论老挝南坎2水电站面板堆石坝填筑质量控制对大坝施工期变形稳定的重要性

李 锐

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

论老挝南坎2水电站面板堆石坝填筑质量控制对大坝施工期变形稳定的重要性

李 锐

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

介绍了老挝南坎2水电站面板堆石坝填筑时采用的施工质量控制措施，结合堆石坝各主要施工阶段的沉降和位移变形监测数据，总结了堆石坝填筑质量控制对大坝施工期变形稳定的重要性。

面板堆石坝；填筑施工；质量控制；南坎2水电站

1 工程概述

南坎2水电站位于老挝琅勃拉邦市东南约30 km的南坎(Nam Khan)河上，是南坎河规划三个梯级电站中的第2级，电站至下游湄公河汇入口河道长约68 km。坝址以上流域面积约5 167 km2，坝址多年平均流量为67 m3/s。电站采用堤坝式开发，水库正常蓄水位高程475 m，相应总库容6.862亿m3，死 水 位 高 程 465 m，调 节 库 容2.291亿m3，为年调节水库，电站装机容量为130 MW，平均年发电量为5.58亿kW·h。

南坎 2水电站工程枢纽主要由挡水坝、泄洪系统和引水发电系统等建筑物组成。根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180)、《防洪标准》(GB50201)、老挝国家电力标准《LAO ELECTRIC POWER TECHNICAL STANDARDS》(Vientiane12 Feb，2004)的规定，结合该工程装机容量、库容和工程任务，将该电站定为二等工程，工程规模为大(2) 型。

挡水建筑物为钢筋混凝土面板堆石坝，坝址位于南坎河Ban Meun村下游河段，坝轴线方位角为N46°7′48″E，与河流大致正交。坝基岩性主要为含炭质条带板岩夹透镜状砂岩(C1～2nt)，板岩为钙质粉砂质板岩及绢云母板岩。坝顶高程为481 m，最大坝高136 m，上游坝坡坡比为1∶1.4，下游坝坡综合坡比为1∶1.53，坝顶长369.2 m，河床段趾板建基面最低点高程为340 m，坝体最大底宽约460 m，坝顶宽度为10 m。坝顶上游设置防浪墙，顶高程为482.2 m，墙高5.2 m。

南坎2水电站为中国政府对老挝政府的优惠贷款工程，也是近年来老挝政府自主开发、具有较大装机容量的发电项目，下游为老挝较大的重要旅游城市琅勃拉邦市，拦河大坝面板堆石坝的质量对于下游的安全、电站的正常运行都是至关重要的。基于大坝安全，施工单位对大坝的填筑料源、施工时段、填筑实施过程在项目开工前就有了充分认识，做了详尽的质量控制计划，确保了大坝工程建设的施工质量。

该项目于2011年3月26日开工建设，2015年4月18日大坝蓄水，2015年9月20日并网发电，2015年9月25日完工，2015年11月25日整体移交老挝政府，2016年9月25日完成竣工验收。

2 填筑施工质量控制计划

2.1 料源的选择

南坎2水电站堆石坝设计坝高为136 m，填筑工程量为380万m3，枢纽区域岩性主要为板岩，微新风化板岩单轴湿饱和抗压强度为20～30 MPa，软化系数为0.75，工程区域附近有高耸的灰岩，岩石单轴湿饱和抗压强度为50～90 MPa，软化系数为0.95。原设计方案考虑枢纽工程区域回采80万m3板岩料作为次堆石区料源，但在综合考虑大坝变形稳定的整体性、石料耐久性后舍弃了板岩开挖回采料，选择灰岩为堆石坝的主要填筑料，包括上游挤压边墙混凝土骨料、特殊垫层料、垫层料、过渡料、主堆石料、次堆石料、下游(透水区)堆石料和岸坡干砌块石料，上游盖重料为大坝开挖弃料(岩性主要为板岩、砂岩料)。

2.2 填筑施工时段

老挝属于东南亚季风热带气候，旱季为11月～次年4月，雨季为5～10月，雨季雨量集中，占全年降雨量的95%以上，当地多年平均降雨量为1 500 mm，7～9月为暴雨集中季节，很难进行土石方工程施工。

该工程于2011年3月26日开工，2015年9月25日完工，合同工期为54个月。业主下达的开工日期刚好处于旱季末端，加之进场公路、导流洞和施工准备时间，计划大坝开挖最早的开始时间为2011年10月。大坝边坡加上坝肩高度其最大的开挖高度达到200 m，大坝填筑最早开始时间为2013年1月，一期面板施工前沉降稳定时间为2013年6～9月，总计5个月；大坝填筑最迟完成时间为2014年6月，二期面板施工前沉降稳定时间为2014年7～10月，总计4个月。大坝填筑时间为18个月，扣除2013年雨季3个月的影响，有效施工时间为15个月，平均填筑强度为25.3万m3，高峰强度为33万m3。

2.3 主要填筑料设计要求及设备配置计划

主要填筑料设计要求见表1。

根据相关施工质量要求及填筑碾压试验结果，主要选择400 t人工砂石系统生产特殊垫层料、垫层料，采用山特维克D7钻机钻孔爆破生产过渡料、主堆石料、次堆石料、下游堆石料；神钢850挖掘机装料，32 t特瑞克斯矿用自卸车和21 t奔驰自卸车运输石料，SD-22推土机摊铺，中联20 t自行式振动碾碾压，趾板边角及上游基于边墙结合面采用手扶式冲击夯碾压。

