾压行进速度，控制在1.5～3km/h内。

（4）碾压时采用错距宽度进行碾压，错距宽度宁小勿大。

（5）做好碾压设备维护和保养，定期对激振力，频率检查，保证设备工况良好。

5.质量检测控制

（1）通过强化的检测手段对大坝填筑料填筑结果，根据规范进行坝料干密度、渗透系数和级配进行检测。

（2）质量检测以控制碾压参数为主，以附加质量法（或试坑法）检测为辅的“双控”措施。

（3）使用统计技术对参数记录，试验分析结果进行统计分析，针对存在的问题有针对性地提出改进措施，不断提高质量控制水平。

6.三维仿真可视化技术进行质量监控

卡洛特大坝施工仿真三维可视化系统，将大坝的填筑进度数据与三维相结合，施工质量和温控状态的数据以图标或数字的形式呈现，形成一个数据可视化平台从而可以直接直观的观察大坝当前的施工状态和施工进度。通过建立大坝填筑施工数据可视化系统模块，以对坝料的填筑进行全过程的实时监控，对坝体填筑质量进行控制，以实现了对水库工程大坝施工进行远程、移动、高效、及时、便捷的管理与控制，实时指导施工，提高了管理水平与效率，同时也为工程汇报宣传提供良好的展示平台。

图1： 大坝施工三维可视化仿真系统操作界面

四、结束语

通过采用上述碾压参数和工艺质量控制措施，保障了卡洛特水电站大坝填筑质量，目前卡洛特大坝已通过蓄水验收，大坝各项质量指标均满足设计要求。

参考文献

[1]普洪嵩,雷红军,冯业林,方超磊,朱秀燕.面板堆石坝面板挤压破坏处理措施研究[J].人民黄河,2019,41(S2):69-71+84.

[2]贾飞宇.混凝土面板堆石坝施工技术综述[J].黑龙江水利科技,2014,42(12):92-94.DOI:10.14122/j.cnki.hskj.2014.12.032.