响水涧抽水蓄能电站上水库主坝填筑施工与质量控制

潘福营 尹成福

（中国水利水电第五工程局有限公司 成都 610066）

1 工程概况

安徽响水涧抽水蓄能电站位于安徽省芜湖市三山区境内，电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、开关站和下水库等建筑物组成。

上水库主坝为面板堆石坝，趾板处坝高88.0 m，坝轴线处坝高89 m，从坝脚处算起坝高162.4 m，坝顶长度520 m，坝顶宽度8.0 m.主坝坝体填筑区自上游向下游依次为盖重区、上游铺盖区、特殊垫层区（2B）、垫层区（2A）、过渡层区（3A）、主堆

石Ⅰ区（3B）、主堆石Ⅱ区（3C）、基础过渡区（3C1）、主堆石Ⅱ增模区（3C2）、排水层区（3F，沟底部）、干砌石护坡。主坝坝体具体结构见图1.

图1 主坝坝体分区图

2 坝体填筑设计技术指标和碾压施工参数

主坝坝体总的填筑工程量为264万m3.主堆石Ⅰ、主堆石Ⅱ、过渡区填筑料主要来自库区石料场和环库公路开挖料，排水层料主要利用进出水口开挖料，垫层区料、特殊垫层区料由业主的筛分系统提供。设计坝料填筑质量要求及碾压控制参数见表1.

表1 坝体填筑材料设计指标表

3 设计坝基处理

由于主坝坝后狭长，设计对坝轴线下游侧坝基进行开挖处理，下游左侧坝基在从下游坝脚算起EL93、EL73、EL53、EL33、EL13不同高程设计有10 m×20 m的平台，平台之间采用1：1.5的坡度顺接。下游右侧坝基在EL107、EL80.5、EL68、EL48、EL13不同高程设计有10 m×20 m的平台，平台之间采用不同的坡度顺接。最后在坝脚高程开挖成一平台。

上游侧坝基主要进行覆盖层的清理，不稳定岩体的挖除、反坡处理、对断层等地质缺陷部位进行处理即可。

4 坝体填筑施工

4.1 施工准备

对于用于坝体填筑部位的开采石料首先要进行爆破试验，爆破开采石料的级配满足相应部位设计包络线的要求后才能正式进行爆破开挖。利用合格的爆破开采石料再进行填筑碾压试验，通过碾压试验确定各区料合理的施工参数：铺料厚度、洒水量、碾压遍数、碾压机具、铺料方式等。

根据地形特点，在主坝左岸上游侧不同高程布置了两条施工道路，右岸上游侧布置了一条施工道路，另外利用沟底和坝顶形成两条施工道路。施工道路采用泥结碎石路面，路面宽度大于8 m，施工道路跨越趾板部位采用了钢筋网挡土墙的形式。具体见图2.最后施工完成割除钢筋，进行封闭处理。

图2 跨趾板道路布置示意图

4.2 主坝填筑施工工艺流程

主坝坝面填筑作业的一般工艺流程为：坝基基础开挖、平整→填筑前地形测量及坝基验收→填筑料开采、运输→卸料、铺料、洒水→碾压→质量检测、验收→上一层填筑料填筑。

4.3 填筑施工方法

4.3.1 填筑料运输

所有进入坝区的填筑料均须满足不同填筑区填筑料的级配要求。从填筑料挖装开始直至运输到工作面的全过程对填筑料质量进行严格控制。料场配置质检人员对料源首先进行控制，对于所有填筑料在挖装过中所发现的断层夹泥、风化料、树根等及时清除，不合格的料绝对不能上坝。坝面设专职质检人员和试验人员对填筑料进行质量控制。

垫层料采用人工砂石系统生产的初破混合料和人工砂掺配而成，根据掺配比例分层摊铺掺拌，为确保其级配良好，在挖装时采取立面开采装车。在垫层料的掺拌中掺加了当地的部分粉砂，改善了垫层料的级配，效果较好。

