王 建

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況

唐河水電站位于山西省靈丘縣唐河上。唐河屬海河流域大清河水系，壩址以上控制流域面積457 km2，電站為綜合利用水庫，工程任務(wù)為：以水力發(fā)電、工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧防洪。設(shè)計總庫容為998.8萬m3。

唐河水電站大壩設(shè)計從左到右依次為重力壩段、泄洪閘段和混凝土面板堆石壩段，其中0+114.5～0+395為混凝土面板堆石壩段，此段壩頂長280.5 m，寬6 m，壩頂相對高程26.9 m，壩底相對高程0.0 m，最大壩高26.9 m，上游坡比1:1.4，下游坡比1:1.4。堆石壩填筑量23.7萬m3，其中墊層料2.9萬m3、過渡料4.4萬m3、堆石料16.4萬m3。石料來源為主體建筑物開挖利用料和上游油房溝石料場開采料，墊層料采用上游河砂、菜峪河砂場篩分后的砂卵石、石磊石料場人工軋制碎石摻配，過渡料為左壩肩開挖的變質(zhì)灰綠巖。

壩體填筑分區(qū)從上游至下游依次為墊層料、過渡料、主堆石料、下游堆石料和下游壩面干砌石(見圖1)。其中墊層料最大粒徑80 mm，相對密度0.75，含泥量低于6%；過渡料最大粒徑300 mm，孔隙率小于20%；堆石料最大粒徑800 mm，孔隙率22%。

圖1 混凝土面板堆石壩填筑示意圖

2 壩基礎(chǔ)處理

2.1 基礎(chǔ)開挖

趾板基礎(chǔ)為弱風化巖石，右岸岸坡為破碎帶巖體。趾板基礎(chǔ)開挖要平順，不允許出現(xiàn)陡坡和反坡。如趾板開挖底面存在局部陡坎、反坡或凹坑時，需進行削坡或補填混凝土處理。對趾板下游6 m范圍采取掛網(wǎng)噴混凝土進行保護，堆石體基礎(chǔ)挖除覆蓋層至砂礫石基礎(chǔ)，經(jīng)振動碾碾壓取樣合格后再進行填筑。

2.2 地質(zhì)缺陷處理

缺陷地基是指不能滿足建基要求需作處理的基礎(chǔ)，如斷層、裂隙、軟弱夾層以及松散軟巖，對其處理在趾板區(qū)域和堆石體區(qū)域有所不同。

2.2.1 趾板區(qū)地質(zhì)缺陷處理

對趾板區(qū)存在的斷層、軟弱夾層及裂隙采取挖深后設(shè)置混凝土塞的處理方案，從基礎(chǔ)表面深挖2倍寬度，深挖后將深挖面沖洗干凈，用C20混凝土回填，邊坡控制在1：1。對松散軟巖清除其填充物、破碎巖石，沖洗干凈后用C20混凝土回填。為加強趾板基礎(chǔ)巖體完整性，在趾板下對巖基進行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔間排距均為4 m。

2.2.2 岸坡基礎(chǔ)處理

對于右岸岸坡，由于巖石屬于強風化巖體，比較破碎，清除坡面及坡腳堆積物，進行混凝土貼面擋墻施工，然后進行固結(jié)灌漿加固處理。

2.2.3 堆石區(qū)基礎(chǔ)處理

堆石區(qū)基礎(chǔ)位于相對高程5.5 m至7.5 m之間，建基面為砂卵石，開挖后用14 t振動碾碾壓8遍。部分土質(zhì)松軟的地方將其挖除后用過度料填筑，振動碾壓符合設(shè)計要求。

3 堆石壩填筑施工

3.1 碾壓試驗

在堆石壩填筑前，先進行各種填筑料的碾壓試驗，對墊層料，過渡料、堆石料在大壩上游分別進行碾壓試驗。試驗按不同虛鋪厚度、灑水量、碾壓遍數(shù)分別進行。

墊層料取自庫區(qū)上游的河砂，菜峪河砂廠的砂卵石和人工軋制的碎石按一定比例摻配的混合料，其含砂量在30%～40%，含泥量5%，顆粒級配符合設(shè)計要求。通過碾壓試驗，墊層料壓實厚度40 cm時，碾壓6遍干密度不再增加，干密度2.35 g/cm3,符合設(shè)計要求。不需要加水，碾壓遍數(shù)確定為6遍。

過渡料的來源為左壩肩開挖料，經(jīng)試驗符合設(shè)計級配要求，過渡料壓實厚度40 cm，不加水，碾壓8遍干密度增加明顯減緩，干密度大于2.20 g/cm3的設(shè)計指標，滲透系數(shù)符合設(shè)計要求。最終確定過渡料碾壓遍數(shù)8遍，壓實厚度為40 cm。

主次堆石料來自基礎(chǔ)開挖石料場，油房溝石料場石料采用1臺LG855D液壓振動錘和2臺高風壓潛孔鉆分梯段進行爆破開采。經(jīng)試驗主次堆石顆粒級配、干密度、空隙率都符合設(shè)計要求，最大粒徑

