水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术探析

张雄德

(中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810000)

0 引 言

面板坝主要由坝体、面板、防渗接地结构等组成(图1所示)，坝体是整个大坝的主要部分，起到支撑面板的作用；面板是整个大坝的防渗结构，其依托周边缝连接防渗接地结构；防渗接地结构由两部分组成，即趾板、基础防渗帷幕。在建设混凝土面板堆石坝过程中，需重点关注堆石坝体填筑施工，其施工不仅是工期的控制要点，也是影响大坝质量、安全的重要因素[1]。

图1 堆石坝坝体分区

1 堆石坝坝体填筑施工质量的重要性

堆石坝坝体主要由堆石填筑材料组成，其依托材料间的相互依附与咬合，从整体上保障大坝的稳定性。施工过程中如材料压铸密实度不足，会降低填筑体变形模量，从而增加坝体的整体压缩变形，如这一压缩变形较大，会直接影响到面板、止水结构发挥功能，甚至对其造成破坏，引发功能失效，出现漏水的现象，对大坝的健康运营带来安全隐患，危及大坝安全。

面板坝由于自身的特性，会趋向于稳定和安全，设计坝体时均会考虑自由排水功能，因此其他类型坝体经常出现的通病、隐患等在面板坝坝体中很少出现。面板坝坝体中出现的通病有面板开裂、接缝局部张开、止水结构功能丧失等。面板坝坝体中出现上述情况无需特殊处理，处理方式较为简单，在通病区开展接缝止水操作即可。当前国内有很多面板坝，尚未出现由于其整体失稳导致安全故事的情况。严格控制堆石坝坝体填筑施工质量，全面提升填筑效果意义重大，施工过程中应制定有针对性的控制质量措施，不断提升其建设质量，为面板坝的平稳运行奠定坚实的基础[2]。

2 混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术要点

填筑面板坝坝体过程中，施工要点如下：①严格控制建筑原材料质量；②保障上坝交通运输；③严格执行碾压密实操作规程。控制上述三项施工要点，填筑坝体作业基本符合标准要求，再辅以有序的施工组织设计，合理安排施工工序，则可以充分保障坝体填筑质量。

2.1 坝体填筑料源质量

面板坝的坝体填筑材料主要为堆石。堆石结构相对松散且之间不存在任何黏合力，施工过程需通过建筑设备强力碾压，强化堆石料的密实度，促进堆石之间紧密结合，实现压缩变形的降低和变形模量的增强。除堆石料的材质会影响碾压密实的效果，级配要求也会对其造成影响[3]。

1)垫层区料：垫层区主要为面板之基础，需要其平整、密实，唯有如此才能向主堆石体均匀传递来自面板的水压，同时辅助控制渗流。所以要求严格控制垫层区料的级配，借此满足水坝的高要求，垫层区料需要具有坚硬的颗粒、良好的耐久性且不能存在有机物、黏土等杂质，因此石料来源主要为弱风化层岩石。加工过程中要严格控制其粒径，≤100mm，通过科学的压实措施，需具备抗剪强度较高、压缩性较低、稳定的内部渗透性等特征；

2)过渡区料：该区介于垫层区、主堆石区之间，其主要发挥保护垫层区的作用，因为高水头会破坏垫层区，在过渡区的保护下，尽可能缓冲高水头的作用力，降低其破坏性。在选择过渡区料时，应充分考虑其反滤功能，所以粒径≤300mm,且需具有良好的排水性。经过压实，应具有压缩性较低、抗剪强度较高的特征；

3)排水区料：主堆石区是整个大坝中水荷载的主要作用区，其一般处于大坝的上游，直接关系到面板的安全运行，因此该区料的质量、沉降、密度等至关重要。次堆石区位于大坝的下游，主要发挥稳定主堆石体、下游边坡的作用。所以，选择该区石料时，应秉承硬度高、强度足、抗风化及较好耐久性的原则，经加工后其粒径均应低于设计的压实厚度，且需具有良好的排水性[4-6]。

2.2 上坝交通道路运输

施工过程中，大坝与石料场之间的道路交通状况是保障连续进行填筑施工的关键，设计施工道路时，应根据大坝的设计填筑量、施工车辆、场地地质等情况综合确定，施工便道要夯实地基，保障具有良好的承载力、运载力。

