红豆峡水库料源规划及坝体填筑施工工艺

赵秀改

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 工程概况

红豆峡水库位于壶关县东南部的桥上乡红底村北约1.3 km 的红底河上。枢纽工程由大坝、导流泄洪洞、供水管组成。水库总库容122.2 万m3，最大坝高51.0 m，属小（一）型Ⅳ等工程，主要建筑物级别为4 级。混凝土面板堆石坝长182.0 m，坝顶宽8.0 m，坝顶高程976.0 m，上游坝坡为1∶1.4，下游坝坡为1∶1.8。坝顶防浪墙顶高程977.2 m。

2 坝体分区及填筑料特性

2.1 坝体分区

坝址位于太行山大峡谷景区，坝址周边无合适的弃渣场，为减少弃渣量，充分利用开挖料筑坝，将下游坝坡放缓至1∶1.8，可把大坝基础和导流泄洪洞开挖料填筑在坝体下游相对干燥的区域，在坝体上游侧过渡层下游和下游水位以下坝体内设主堆石区，以利坝体排水，剩余的渣料填筑在坝体下游坡脚。坝体填料分区，自上游向下游依次为上游盖重区4.74 万m3、混凝土边墙0.74 万m3、垫层料区3.15 万m3、过渡料区4.09 万m3、主堆石区14.83 万m3、下游堆石区18.95 万m3、开挖料填筑区2.66 万m3及下游坝面干砌石料0.69 万m3。

2.2 填筑料特性

垫层料。垫层料最大粒径80 mm，小于5 mm 的粒径含量35%～50%，小于0.075 mm 的粒径含量不大于6%，且级配连续。填筑相对密度不小于0.75，含泥量低于6%。

过渡料。细堆石料最大粒径300 mm，填筑孔隙率不大于20%，且级配连续。

主堆石料。粗堆石料，最大粒径800 mm，小于5 mm 的颗粒含量不大于20%，小于0.075 mm 的颗粒含量不大于5%，填筑孔隙率不大于22%。

下游堆石区。最大粒径800 mm，小于5 mm 的颗粒含量不大于30%，小于0.075 mm 的颗粒含量不大于8%，填筑相对密度不小于0.85。

3 料源规划

面板堆石坝能否快速施工、缩短工期，其关键因素在于能否实现高强度的填筑堆石体，这就要求必须做好料场规划，满足供料强度。

3.1 料场选择原则

一是充分合理地利用枢纽附近的当地材料，实现合理开采，均衡供料，满足高强度筑坝的需要。二是料场的质量和数量应满足设计要求。堆石料料场开采量与坝体填筑量的比值为1.2 ～1.5。三是就近取料，选择运距较短、储量较大和便于开采的料场。四是不占或少占耕地，保护环境，维护生态平衡。五是挖填平衡，优先充分利用符合设计要求的建筑物开挖料，并力求开挖与坝体填筑平衡，减少弃渣对环境的影响。六是对于垫层料、过渡料等有特殊级配要求的坝料，可分别设置专业料场，以便开采、加工、运输和存放。

3.2 坝料利用

在料场规划中，必须在质量、数量、时间、空间上对料源和坝体填筑部位进行统筹规划，综合平衡，既要保证坝体填筑进度的需要，又要满足坝体各区对石料质量的不同要求，以确保坝体填筑质量，同时尽可能减少坝料中转、暂存，提高直接上坝率，尽可能缩短运距，充分利用建筑物开挖料，提高有效挖方的利用率，以获得最大经济效益。

垫层料。选用上游库区石料场，新鲜的灰岩、白云质灰岩加工料。

过渡料。选用上游库区石料场石料。直接采用爆破技术进行开采，控制级配。

主堆石料。选用上游库区石料场开采。利用微弱及新鲜灰岩、白云质灰岩料。石料开采采用台阶爆破法施工，爆破方法采用深孔梯段松动爆破。当有超径石时，可采用钻孔爆破法或机械破碎法，在料场解小。

下游堆石区。利用导流泄洪洞、大坝岸坡及基础开挖石料、坝基及岸坡覆盖层开挖有用料。石料开挖时采用深孔梯段松动爆破施工，控制坝料的粒径。

开挖料填筑区。利用坝体填筑以后剩余的全部开挖料，填筑在坝体下游坝脚处。

4 大坝填筑施工

面板坝堆石坝分为垫层区、过渡区、主堆石区和下游堆石区。垫层料、过渡料须和主堆石平起施工，均衡上升，为使过渡区和堆石区和堆石区有良好的搭接，保持上游坝面平起填筑。垫层区、过渡区、堆石区的铺料顺序为从上游往下游铺料，先填主堆石，再填过渡料，最后填垫层料。允许垫层料占压过渡区、过渡料占压堆石区，但不允许过渡料占压垫层区、堆石区占压过渡区。

4.1 堆石料填筑

堆石料由自卸汽车运至坝面填筑区后，采用进占法铺料，推土机平仓，以便粗径石料滚落底层而细石料留在面层，利于碾压。平整后采用振动碾碾压，碾压时采用进退错距法，顺坝轴线方向进行，碾压按坝料的分区、分段进行，各碾压段之间的搭接不应小于1.0 m，铺料层厚和碾压遍数严格按照碾压试验确定的参数施工控制，铺筑碾压做到平起平升，以防碾压时漏碾欠碾。堆石料碾压前应适当加水，使材料湿润，软化细粒，使块石棱角容易压碎，以便压实和减小堆石体竣工后的沉降。主堆石区与岸坡、混凝土建筑物接触带，按设计要求回填过渡料，并采用小型振动碾碾压。

4.2 过渡料填筑

过渡层区最大粒径为300 mm，超径料在料场直接解小，填筑时自卸汽车将料直接卸入工作面，采用后退法铺料，推土机推平，人工辅助平整，填筑时石料不能分离，并充分压实，碾压采用振动碾，顺坝轴线方向进行。

4.3 垫层料填筑

垫层坡面是混凝土面板的支承面，需进行整修、斜坡碾压和铺设保护层。在铺设垫层时，为使碾压后刚好达到设计线，应向上游坡面线方向超填15～30 cm，以便为坡面整修提供条件。垫层料采用自卸汽车运料，平行坝轴线填料，采用后退法铺料，推土机推平，人工辅助平整，碾压采用振动碾，顺坝轴线方向进行。

5 结语

红豆峡水库料源的合理规划，既全部利用了开挖料，又满足坝体结构要求。不仅大大减少了石料场开采量，也减少了工程弃渣对环境的污染，充分体现了经济、安全、合理的设计原则，具有很大的经济价值和环保价值，可为类似工程提供参考。