水库大坝土方开挖及其填筑施工技术探析

1 张磊 2 党玲焕

（1 中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 沈阳 110000；2 河南省南阳市城市规划测绘院，河南 南阳 473000）

一、工程概况

（一）主要施工项目

主要施工项目包括混凝土坝段（混凝土排漂坝段、混凝土表孔泄洪坝段、混凝土底孔泄洪坝段）、左右岸混凝土连接坝段、左右粘土心墙坝坝段等土石方明挖工程。

土石方明挖工作内容包括：基坑的排水、腐殖土清理（覆盖层的开挖）、施工期排水、土方开挖、石方开挖，以及将开挖可利用或废弃的土方运到指定的堆放区等工作。

（二）工程地质条件

河流左岸坡坡度为6°～10°左右，右岸坡坡度为9°～27°左右，坝轴线河床宽度约94.0m，河床高程EL597 ～EL598m。坝址区两岸植被覆盖严重，在河床及右岸有基岩零星出露。坝址区基岩主要为前寒武纪花岗岩，根据勘探资料，强风化带厚度较薄，一般0~1m，局部达2.5m，其下为弱风化花岗岩。中等透水带厚度较大，最大约80m，地下水位与河水位基本一致，随河水位动态变化。坝基下有F1断层通过，F1断层属压扭性断层，断层带及影响带物质主要为断层角砾夹断层泥。

二、开挖施工方法

（一）坝基土石方明挖工艺

坝基土石方开挖工程主要包括上层土方剥离、一般石方开挖、底板及两侧保护层开挖等项目。根据不同坝段，土、石方的工程量分布特点、结构边线的要求及施工条件不同，采取的开挖方法也有区别。

（二）土方开挖施工方法

1.场地清理。施工前由测量放出的设计边线，对开挖范围内的原始地形、地貌进行复测，核实开挖原始断面，确定开挖及清理范围，人工配合液压反铲挖掘机清理开挖区内的植被、杂物，清理范围延伸至开挖线外侧3m，并将开挖区域上部孤石、险石排除。并在开挖边线外按设计要求做好排水沟。

开挖自上而下分层进行，分层高度为3 ～5m。用1.6m3 反铲直接开挖、装车（15t 自卸车），人工辅助开挖和边坡修整。大面积土方开挖完成后，人工配合反铲处理边坡表面弱风化层的松动或破碎岩石，以确保边坡稳定和施工安全。

2.土方开挖。覆盖层开挖采用反铲削坡，人工配合修整边坡。按照测量放样开口线沿马道方向形成边坡开口，然后自上而下分层开挖。同一层面开挖施工，按照“先土方开挖，后石方开挖，在修整边坡”的顺序进行，使开挖面同步下降。开挖土料翻落至下部集渣平台或直接装车。

土方边坡开挖接近设计坡面时，按设计边坡预留20 ～30cm 厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修边坡的控制方法为：制作一个与设计边坡相同坡比的角尺，削坡时，用角尺检查边坡的超欠挖情况，边检查边整修。在开挖施工过程中，根据施工需要，经常检测边坡变形情况，如出现异常，立即采取应急处理措施。

（三）石方开挖施工方法

石方开挖分两层进行施工，局部岩石层分布较厚部位分三层，分层高度为7m，底部保护层2m 采用水平光面爆破，手风钻钻孔。梯段爆破孔采用JK590 钻孔，边坡预裂爆破孔采用TQ100B 钻孔，1.6m3 反铲装15t 自卸车出渣。对岩层较薄或机械难以到达部位，采用浅孔小梯段微差爆破采用YT-28 手风钻钻孔。

坝基范围内的F1 断层处理开挖采用手风钻钻孔，两侧采用预裂爆破，中间梯段爆破孔底部填充黄土作为柔性垫。形成斜坡道至底部采用反铲出渣，斜坡道拆除后底部开挖石渣由人工配合反铲清理出齿槽部位。

（四）弃渣场

坝基土方开挖弃渣场为1#、2#渣场，石方开挖弃渣场地主要为1#渣场，石渣运输途中不得随意丢弃。

（五）基坑排水

1.基坑初期排水。在靠近上游围堰部位的基坑内布置4 台排水量为100m3/h 的潜水泵，接4 寸钢管经上游围堰将积水排入河道内，管路经围堰部位深埋。

2.基坑经常性排水。在靠近上游围堰部位，桩号D 0+375，DU 0-90附近开挖一水泵坑，收集基坑渗水。水泵坑顶部搭设简易平台，外部采用钢管、木板搭设防护棚，内部布置HDV410/328KW 柴油发电机组，用以供应水泵用电。水泵坑内布置2 台100m3/h 的潜水泵，接4 寸钢管将积水抽排至上游围堰上游侧。

三、大坝填筑施工技术

（一）粘土心墙料的填筑

心墙同上下游反滤料及部分坝壳料平起填筑，跨缝碾压，按“先砂后土”的顺序铺填各种坝料，见《“先砂后土”法填筑示意图》。粘土心墙料位于坝体中心部位，底部是混凝土面板作为基础。粘土心墙填筑面宽度，根据设计图纸的断面进行控制，铺层厚度35cm 或50cm(右岸粘土料为35cm，风化砂掺配料为50cm)。粘土料为右岸上游土料场翻晒合格料和副坝处风化砂掺配料。在铺料时，先沿已经修好的坝体内部临时施工道路进行铺料。粘土料采用3m3 装载机或PC400 反铲装20t 自卸车运输到工作面卸料，采用D8R 或PD320Y 推土机平料，19t 凸块碾进行碾压。

（二）防渗土料填筑

根据防渗料场实际情况，采用液压挖掘机立面开采，直接挖料装车，有利于表层土料与深层土料均匀混合。若含水量较大时则采用平采，用推土机翻推积土，装载机装车。

（三）反滤过渡层填筑

反滤料在筛分场地掺和完成后，用PC400 反铲或3m3 装载机装20t 自卸汽车运输至坝面，顺坝轴线方向后退法卸料，并控制卸料高度，防止出现石料分离现场。采用“先砂后土”法施工，D8R 或PD320Y 推土机平料，19t 自行式振动碾顺坝轴线方向进退错距法碾压，碾压层厚0.5m，静碾2遍振碾8 遍，具体碾压遍数以碾压达到干密度要求为准。每层的反滤料与同层的过渡料一起碾压。填筑每上升几层后进行实测，现场挂线采用反铲进行削坡。

反滤料采用土石坝碾压试验报告中采用的掺配比例进行掺配。掺配时用20t 自卸车将掺配原料运至掺配场地，3m3 装载机按掺配比例取料和集堆一次掺配，PC400 反铲进行二次倒堆掺配后在装自卸车上坝。

四、总结

结合工程实例，总结出水库土方开挖及其回填施工技术措施，在施工过程中通过采取合理的施工程序、有效的开挖控制措施，有效地确保了土方开挖及其回填质量。