深V峡谷快速筑坝技术与质量控制分析

胡 明

(成都市李家岩开发有限公司，四川 成都 611200)

1 工程概况

四川硕曲河去学水电站位于定曲河(金沙江一级支流)最大支流硕曲河干流上，工程采用混合式开发，工程等别为2等，工程规模为大(2)型；正常蓄水位2330m，水库总库容1.326亿m3，电站装机容量246MW。沥青混凝土心墙堆石坝坝顶高程为2334.20m，最大坝高171.2m，沥青混凝土心墙顶高程2333.00m，沥青心墙最大高度132m。为目前世界在建最高的沥青混凝土心墙堆石坝。

170m级沥青混凝土心墙堆石坝可借鉴的筑坝经验很少，技术攻关小组对施工中遇到的技术难题各个击破，如峡谷场地上坝道路布置，高峰填筑期间料场开挖和坝体填筑布置，大功率震动碾压设备高原适应性分析，可视化、数字化的质量监控系统等，取得了一定的成果。

2 施工布置

去学水电站坝址区位于河流上游，属深切割的高山峡谷地形，河谷狭窄，断面呈深“V”字型，两岸地形陡峻，基岩裸露，可见数十米至数百米陡壁，坝体填筑施工作业区两岸道路均无法在山体表面布置；施工场地狭小、道路布置困难，且高峰填筑强度较高，常规的道路布置难以满足进度要求。为此，项目部组织人员进行现场勘察，根据现场地形条件，提出了多层次立体交叉洞室群道路布置[12]。

在坝址区左岸山体内修建5#交通洞，打通坝址区与外部料场之间的连接道路，在右岸山体内布置一条贯穿施工区的4#交通洞，出口位于上游围堰顶部EL.2242，再从4#交通洞布置四条施工支洞分别到达坝体填筑的不同高程，以满足坝体填筑的道路布置。4-1#交通洞出口位置位于下游坝面EL.2225转弯平台处；4-2#交通洞出口位于下游坝面EL.2266转弯平台处，同时兼作泄洪洞无压段的施工交通洞；4-3#交通洞出口位于坝体内EL.2248，兼作4#灌浆平洞，坝体填筑至此高程后封堵；4-4#交通洞位于坝体上游面EL.2272转弯平台处，同时兼作泄洪洞有压段的施工交通洞。坝体填筑至4-2#交通洞高程后，重车从坝面下游经4-1#交通洞进入洞室内、途径4#交通洞和4-2#交通洞到达坝面，卸料后空车从下游坝面道路，途径5#交通洞至去料场道路，形成循环的上坝道路，提高道路的通行能力。坝料运输道路平面布置如图1所示。

3 料场开挖

因去学水电站堆石坝体型相对较小，最大平面面积不足4万m2，但高峰填筑强度达到40万m3/月以上，月上升高度较大，对料场开挖强度提出了新的要求。上坝道路布置难题解决后，为提高坝体填筑强度，就需要料场开挖具有足够的强度，才能满足填筑要求。

去学电站前期招投标阶段仅规划了纽巴雪Ⅰ区料场，该料场的储量满足坝体填筑总量要求，但因料场顶部开挖量小，坝体下部填筑工程量大，开挖和填筑强度时空严重不平衡，矛盾突出，如采用填筑前开挖备料方案，受备料场地有限制约，且二次开挖运输增加投资较多，不能从根本上解决料源问题。如料场边坡再出现不可预见性问题，将严重影响坝体填筑强度和施工进度，甚至造成整个工程的停工。

图1 坝料运输道路平面布置图

技术攻关小组提出了多料场协同开挖出料方案，采用循环作业，提高料场开挖出料强度。经现场勘察，结合地形、地质情况，增加纽巴雪Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区料场，作为纽巴雪Ⅰ区料场的开采强度补充料场。因纽巴雪Ⅱ区和Ⅳ区料场出料条件较好，施工前期先进行纽巴雪Ⅰ区料场顶部和纽巴雪Ⅱ区、Ⅳ区料场的开采，月开采强度达到45万m3，可满足7月份之前的坝体填筑要求。后期对纽巴雪Ⅰ区料场的开挖高度和边坡进行优化，降低开采难度，同时利用纽巴雪Ⅲ区料场进行开采强度补充，满足了坝体填筑的强度要求，保证了填筑的施工进度。

同时为保证边坡稳定和施工安全，随着料场的开挖，逐级马道对边坡进行支护，并搭设上下交叉作业的隔离防护层，支护脚手架外侧满铺密目防护网，并安排专职安全员进行现场管控[3]。

4 大功率碾压设备

因去学电站堆石坝的填筑料岩性为弱风化、微风化或新鲜的玄武质熔结角砾岩，岩石强度大，且坝体填筑强度高，设计要求的最低设计指标碾压干密度不得小于2.3g/cm3，空隙率不得大于21%。经生产性碾压试验发现，常规的22t，26t振动碾碾压遍数较多，难以满足坝体快速上升的要求。经与不同厂家咨询，并进场33t振动碾进行生产性碾压试验，发现现有的机械结构难以满足现场施工要求，激振力达不到设计要求，且设备维修率较高。经分析，主要原因为高原地区氧气较平原稀薄，且高原风沙大，以及施工现场的持续作业，使用强度高等。以上问题都对振动碾的结构设计和构件耐久性提出了新的要求。

