山西省柏叶口水库混凝土面板堆石坝坝体填筑及质量控制

叶修锁

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 坝体分区填筑情况概述

柏叶口水库大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高88.30m，坝顶长310m，坝顶宽10m，左坝肩接溢洪道闸室，右坝肩接上坝公路。上下游均为1:1.4。坝体填筑包括垫层料填筑（2A）、特殊垫层料填筑（2B）、过渡料填筑（3A）、主堆石料填筑（3B）及下游次堆石料填筑（3C）等。坝体填筑工程量：垫层料61315m3，特殊垫层料 4516m3，过渡料131326m3，主堆石料 891038m3，下游次堆石料500468m3。

2 坝体填筑施工工艺

2.1 坝体填筑施工

坝体填筑考虑到当年度汛要求，填筑工期较紧，在完成下游（坝上0-30.00～坝下0+117.60）坝基、两岸岸坡处理验收后于2010年4月24日进行下游堆石料填筑，于2010年6月30日填筑至相对高程△48m处（相对高程以上游坝脚最低趾板底作为零点算起），填筑高度35.48m。当坝体下游堆石料填筑至相对高程△30m时，坝体左侧预留50m宽临时泄洪槽。下游堆石料填筑与上游基坑开挖同时进行，在下游堆石料填筑时预留进入坝体的临时道路。上游基坑验收后于2010年7月22日进行坝体填筑，于2010年10月8日上游堆石料填筑至相对高程48m，与下游堆石料填筑齐平。2010年11月20日完成坝体堆石料填筑，填筑至防浪墙底相对高程△84.5m（详见附图1-大坝分期、分区填筑示意图）。坝体填筑先粗后细，在进行垫层料铺筑时，先进行该层挤压边墙施工。采用流水作业法组织坝体填筑施工，将整个坝面划分成几个施工单元，在各单元内依次完成填筑的测量控制、坝料运输、卸料、洒水、摊铺平整、振动碾压等各道工序，使各单元上所有工序能够连续作业。各单元之间采用石灰线等作为标志，以避免超压或漏压。

2.2 测量控制

基面处理验收合格后，按设计要求测量确定各填筑区的交界线，洒石灰线进行标识，挤压边墙上游边线采用钉桩吊线控制，两岸岩坡上标写高程和桩号；其中垫层与过渡层交界线、过渡层与主堆石区交界线、主次堆石交界线、下游边线每层上升均应进行测量放样。填筑过程中每上升一层必须对分区边线进行一次测量，并绘制断面图，施工期间定线、放样、验收等测量原始记录全部及时整理成册，提交归档，竣工后按设计和规范要求绘制竣工平面图和断面图。

2.3 坝料摊铺

坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料，采用定点测量及人工利用标尺目测控制相结合的方法控制铺筑层厚。铺料方向平行于坝轴线，垫层料、过渡料及两岸接坡料采用后退法卸料，主堆石和次堆石料全部采用进占法填筑，自卸汽车卸料后，采用推土机摊料平整，摊铺过程中对超径石和界面分离料采用小型反铲挖掘机配合处理，垫层料、过渡料由人工配合整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度，确保厚度满足要求。分块填筑的坡面采用台阶式接坡方式，台阶宽度为1m。台阶处应减少大块石含量，避免大块石集中。

2.4 洒水

堆石料填筑主要采用坝外加水和坝面加水方式相互结合，具体根据不同施工条件布置。洒水主要是为了能充分湿润石料，以便在振动碾强烈激振力的作用下，使块石相互接触部分棱角被击碎从而减少孔隙率，细料充填空隙，以增加碾压的密实度。洒水量以碾压试验结果确定，加水量为10%。下游次堆石区堆石料填筑时主要在坝外进行加水，在下游河道放置两台4英寸水泵，利用4英寸钢管加工成倒L型，并在上部出口处加工喷雾头，设置两个加水点，对车辆运输上坝料进行洒水；2区及3区堆石料填筑主要在围堰上游河道放置3英寸水泵，利用左岸山坡铺设3英寸钢管，在不同高度设分水口，再用2英寸胶管拖上回填面进行加水，加水前需做试验，根据来水量，加水面积和加水量（10%）确定相应面积的加水时间，对于边角等部位可结合洒水车进行加水。当发生洪水，河水含泥量较大时，临时用洒水车进行加水。

2.5 压实

压实堆石料的振动碾行驶方向平行于坝轴线方向，靠岸边处可顺岸行驶，振动碾难以碾到的地方，应用小型振动碾进行压实，压实遍数适当增加；采用错距法压实，大面压实遍数为8遍，进退四次，每前进一次错距1/4轮距（约55cm），后退不错距，边角部位应采用不错距补压4～6遍，块间接坡处采用骑缝碾压；分段碾压时，相邻两段交接带碾迹应彼此搭接，顺碾压方向，搭接长度应不小于1～1.5m，垂直碾压方向应为0.3～1.5m。

过渡料、垫层料采用20t振动碾错距碾压4遍，错距为1/3轮距（约75cm），与相邻垫层同时碾压，与相邻堆石料每两层找平一次进行骑缝碾压。局部及边角部位碾压不到处采用0.5t手扶振动碾进行加强压实。

