积石峡水电站面板堆石坝坝体变形控制措施

黄建强，洪建凯

（1.中国水电建设集团十五工程局有限公司第一工程公司，陕西 咸阳 712000；2.黄河上游水电开发有限责任公司拉西瓦发电分公司，青海 西宁 810000）

我国从1985年开始用现代技术修建混凝土面板堆石坝。坝高大于100 m的约有56座，其中水布垭等200 m级高坝已成为我国具有代表性的工程。然而，混凝土面板堆石坝在施工和运行中仍存在各种各样的问题，如后期变形量大，不均匀沉降导致面板开裂，接缝张开，止水失效等。由此可见，在关于大坝安全稳定、变形、渗流控制中，仍以变形控制最为关键。本文结合积石峡水电站面板堆石坝的施工，从断面设计、坝料分区、坝料选用、压实密度、填筑顺序、预留沉降及止水设施、渗流控制等方面进行变形控制，以期达到坝体安全运行之目的。

1 面板堆石坝基本概况

1.1 坝料性质

积石峡水电站坝体填筑料主要为坝址区开挖料，粒径为0～800 mm。坝址区开挖料主要为K13－2紫红色中细砂岩和K14－1砖红色、紫红色泥质粉砂岩细砂岩、砾岩，具体参数见表1。坝体填筑料各种岩性的组成是： 砾岩∶砂岩∶泥质粉砂岩=5∶3∶2。

表1 开挖料物性参数

1.2 控制参数

根据碾压试验，确定的控制参数见表2。

2 变形控制措施

2.1 施工工艺

积石峡水电站在坝内设置了水平和垂直排水体，使坝体浸润线降低，保证坝体稳定安全。根据开挖坝料性质，分主堆石料和次堆石料。垂直排水体的宽度为2～4 m；水平排水体共4条，单条宽度为10 m，间距15 m，高度为4 m，高程为1 785～1 789 m。在坝体填筑过程中，采用 “先粗后细”的原则。坝体上下游在1 785 m高程以下，采用 “先填筑下游，再填筑上游”的施工方法，上下游高差控制在15 m以内，上游预留宽度30 m左右。

表2 各类坝体填筑料碾压控制参数

积石峡水电站引水压力钢管在坝右0+064以左穿过坝体，外包混凝土至1 834.5 m高程。在坝体填筑过程中，先进行坝右0+064以右的填筑，待填筑至1 857 m高程后，再进行坝右0+064以左的填筑，见图1。

2.2 碾压密实度控制

在坝体填筑施工过程中，严格按照施工参数施工，并安排专人进行碾压遍数控制（每台振动碾后安排专人采用记分牌记录碾压遍数），定期对碾压设备性能参数进行检查校核，确保碾压密实度。实际坑检统计结果见表3。

从表3可以看出，实际坑检统计的干密度均大于设计值，而孔隙率均基本小于设计值，符合规范要求。

2.3 坝料加水

坝料加水分为坝外加水和坝内加水两种。

坝外加水是在坝外设立一个倒L型的φ75 mm钢管，钢管高3.5 m，钢管上加设阀门，作为来料车加水的主管道。为了保证洒水的均匀性，在洒水钢管处自行加工一个φ75 mm的花管洒水头，每车加水15～20 s（每车拉运坝料15 m3，坝料加水按5%控制，水泵供水量约为180 m3/h）。

表3 坝料填筑检测统计

坝内加水主要对已摊铺的坝料进行部分补水。依靠设在岸坡面上的管道预留接口，接支管道和喷头进行洒水。在坝面上升的同时对主管每3 m调整一次，以满足施工要求。主管道沿上下游坝面每60 m预留φ75 mm的接口，安装阀门，大坝洒水管道从阀门处接入，在接口管道上接消防水管和四通管道及喷头（PY-50型，喷洒半径15～20 m，洒水量20～25 m3/h）。

2.4 坝体浸水降低后期湿化和流变变形量

坝体在填筑过程中，虽然在坝外及坝内对坝料进行了加水，使填筑过程中的开挖料达到湿化，并取得较高的碾压密实度。但为了减小蓄水后流变引起的变形量，积石峡水电站利用现场地形条件，于2009年9月2日～11月5日对坝体1 785 m高程以下进行了浸水，浸水高度25 m，从而使1 785 m高程以下的坝料充分变形，坝体沉降速率明显加快。

2009年9月2日～11月5日坝体浸水期间的大坝沉降变形记录见表4。

从表4可以看出，沉降速率很小。从2009年11月1日后坝体沉降趋于稳定。

2.5 预留沉降期

图1 1 884.5 m高程以上坝体填筑纵剖面示意（单位：m）

表4 2009年坝体浸水期间的大坝沉降变形

积石峡水电站坝右0+64以右于2009年8月15日填筑至高程1 857 m。坝右0+64以左于2009年9月27日填筑至高程1 857 m。2010年3月15日开始第一仓面板施工。截止面板施工，坝右0+64以右（坝体高度97 m）预留沉降期为7个月，坝右0+64以左（坝体高度22.5 m）预留沉降期为5.5个月。

3 坝体变形控制效果

2010年3月15日在积石峡水电站面板施工时，坝体的总沉降量为480 mm，面板施工前三个月的平均月沉降量均小于5 mm。截止2010年11月15日（坝体蓄水后1个月）坝体的总沉降量为499 m。2010年3月15日～11月15日，平均月沉降量为2.5 mm。坝体总沉降量占坝高的0.51%。与清华大学土木研究所[1]经过模型参数确定方法算得的坝体变形量对比（见表5）可以看出，通过以上施工技术和措施的实施，积石峡水电站面板堆石坝施工期的坝体变形控制效果显著。

表5 施工期和蓄水后坝体位移最大值比较mm

4 结语

积石峡水电站面板堆石坝在坝体填筑过程中，根据坝料的性质，确定合理的控制参数，使坝体的压实度达到优良标准。另外，在施工过程中，选用科学的施工方法和施工措施，加快坝体的沉降变形，为面板堆石坝防渗体施工赢得了时间，也为防渗体的质量控制奠定了基础。

［1］清华大学.积石峡面板堆石坝多岩性混合开挖料筑坝可行性论证与优化分析研究报告［R］.西宁：黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司，2008.