大坝填筑技术在水利工程施工中的应用

贾丽清

（山东省水利水电建筑工程承包有限公司，山东 济南 250100）

随着我国经济水平和科学技术的不断提升，水利工程项目数量以及建设规模不断增加。在水利工程大坝填筑施工中，为确保材料的充分利用，控制造价成本，在大坝建设中需要对当地的条件加以全面分析，明确大坝填筑施工中的关键点，推动大坝填筑施工技术的有效应用。

1 大坝填筑施工技术概述

1.1 坝体填筑施工

坝体填筑的原则为需要在岸坡处理、坝基处理、相应位置趾板的混凝土浇筑处理结束后进行，但因为考虑汛期要求，施工工期较为紧迫，因此，基坑截流之后，通常除前期的趾板区、坝后水堰施工区存在干扰因素，其余区域的覆盖层按照施工设计要求进行相应的处理之后便可组织施工[1]。通过流水作业方式将整个坝体施工划分为多个施工项目，各个单元施工过程中做好填筑测量控制、卸料洒水、坝料运输、摊铺平整以及动碾压各道工序，确保各项单元工序连续作业，单元间需要借助灰线设置标志避免出现漏压、超压情况。

1.2 测量控制

基面验收合格之后，按照设计相关要求测量并确定填筑区交界线，撒石灰线做好标识，垫层的上游边线选择竹桩吊线加以控制，两岸的岩坡应当标注桩号与高程。垫层的上游边线过渡层、垫层的交界线；主堆石区、过渡层的交界线，各层上升需要做好测量放样，主交界线和次交界线的下游边线可以适当地放宽至二层、三层，一次施工沉降量控制应当以坝体断面作为基准，因为考虑到沉降后将对坝体的外形尺寸以及高程造成严重影响，因此，需要按照设计要求坝顶高程确定沉降高程，进行坝体填筑需要预留坝高0.5%~1.0%沉降超高。

1.3 坝料摊铺

填筑施工通常由填筑区最低点进行，铺料的方向应当平行坝轴线，过渡料、垫层料、小区料、沙砾料、边坡料采取后退法卸料，压缩区料、次堆石、主堆石采取进占法自卸。卸料后借助推土机将铺料摊铺平整，在摊铺时需要使用挖土机将超径石、分离料加以处理。过渡层、垫层料通过人工方式进行整平，各层铺料摊铺结束后需使用水准仪对铺料厚度进行检查，保证厚度符合设计要求[2]。

1.4 洒水、压实

通常情况下，在水利工程大坝填筑施工中洒水方式包括坝外加水和坝面加水两种，在实际的施工作业中应当根据实际情况选择相应的施工方式。洒水作业的主要目的是对石料进行充分湿润，便于使用振动碾通过激振力促使石块相关接触，击碎石料棱角减小孔隙率，之后填筑细料，提升碾压密实度，根据碾压测试结果确定洒水量。过渡料、垫层料压实通常情况下采取自行振动碾进进退错距法进行，沙砾料、主堆石料、次堆石料的碾压，通常情况下选用牵引振动方式进行。进行振动碾时通常沿着坝轴线的平行方向开展，在靠近岸坡道路边坡位置应当适当增加顺向的碾压，同时借助振动夯加强对主堆石料、次堆石料的碾压程度。在使用进退错距方式进行碾压时，错距通过振动碾的碾子宽度、碾压遍数控制，如果碾子的宽度是2 m，碾压的遍数是8，则错距为25 cm，对于坝坡接触位置无法使用大型机械设备进行施工的区域，需要使用手扶形式的振动碾、振动夯进行碾压[3]。

2 应用实例

2.1 工程概况

山东文登抽水蓄能电站下水库大坝坝基填筑项目，位于威海市文登区，属于胶东地区当前建设的唯一一座蓄能电站，也是山东地区最大的蓄能电站，总装机容量为180.00万kW。项目建设完成对于提升山东地区供电稳定性发挥着积极作用。电站大坝是面板堆石坝，坝高最大为51 m，坝顶高程为141 m，坝顶的轴线长度为425 m，填筑量为120.43万m3。为确保大坝建后的稳定性、安全性，对施工现场实际情况进行了全面勘察。该工程地质条件较为复杂，交叉作业频繁，对填筑施工的有效开展造成了严重影响。因此，做好施工前的技术交底工作，科学施工，确保大坝填筑施工顺利进行非常必要。

2.2 坝体填筑原则

面板堆石坝属于就地材料坝，施工周期、工程投资均具有明显优势。通过以往的工程经验，开采坝料和运输费用占整个大坝建设投资总额60%~75%，所以提升料场和建筑物的开挖料综合利用率能够有效控制施工成本。主堆石区属于支承面板主体，通常选择硬石堆石。坝体下游次堆石区通常选用软岩。现阶段，随着科学技术的不断发展为筑坝技术提升提供了相应的技术支持，当前软岩堆填筑的范围不断扩大。本项目工程在下游区段次堆石区选用原则为：首先，确保大坝处于运行状态时，软岩料区下边界线为干燥区，便于坝体有效排水，避免软岩浸水而发生湿化变形。第二，软岩料区下边界线需要确保坝体下游的边坡足够稳定，外侧预留超过2 m的硬岩填筑，避免软岩料继续风化[4]。第三，软岩料区上边界线需要确保上层具有足够厚度的硬岩覆盖。第四，软岩料区上边界线需要进行计算分析，确保坝体的施工期和正式投入使用后沉降量、面板应力始终处于合理范围，并尽可能靠近坝体上游，实现软岩材料作用的充分发挥。

在文登蓄能电站坝体填筑施工中，坝型是钢筋混凝土面板堆石坝坝型，填筑料选择库区的开挖料。按照计算数据，上水库的库区开挖量为545.00万m3，全风化岩石为72.00万m3，强风化1 340.00万m3，弱风化和以下岩石249.00万m3。土方开挖量为90.00万m3。综合技术、经济因素，坝体和坝坡进行分区设计，并确保坝体稳定性、应力变形要求，减少开挖弃渣和补充料场的规模，实现成本控制和降低生态破坏程度，因为上水岸的坝基部位轴线坡降比较大，约为18%~20%，应当考虑适当对下游坝坡放缓，从而符合坝体稳定性和应力变形需求。

2.3 坝体填筑推荐方案

本项目工程结合施工现场实际情况设计多种施工方案，从中选择最佳施工方案。最终方案不需要开辟新的料场，同时开挖的弃渣也比较少，在施工现场对于坝料质量的控制较为方便，有效控制了造价成本。下游的坝坡设计为1∶2。坝体的上游坡比为1∶1.4，下游坡比为1∶2。在下游坝坡高程为503 m、528 m、553 m、578 m、603 m位置设置马道，宽为2 m。下游坝坡为砌石护坡，在下游的坝坡周边设置排水沟，宽为1 m，把坝体渗水引至下游主沟。坝体的沉降量最大732 m，蓄水到正常水位为625 m，坝体的沉降量和坝高比值为0.7%与0.72%。通过方案比选，从中选择最佳方案，实现了坝体填筑施工的经济性和安全性。