表1 老挝南坎2水电站面板堆石坝主要填筑料设计要求表

2.4 现场试验控制计划

为保证堆石坝填筑质量，项目部主要从料源、现场填筑碾压两个方面制定了试验控制计划。

料源控制：严格按照设计要求及爆破试验结果从布孔、装药、连线的工序过程实施控制，以保证每次爆破料的级配符合设计要求；认真清除灰岩中的裂隙夹层，使料源含泥量符合设计要求，对料场开采的过渡区料、主堆石料、次堆石料、下游堆石料采取每次爆破级配试验取样，不合格料不允许上坝。

现场填筑碾压控制：对所有坝坡进行顺坡处理、清理干净；对所有堆石料分区的结构线按照5 cm误差控制；对碾压设备采用数字化管理，控制其漏碾、行走速度、碾压便数、击振力以满足碾压试验要求；对岸坡接触带采取过渡料填筑，填筑范围为1.5倍碾压设备宽度(3 m)，薄层碾压(40 cm)；采取每层填筑碾压取样试验以保证填筑料中的干容重、孔隙率、渗透系数满足设计要求。

3 填筑实施过程

面板堆石坝填筑施工过程控制严格按照质量控制计划实施，2013年1月开始填筑，2013年5月坝体临时断面填筑到20 a一遇设计高程(上游挡水断面填筑到420 m高程，下游为380 m高程)，2013年10～12月旱季下游坝体填筑到420 m高程，上游面施工一期面板混凝土(340～415 m高程),2014年6月底大坝填筑到设计高程478 m，2014年10月～2015年3月完成二期面板混凝土施工。

4 大坝主要质量控制数据分析

整个面板堆石坝填筑历时18个月，坝体填筑工程量为380万m3，平均强度为25万m3/月，高峰强度为30万m3/月。堆石料筛分取样228组，坝体填筑挖坑试验取样746组、2 238个坑样，一次取样合格率为99%，返工摊铺碾压5次(垫层料)。

为了监测大坝沉降和水平位移变形，分别在坝体380 m高程安装了一组(坝横中部)7支水管式沉降仪、7支引张线水平位移计；417.5 m高程设计安装了3组、15支水管式沉降仪、15支引张线水平位移计；450 m高程设计并安装了3组、15支水管式沉降仪、15支引张线水平位移计，笔者主要统计了一期面板施工、二期面板施工、大坝蓄水和整体移交4个时间段的沉降和水平位移数据，并对大坝变形稳定进行了质量分析。堆石坝监测数据见表2。

表2 老挝南坎2水电站面板堆石坝监测数据统计表

4.1 一期面板施工前堆石坝变形稳定分析评价

2013年11月，大坝高程380 m监测数据显示：上游面挤压边墙附近测点沉降值为4 mm，坝体中部测点最大沉降值为27 mm且达到每个月的沉降速率小于5 mm，可以进行一期面板高程340～415 m的混凝土施工；坝体高程415 m以下的施工沉降期为5个月，符合面板堆石坝施工期自然沉降不小于3个月的规范要求。

4.2 二期面板施工前堆石坝变形稳定分析评价

2014年11月，大坝高程417.5 m监测数据显示：三组上游面挤压边墙附近测点最大累计沉降值为280 mm，坝体中部测点最大沉降值为517 mm，且达到每个月的沉降速率小于5 mm/月；高程450 m监测数据显示：三组上游面挤压边墙附近测点最大累计沉降值为251 mm，坝体中部测点最大沉降值为239 mm，且达到每个测点的沉降速率小于5 mm/月，可以进行二期面板高程415～480 m混凝土施工，坝体高程415 m以下的施工沉降期为4个月，符合面板堆石坝施工期自然沉降不小于3个月的规范要求。

4.3 大坝蓄水前堆石坝变形稳定分析评价

2015年4月，380 m、417.5 m和450 m三个高程、共计31支水管式沉降仪的观测数据均显示每个月的沉降速率为1 mm/月，小于5 mm/月，高程417.5 m坝体中部测点最大累计沉降值为531 mm， 与二期面板施工前的沉降值相比大14 mm，通过了中国相关鉴定机构大坝安全鉴定评测，准予蓄水。

4.4 工程移交前堆石坝变形稳定分析评价

2015年11月， 高程417.5 m坝体中部测点最大累计沉降值为612 mm， 比大坝蓄水前沉降值大99 mm，大坝各测点观测数据均显示每个月的沉降速率为1 mm/月，小于5 mm/月。

4.5 面板堆石坝总体变形稳定评价

截至目前，南坎2水电站面板堆石坝坝体中部最大累计沉降值为612 mm，为坝高136 m的

0.45%，坝横左、右两岸岸坡沉降和水平位移监测数据接近，蓄水后面板上安装的单向测缝计和多点位移计数据最大为13.18 mm，说明坝体未发生较大的不均匀沉降，符合面板堆石坝的沉降和位移规律，为同类大坝施工期变形质量控制较好的工程。坝后量水堰渗流量为54.3 L/s，亦为同类工程中渗漏控制较好的。

5 结 语

老挝南坎2水电站工程通过前期制定的严谨、务实、科学的填筑施工质量控制计划，施工过程中严格控制填筑施工质量，在短短18个月中高质量地筑起了一座高136 m的拦河大坝，取得了较好的社会、经济效益，为中老友谊谱写了新的篇章，并为同类工程积累了一定的实践经验。

[1] 混凝土面板堆石坝设计规范，DL/T 5397—2007[S].

[2] 混凝土面板堆石坝施工规范，DL/T 5128—2009[S].

TV7;TV52;TV523

B

1001-2184(2017)06-0083-03

2017-01-10

李 锐(1977-)，男，四川盐边人，高级工程师，从事水电工程施工技术与管理工作.

李燕辉)