不超過800 mm，小于25 mm的顆粒含量不超過40%，小于5 mm的顆粒含量不超過20%，小于0.075 mm的顆粒含量不超過5%，并具有低壓縮性、高抗剪強度和強透水性。經(jīng)室內(nèi)和現(xiàn)場試驗確定主次堆石壓實厚度為800 mm，碾壓遍數(shù)8遍。

3.2 大壩填筑施工

3.2.1 擠壓邊墻固坡

傳統(tǒng)的堆石壩施工中，上游墊層區(qū)均采用坡面超填30～40 cm的墊層料，在填筑一定高度后，進行人工削坡整理，用斜坡碾反復碾壓后再進行削坡整理、噴砂漿固坡處理等多道工序施工。采用這種傳統(tǒng)的施工方法，墊層區(qū)斜坡面密實度難以保證，施工工序復雜、墊層料超填量和人工削坡整理工作量大，且坡面易受雨水沖刷。

為提高墊層區(qū)壓實質(zhì)量、簡化施工工序、加快施工進度并減少墊層料用量，墊層區(qū)上游面采用擠壓式混凝土邊墻固坡。擠壓式混凝土邊墻固坡，是在每層墊層料填筑之前，沿著設(shè)計斷面用擠壓邊墻機施工成一道連續(xù)混凝土小墻，墻高與墊層區(qū)每層填筑高度相等即40 cm，墻頂寬10 cm，上游坡同混凝土面板的坡比，內(nèi)側(cè)坡比采用8:1以便于墊層料碾壓。擠壓邊墻墻體混凝土具有低強、低彈模、半透水并凝固快的性能。施工實踐表明擠壓邊墻對面板的應力、應變無不利影響，不會影響混凝土面板的影響。

3.2.2 墊層料填筑

擠壓邊墻完成后，進行墊層料填筑，墊層料鋪料厚度45 cm，墊層料采用14 t自卸汽車運料，平行壩軸線填料，采用后退法依次填筑墊層料，220挖掘機平倉，14 t振動碾碾壓，碾壓遍數(shù)8遍，坡腳和混凝土擠壓邊墻處采用電夯夯實。取樣合格后進行下層填筑。

3.2.3 過渡料和堆石料填筑

過渡料和主堆石料填筑，采用14 t自卸汽車運料，平行壩軸線鋪料，TY220推土機平整，平整后采用YZ18振動碾碾壓8遍，碾壓采用錯距法。主堆石料灑水采用壩外加水和壩面灑水相結(jié)合，墊層料和過渡料因料場含水，在壩上不再灑水。主堆石料填筑、壓實厚度均按80 cm控制，過渡料的填筑分層厚度均為40 cm，在墊層料和過渡料填筑后正好兩層40 cm厚與其填平。填筑時先墊層料再過渡料，經(jīng)試驗檢驗過渡料和墊層料均不需要加水，根據(jù)碾壓試驗確定碾壓遍數(shù)為8遍。

唐河水電站填筑施工過程中，經(jīng)挖坑灌水法試驗，檢測每個分區(qū)的干密度均達到或超過設(shè)計指標，墊層料和過渡料的原位滲透系數(shù)均滿足設(shè)計技術(shù)指標。各料區(qū)的顆粒級配符合設(shè)計要求，墊層、過渡層的厚度、鋪筑位置及反濾料的材質(zhì)、粒徑、級配、不均勻系數(shù)、含砂量等，均符合各項指標要求。堆石壓實采用重型振動碾，沿壩軸線方向分段碾壓，與岸坡結(jié)合處2 m寬范圍內(nèi)平行岸坡方向碾壓，振動碾難以碾壓的地方和不易壓實的邊角部位采用減薄鋪料厚度，并用小型振動碾壓實。

3.2.4 各種填料的連接次序

混凝土面板堆石壩的墊層區(qū)與過渡區(qū)、過渡層與主堆石連接時，先填主堆石，再填過渡料，最后填墊層料。一層主堆石、二過渡層和墊層平起作業(yè)；在鋪筑墊層料之前，清除過渡區(qū)上游面所有大于150 mm的填筑料。

3.2.5 冬季填筑施工

堆石壩體施工一般不受大氣降水影響，冬季仍可填筑堆石，但必須防止壩料冰凍。因為冰凍的壩料碾壓不實，冰融后會招致顯著沉降和架空。因此，冬季進行填筑施工應采取相應的有效措施，以保證筑壩質(zhì)量，冬季填筑壩料不允許凍塊上壩，按相應條件的碾壓試驗確定冬季筑壩碾壓參數(shù)，其中包括不加水碾壓，合理減薄壓實層厚度，增加碾壓遍數(shù)，或增加碾壓碾重。

4 結(jié)語

唐河水電站面板堆石壩主要特點采用河砂摻配砂卵石和人工軋制碎石分層拌制而成，既保證了施工質(zhì)量，又加快了施工進度，也取得了很好的經(jīng)濟效益。在大壩填筑施工中總結(jié)一些施工經(jīng)驗，收集各種壩料碾壓和填筑參數(shù)來指導壩體填筑，為今后類似工程提供借鑒。