除垫层料、过渡层料由于设计摊铺宽度较窄，采用10t自卸车运输外，其它部位的填筑料均采用15t、20t自卸汽车运输上坝。运输过程中，不同填筑料的运输汽车设明显的标志，由专人管理，防止填筑料混杂。坝面上设专门调度人员指挥卸车。对坝面上所出现的个别超径石挖运至坝体填筑区之外进行解小。

料场配置了正铲和反铲同时进行装车，从装车的效率和质量来看，大斗容的正铲立面开采填筑料，填筑料的级配质量和生产效率明显较反铲好。

4.3.2 卸料、铺料及洒水

（1）坝面各区填筑顺序：对于堆石料铺筑，根据坝面作业面积划分作业区域，分2～3个作业区域进行流水铺筑作业。填筑前先用白灰洒出各区料的边线。主坝各区填筑顺序：断层处理→排水层（3F）填筑→过渡区（3C1）填筑→主堆石Ⅱ增模区（3C2）填筑→主堆石Ⅱ区（3C）填筑→主堆石Ⅰ区（3B）填筑→过渡层填筑→垫层填筑→上一层填筑料填筑。主堆石Ⅱ区先于主堆石Ⅰ区填筑，为施工方便和保证质量，主堆石Ⅰ区紧跟主堆石Ⅱ区填筑，最多滞后2～3层。施工过程中严禁大粒径料区侵占小粒径料区。特殊垫层料采用人工铺设，，超前垫层料2 m高左右。

（2）卸料、铺料方式：堆石料采用15t、20t自卸汽车卸料时采用进占法进行，卸料后采用D85推土机及时平整，防止出现大块径石渣集中等级配分离现象影响碾压效果及填筑质量。过渡层料和垫层料采用10 t自卸汽车后退法沿坝轴线线方向间隔卸料，即自卸汽车在已碾压的坝面上行驶，并使每一料堆相隔一定的距离，然后用反铲进行平料。对于垫层料的铺筑，为确保其上游边线碾压密实，在铺筑时垫层料水平宽度超出其设计边线30 cm，同时垫层料的外边沿略高5～10 cm.以确保振动碾的作业安全。

在铺料过程中为准确控制填筑层厚，在已填筑的坝面上不同部位设置若干层厚控制标杆，质检员经常检查铺筑厚度，测量队也经常检查铺料厚度，及时进行纠偏，。

（3）填筑料洒水：响水涧上水库主坝填筑料主要为花岗岩，岩石强度很高，为了保证加水的效果，在坝外的上坝道路上布置了自动加水装置，运输石料的车辆经过时，首先对堆石料加水50%到运输车上，坝面再人工洒水50%.

4.3.3 碾压施工

堆石料、排水料采用26 t自行式振动碾碾压，过渡层料、垫层料采用20 t自行式振动碾碾压，均采用碾压试验确定的振动碾型号和碾压遍数进行碾压，碾压平行坝轴线方向按进退错距法进行碾压。振动碾行进速度控制在2 km/h以内。

在垫层、过渡层、堆石各分区的交接带，碾压搭接宽度控制在20 cm；在各区之内不小于50 cm.在靠近岸坡时，自行式振动碾可顺岸坡来回碾压，在26 t振动碾无法碾压到位的部位采用手扶式振动碾进行碾压夯实。对于上游垫层料，振动碾在保证安全的前提下尽可能靠近上游边缘进行碾压，以确保垫层料上游边坡的压实效果。

4.3.4 特殊部位的施工

需作特殊填筑处理部位有：泄水廊道混凝土周边的碎石回填，垫层料、过渡层料与主堆石料衔接部位的填筑，坝内层间接缝部位的填筑，坝体与岸坡接坡部位的填筑，以及坝内埋设观测仪器设备的周边回填等。