开展大功率振动碾高原适应性开发和研究，进行了33t振动碾现场碾压试验和施工应用，并结合实际使用效果和发现的问题不断进行技术改进。与26t振动碾对比，33t振动碾碾压遍数可减少2～4遍，碾压即可节约施工时间约1/3，同时因33t振动碾的激振力较大，减震块损坏较快，需提高减震块的强度，降低设备的维修率。以及对振动碾发动机的供氧和除尘都提出了新的要求。

5 质量监控系统

心墙堆石坝筑坝材料分区从上游到下游分为：上游干砌石护坡+垫层、堆石Ⅰ区、上游过渡层Ⅱ区、上游过渡层Ⅰ区、碾压增模区、沥青混凝土心墙、下游过渡层Ⅰ区、下游过渡层Ⅱ区、堆石Ⅱ区、堆石Ⅰ区、反滤层、排水层、下游干砌石护坡+垫层。坝体结构分层分区较多，且各分区设计粒径、孔隙率、干密度、渗透系数等存在差异。为使现场施工填筑质量满足设计要求，对各分区质量控制进行系统化、智能化分析研究，保证施工质量。

5.1 实时视频监督指挥系统

常规的视频摄像头多用于监控、防盗和刑事侦查等，利用视频的可视化和系统备份等进行应用。我公司将视频监控系统与工程实际相结合，在堆石坝施工作业面的前后左右多个方向分别布置高清云台球型监控摄像头，可在后方实施360°监控现场施工情况，掌控施工质量等，同时可通过通信光缆将视频信号上传云端，可进行远距离的控制和监控。

视频监控系统主要由摄像、传输、控制、显示、备份5大部分组成。摄像机通过视频光缆将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器，同时可将视频信号进行备份。通过控制主机，操作人员可发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。可实现对施工现场的质量控制和施工调度。

除在施工前端配备技术、质量、安全等现场监督指挥人员外，设置后方综合监督指挥控制办公室。通过后方指挥控制室，对坝料的堆放、摊铺、碾压等进行监控。如发现可疑质量问题，通过坝区通信系统及时发布指令，前端现场监督指挥人员通过随身配备的终端现场查看，确定指令区域的施工质量，并负责信息确认和现场整改。通过视频监控系统，相当于增加了一道现代化、智能化的质量控制体系，且可全方位360°现场监控，避免了现场监督指挥人员的监督漏洞和部位缺失。

5.2 数字大坝监控技术

为减少现场碾压质量控制的人为干涉，采用数字化大坝填筑监控信息系统对碾压质量进行控制。它是应用GPS全球定位系统监控碾压施工全过程的新技术。该系统能够按设定的参数对大坝的施工进度和质量进行全天候的监控，从而为后期的工程验收、安全鉴定和施工期、运行期安全评价提供强大的信息服务平台[4- 5]。

大坝填筑碾压系统在每一台碾压机都装有GPS定位设备，将提前测量好的监控区域坐标输入该系统，并按照设计好的仓面属性生成相应分区的仓面，再通过网络接收安装在各台碾压机上的GPS设备发回的数据，从而对于各个不同仓面上的碾压机的操作情况以及碾压的仓面的合格率能够清晰和快速的反映在监控电脑界面上，这样就能够快速、准确地掌握大坝填筑碾压的情况，指导我们对于现场碾压的调度和监控。

因去学水电站坝体分区较多，通过生产性试验确定的各分区碾压遍数不同，且坝面面积较小。为加快施工进度，采取多台碾压设备坝面同时作业。后端控制指挥室控制终端可实时显示多台振动碾压机编号、碾压机行驶速度、震动状态以及碾压的轨迹，对仓面进行实时监控，并能实现超速报警功能，有利于碾压质量控制。同时碾压设备驾驶室配备碾压图形显示终端，通过不同颜色区分已碾压遍数，便于操作人员及时掌握已碾压遍数和漏碾区域，便于及时调整碾压轨迹，利于质量控制[6- 10]。

6 结语

通过对去学水电站施工过程中遇到的施工难题和质量控制要点进行分析，通过立体交叉洞室群、多料场协同作业、数字化大坝技术和现代化视频监控信息系统等技术，通过一定的技术手段解决了施工过程中出现的一系列技术难题，保证了坝体填筑的施工质量和进度。实践表明，将智能化、现代化的信息技术应用到工程实践中，起到了很好的工程推进作用，对于河流上游深V河谷的快速筑坝施工提出了些许的技术和质量控制思路，可为类似工程的施工提供参考和帮助。因实践项目较少，可能存在一定的偏差，参考借鉴过程中尚需完善。