1)设计的临时施工便道，应依托大坝建设实际，秉承分期、分区的原则，纵横于排水区坝体坡面上，施工便道整体呈“之”字形，最大纵坡不能超10%。

2)在大坝填筑区构建施工便道，应布局于经检测填筑压实合格的区域内，提升路基的密实度，以免施工过程中出现沉降现象。

3)施工便道建设在趾板及垫层区之间时，不能在跨越区直接通行，需在其中加厚路基并加铺钢板。

4)使用载重自卸汽车运输坝料，车辆通行于上坝工作面，根据大坝设计强度，确定投入的运输车数量及密度。运输不同坝料的汽车需在外侧明确提示运输坝料种类，以免出现运错料、用错料的情况，车辆根据运输的石料分别进入不同的工作区，杜绝出现车辆错卸料的现象。车辆进入填筑区，要保持车况良好、车轮和车体整洁，严禁夹带有机质、泥土等进入施工区，以免影响填筑质量。

2.3 堆石坝坝体分区碾压填筑施工

不同部位的坝体具有不同的受力情况，因此使用的填筑料也不尽相同，这就要求在施工过程中秉承分区碾压填筑思想，根据坝体部位的不同进行相应强度的碾压填筑。

1)碾压填筑作用：为有效控制大坝的整体性沉降、形变等，适宜采取各区平起施工方式，但由于各种因素的影响，如石料供应、施工组织、天气等客观原因，难以保障坝体断面整体上升的，可以采取分期、分区填筑措施。

2)控制卸料厚度：材料级配直接关系到碾压的密实度，因此具体施工过程中需明确填筑料的级配并予以重点关注，自料场取料搭配，然后运输至作业面卸载，使用设备进行摊铺，科学控制面层厚度，机械无法开展工作的区域，由人工进行作业；铺料前做好准备工作，主要为用白石灰在作业面上做好标识分界面，设置相应的提示牌提示作业操作，石料运输车进入待卸区后，听从施工管理人员指挥进行卸载。过渡区、堆石区推荐使用进占法(图2a)卸料，该卸料方式可以大幅提升工作效率并降低物料分离，垫层区推荐使用后退法(图2b)卸料，如垫层区设计的摊铺厚度较大，推荐使用混合法(图2c)卸料。

图2 卸料控制

3)控制铺料厚度：宜使用大功率推土机进行平料操作，有效控制推刀压力以便控制铺料厚度，如出现厚度不均或局部厚度较大时，要及时解决。推土机工作时，要从料堆一侧的最低处移动推料至另一层，该操作方式可以有效避免物料分离，在此过程中还需使用挖掘机处理超粒径石料、分离料等。完成铺料后要及时进行检测，严格控制每层铺料厚度。

4)坝料洒水：填筑料填筑前需保持湿润，通过此措施大大降低填筑时石料间的缝隙，实现碾压密实度的提升。填筑坝体时，需根据施工状况的不同，保障合理、均匀洒水。洒水形式主要有两种，即坝外加水、坝面洒水，具体选择其一或共用二者需根据实际予以确定；

5)控制碾压质量：分区碾压坝体时，要控制碾压质量就需严格遵守既定的碾压参数，碾压设备可以自行选择，但要具备动态碾压信息系统，在该系统的帮助下，除能够实时动态监测碾压施工过程、控制碾压速度外，还能有效杜绝出现未碾、过碾等情况。

6)处理坝体特殊部位，需要严格控制交界部位的质量。面板防渗施工时周边缝较为关键，其下面的特殊垫层也是填筑坝体的特殊区，该区的反滤功能、变形模量要求较高，因此需人工、机械相结合开展施工作业。

3 结 论

水利工程质量至关重要，科学的施工方案、精细的施工组织、标准的施工管理，能够不断提升施工质量。要想提升面板坝坝体填筑质量，需做到以下几点。

1)撑控填筑质量，提升碾压密实度，控制其形变量，尽可能降低坝体沉降；

2)科学安排填筑作业，控制关键工序，提升坝体稳定，保障大坝安全运行；

3)不断提升坝体的防渗性、耐久性和稳定性。