坝体内的观测仪器采用挖沟法进行埋设，在坝体填筑到仪器埋设高程1 m以上时，用反铲开挖仪器埋设沟槽，仪器按照设计要求埋设完成后1 m范围内采用小型手扶式振动夯板进行夯实，填筑高度超过1 m后振动碾才能进行振动碾压；泄水廊道混凝土周边也同样处理。各区料接缝部位振动碾要骑缝加强碾压。为了保证主次堆石料与岸坡接触密实，在堆石料与岸坡接触2 m范围内填筑过渡料，振动碾无法碾压部位采用小型振动夯进行夯实。

4.3.5 坝坡处理

上游垫层料坝坡，坝体每填高5 m左右反铲即进行一次削坡修整。削坡必须考虑斜坡碾压时的压缩量，削坡修整后的坡面线比设计线高出5～8 cm（法向）。在采用反铲进行修坡时，先于坝坡面上纵横每隔10 m打桩挂线，线与设计坡面平行并距设计坡面一定的距离。反铲削坡的控制底线为垫层坡面设计线以上15 cm.最后人工挂线进行精修坡处理，达到设计要求。

斜坡长达到25 m时即进行一次坡面碾压砂浆施工。斜坡碾压设备采用CAT320反铲做地锚，D85推土机牵引YZ10L斜坡碾上下碾压。在人工修整坡面完成后，先分区分片从坝的一侧向另一侧对垫层坡面进行洒水湿润，喷水湿润坡面厚度控制在15 cm.洒水喷枪带莲蓬头，使水呈小雨雾状，以避免坡面形成流水冲蚀垫层坡面。开始时上下无振静压4遍，然后振碾8遍，斜坡碾在进行振碾的过程中，按“上振下不振”的方式进行，上下坡来回一次作为一遍。斜坡碾错位后，其振动碾碾迹搭接宽度控制在200 mm.在汛期来临前进行一次斜坡碾压砂浆施工。

下游坡面修整采用反铲每填筑2 m左右即进行一次削坡，坝坡修整完成后反铲配合送一些砌筑块石到坡面，这样既保证了砌筑石料的质量，同时减少了砌筑石块的翻滚，对坡面砌筑人员也比较安全。

5 质量控制

5.1 质量控制要求

坝体填筑质量控制首先从料源进行，料场安排专职质检对各种料源进行质量控制，不合格的料绝对不能上坝，超径石尽量在料场处理好。同时坝面安排质检人员控制碾压施工参数，严格按照碾压试验确定的施工参数进行施工。

试验人员按照设计要求对土体的干密度和含水量，垫层、过渡层和堆石体的干密度、孔隙率和粒径级配进行抽样检查。设计要求坝料压实检测项目和取样次数见表2.现场试验检测主要采用挖坑灌水法，渗透系数采用双环注水法进行检测。

表2 设计要求填筑施工检验项目与抽样次数

5.2 质量检测结果

经统计本工程试验检测结果汇总见表3.

表3 大坝填筑料现场检测试验成果汇总表

从以上数据统计分析表中可以看到各填筑区的主要施工指标干密度、孔隙率、渗透系数均达到设计指标。

6 结语

通过响水涧抽水蓄能电站上水库主坝填筑施工结果来看，以下几点对于填筑施工质量控制是有利的。

（1）对于这种特殊地形的堆石坝，坝下游侧基础增加开挖平台和设置增模区对坝体的稳定和变形是有力的。

（2）料场装车有条件时尽量配置大斗容的正铲装车，对于填筑料的级配质量是有好处的。

（3）对于设计较窄的垫层料施工，采用反铲铺料的方式对于减少垫层料的浪费和施工质量以及安全是有利的。

（4）填筑料加水坝面、坝外分别进行，对于洒水质量更加有保证。

（5）为了增加垫层料的细粒含量，在垫层料的拌制过程中掺加了部分天然的粉细砂，效果较好。