图1 大坝分期、分区填筑示意图（坝0+180）

3 坝体分区填筑、碾压施工方法

3.1 坝体分区填筑顺序

坝面填筑作业顺序多采用“先粗后细”法。即主堆石区→过渡层区→垫层区。铺料时必须及时清理界面上粗粒径料，此法有利于保证质量，且不增加细料用量。上下游的主次堆石区料采用进占法铺料，用牵引式振动碾碾压，接缝处采用骑缝碾压。

3.2 分区填筑作业施工方法

3.2.1 主、次堆石区填筑(3B、3C)

堆石区的填筑料由自卸汽车运输卸料，进占法填筑，卸料的堆与堆之间保留60cm间隙，采用推土机的平仓以使粗径石料滚落底层而细石料留在面层以利于碾压，超径石应尽量在料场解小。碾压时采用错距法顺坝轴线方向进行，低速行驶(1.5～2km/h)，碾压按坝料的分区、分段进行，各碾压段之间的搭接不少于1.0m，铺料层厚及碾压遍数严格采用碾压试验确定参数施工。铺筑碾压层次分明，做到平起平升，以防碾压时漏碾欠碾。在岸坡边缘靠山坡处，大块石易集中，故岸坡周边选用石料粒径较小且级配良好的过渡料填筑，同时周边部位先于同层堆石料铺筑。碾压时滚筒尽量靠近岸坡，沿上下游方向行驶，仍碾压不到之处用手扶式小型振动碾加强碾压。

3.2.2 过渡层料填筑（3A）

过渡料填筑前，必须把主堆石料上游坡面所有大于30cm的已分离的块石清除干净。该区料最大粒径为30cm，超径料在料场及时解小，填筑时自卸汽车将料直接卸入工作面，后退法卸料，倒料顺序可从两边向中间进行，以利流水作业。过渡料用推土机推平，人工辅助平整，铺层厚度等按规定的施工参数执行，铺筑厚度为43cm，接缝处超径块石需清除，主堆石料不得侵占过渡区料的位置，若出现这一现象，应采用反铲挖除或人工清除。平整后洒水、碾压，碾压采用自行式或拖式振动碾碾压，碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。

3.2.3 垫层料的填筑（2A、2B）

垫层料填筑前，必须把过渡料上游坡面所有大于8cm的已分离的块石清除干净。垫层料的最大粒径不大于8cm，该部分料采用黄砂与级配碎石料在拌料场拌制而成，再采用自卸汽车运卸到垫层区，然后用推土机辅以人工整平，填筑时上游边线水平超20～30cm，铺筑方法基本同过渡区料，并与同层过渡料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶，振动碾距上游边缘的距离不宜大于40cm。按规定的洒水量、遍数、层厚及行走速度进行。垫层料和过渡料的填筑需与堆石区同步进行，即主次堆石区填筑一层，垫层、过渡层填筑二层。另外，垫层区水平分层铺筑时，用三角尺或激光仪进行检查控制，每二层进行一次测量检查，发现超欠时，进行人工平整处理。铺筑方法基本同过渡区料，并与同层过渡料和相邻主堆石料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶，振动碾距上游挤压边墙内侧的距离在20cm左右。垫层料的铺填顺序必需先填筑主堆石区，再填筑过渡层区，最后填筑垫层区。

4 坝体填筑施工质量控制

4.1 垫层料（过渡料）填筑质量控制

（1）垫层料（过渡料）铺筑时要与周围回填的堆石料平起施工，注意观测接触带垫层料的压实情况、交错情况。

（2）垫层料（过渡料）铺筑严格控制厚度，经常进行检查，相邻层面必须拍打平整，保证层次清楚，互不混杂，每层厚度的偏小值，不大于设计厚度的10%。

（3）分段铺筑时，必须做好接缝处各层之间的连接，使接缝层次清楚，以免发生层间错位、折断、混杂。不论平面或斜面接头，都必须为阶梯状。在斜面上的横向接缝尚应收成不小于1：2的斜坡。

（4）垫层（过渡）料填筑，采用后退法铺料，按铺筑→洒水→碾压→检验的程序进行，碾压前加水10%。

（5）垫层料的运输保持料处于湿润状态，以免颗粒分离，并防止杂物和不同规格料混入。

（6）垫层料（过渡料）填筑质量控制指标，检测项目、数量及方法分别见表1和表2。

表1 垫层料（过渡料）填筑质量控制指标表

表2 检测项目、数量方法表

4.2 堆石料回填质量控制

（1）堆石料回填时铺料厚度、碾压遍数，按碾压试验确定的参数进行，并洒水10%。

（2）与反滤层接触的第一层堆石，须仔细铺筑，其级配要符合设计要求，防止大块石集中。

（3）堆石填筑，采用进占后退混合法铺料，按铺料→洒水→碾压→检验的程序进行。

（4）堆石料铺筑碾压时，注意铺筑面观测，防止架空现象，发现问题及时处理。

（5）堆石料填筑质量控制指标，检测项目、数量及方法，如表4-3所示。在施工过程中适当时期做压实体孔隙率试验。

表3 堆石料填筑质量控制指标、检测项目表

5 结语

柏叶口水库大坝坝体填筑于2011年4月24日开始施工，于2011年11月20日完成，比合同工期提前41天完成，并实现了多个节点目标。主要是采取了分期分区填筑法以及合理有效的施工安排，为今后堆石坝坝体填筑取得了宝贵的经验。并总结出坝体填筑施工质量，主要是对垫层料填筑、垫层料与过渡料边界线、过渡料与主堆石边界线、铺筑厚度、碾压遍数、两岸坡接触带做为施工重要控制指标。